¿Por qué se considera que los cohetes nucleares se usan principalmente en el espacio y no en la atmósfera (además de la radiación y otras cosas)? ¿Es porque no producen suficiente empuje?

No producen suficiente empuje. El empuje por kilogramo de propelente gastado es muy bueno. El empuje por segundo no lo es. Hay una excepción hipotética, “Orión”. La idea es que tienes una placa base grande y fuerte, y lanzas bombas atómicas a través de un agujero en la placa base, una tras otra, y las detonas a una distancia apenas segura. La explosión empuja fuertemente contra la placa base, y su nave espacial acelera. Tienes mucho empuje y puedes acceder a tu energía atómica rápidamente. Pero el blindaje es un oso, y el combustible es altamente contaminante, por decir lo menos.

Los cohetes nucleares más tranquilos usan algún tipo de isótopo radiactivo con una vida media lo suficientemente corta como para que puedas obtener mucho trabajo durante la vida útil de la misión, pero no vas a usar cosas con una vida media de minutos. Nunca se podría reunir un stock de combustible, por un lado. Por otro lado, no hay control sobre el encendido. Siempre está iluminado.

Entonces terminas usando algo con una vida media de siglos o más, y eso significa baja producción de energía. Pero dado que su fuente de energía no es lo mismo que su masa de reacción, puede acumular su masa de reacción y escupir lo poco que gasta a una velocidad impresionante.

La relación de empuje a peso de un motor de cohete nuclear supera con creces la de un motor convencional. El problema, como se menciona en la pregunta, es el potencial para la diseminación de isótopos radiactivos y la irradiación de la tierra, el agua y la vida vegetal, particularmente en el caso de una falla, pero también durante la operación normal.