Un reactor de reproducere este un tip de nuclear conceput special pentru a crea mai mult material fisionabil (combustibil nuclear) decât consumă. În funcție de raportul de reproducere al unui reactor, acesta poate produce combustibil nou la o rată mai mare sau mai mică. Raportul de reproducere reprezintă numărul de noi atomi fisionali creați pentru fiecare eveniment de fisiune. Limita superioară teoretică pentru raportul de reproducere este de 1.8, în timp ce majoritatea reactoarelor de reproducere sunt proiectate să producă aproape la fel de mult material fisionabil cât consumă. Se speră că reactoarele de reproducere vor înlocui generația actuală de reactoare convenționale, pe măsură ce progresul în domeniul energiei nucleare continuă.
Majoritatea reactoarelor nucleare tradiționale creează combustibil suplimentar pe măsură ce funcționează, crescând eficiența combustibilului. Pe măsură ce industria nucleară s-a dezvoltat, aceste rapoarte au fost împinse din ce în ce mai sus, ceea ce a condus la economii mai bune de combustibil. Există încă obstacole tehnice în calea dezvoltării reactoarelor de reproducere rentabile, dar crescătorii pot pretinde o serie de avantaje pe care reactoarele tradiționale nu le pot. Cel mai mare lucru este că, după o încărcare inițială cu uraniu sau plutoniu îmbogățit, un reactor de reproducere poate fi alimentat ulterior doar prin încărcări periodice de uraniu (natural) neîmbogățit sau (într-un alt tip de reactor de ameliorare) toriu. Toriul este de aproximativ patru ori mai abundent în scoarța terestră decât uraniul, prezintă un risc foarte mic de armare și produce deșeuri nucleare care scad în intensitate la niveluri de fond mult mai rapid decât deșeurile dintr-o instalație convențională.
O preocupare a reactoarelor de reproducere este că producând combustibil nuclear pregătit pentru bombe, cum ar fi plutoniul, creează un risc de arme nucleare. Această problemă este abordată printr-o etapă a preprocesării nucleare în care alte elemente precum curiu și neptuniu sunt adăugate în cantități mici la plutoniu. Această formă de procesare nu are niciun efect asupra utilizării plutoniului ca combustibil pentru reactor, dar face extrem de dificilă utilizarea materialului pentru a crea o bombe atomice, chiar dacă se utilizează un design foarte sofisticat.
Există două tipuri de reactoare de reproducere care au fost propuse. Primul, reactorul de reproducere rapidă, utilizează o încărcătură inițială de combustibil de plutoniu, după care necesită doar uraniu natural pentru energie. Câteva prototipuri au fost construite din reproducători rapidi, iar Japonia, China, Coreea și Rusia angajează toate fonduri pentru dezvoltarea continuă. Al doilea tip de reactor generator este un reactor generator termic, care utilizează o încărcătură inițială de combustibil de uraniu îmbogățit, apoi folosind doar toriu. Reactoarele de generare termică au fost construite doar la scară mică până acum, India făcând primii pași către dezvoltarea la scară industrială, care a început în 2006.