Brzi reaktor je vrsta nuklearnog reaktora koji koristi nuklearnu fisiju za stvaranje atoma plutonija 239 kao nusproizvoda cijepanja atoma urana 235. Ovaj proces stvara više goriva u obliku plutonija 239 nego što ga koristi. Ova sposobnost stvaranja ili “razmnožavanja” dodatnog goriva objašnjava naziv koji je dat ovim vrstama reaktora. Brzi reaktor može stvoriti do 30% više goriva nego što ga troši.
Nuklearni reaktori proizvode energiju cijepanjem atoma fisijskih goriva, obično urana 235. To također proizvodi slobodne neutrone, čestice iz jezgre atoma, koje zatim udaraju u druge atome urana, cijepajući ih i pospješujući reakciju fisije. U standardnim nuklearnim reaktorima, većina tih neutrona održava se na niskoj energetskoj razini pomoću naprednog sustava hlađenja koji inače koristi vodu kao medij. To se radi kako bi se neutroni zadržali na energetskoj razini prikladnoj za održavanje reakcije fisije.
U brzom reaktoru za razmnožavanje, sustav hlađenja je namjerno manje učinkovit i obično je napunjen tekućim natrijem. To održava neutrone koji nastaju reakcijom fisije na višoj energetskoj razini. Ti “brzi” neutroni predstavljaju drugi dio uobičajenog naziva brzog reaktora. Neutroni visoke energije manje su prikladni za cijepanje drugih atoma urana 235, ali služe drugoj svrsi.
Umjesto cijepanja atoma urana 235, “brze” neutrone apsorbiraju atomi urana 238, koji čine većinu mase nuklearnog reaktorskog goriva u brzom reaktoru. Uran 238 nije pogodan za fisiju, ali nakon apsorpcije drugog neutrona, uran 238 se pretvara u plutonij 239. Plutonij 239 je vrlo prikladan kao nuklearno gorivo i može se koristiti za izradu nuklearnog oružja. Neki atomi plutonija 239 raspadaju se u drugi izotop urana, uran 239 koji se također koristi kao gorivo u nuklearnim reaktorima.
Plutonij se često koristi za nuklearno oružje. Iz tog razloga, mnogi brzi reaktori koji su nekada bili u funkciji su ugašeni. Ostali problemi s ovim tipovima reaktora pridonijeli su njihovoj padu popularnosti među zemljama s nuklearnim energetskim programima. Plutonij 239 mora se ekstrahirati iz ostalih komponenti nuklearnog goriva, a to je složen i skup proces. Također može biti izuzetno opasan i stvara otrovni radioaktivni otpad kao nusproizvod.