Ένας αντιδραστήρας ταχείας αναπαραγωγής είναι ένας τύπος πυρηνικού αντιδραστήρα που χρησιμοποιεί πυρηνική σχάση για να δημιουργήσει άτομα πλουτωνίου 239 ως υποπροϊόν της διάσπασης των ατόμων ουρανίου 235. Αυτή η διαδικασία δημιουργεί περισσότερα καύσιμα με τη μορφή πλουτωνίου 239 από όσα χρησιμοποιεί. Αυτή η ικανότητα δημιουργίας ή «αναπαραγωγής» πρόσθετου καυσίμου οφείλεται στο όνομα που δόθηκε σε αυτούς τους τύπους αντιδραστήρων. Ένας αντιδραστήρας ταχείας αναπαραγωγής μπορεί να δημιουργήσει έως και 30% περισσότερο καύσιμο από αυτό που καταναλώνει.
Οι πυρηνικοί αντιδραστήρες παράγουν ενέργεια διασπώντας τα άτομα των σχάσιμων καυσίμων, συνήθως ουρανίου 235. Αυτό παράγει επίσης ελεύθερα νετρόνια, σωματίδια από τον πυρήνα των ατόμων, τα οποία στη συνέχεια χτυπούν άλλα άτομα ουρανίου, διασπώντας τα και προωθώντας την αντίδραση σχάσης. Στους τυπικούς πυρηνικούς αντιδραστήρες, τα περισσότερα από αυτά τα νετρόνια διατηρούνται σε χαμηλό ενεργειακό επίπεδο από ένα προηγμένο σύστημα ψύξης που συνήθως χρησιμοποιεί νερό ως μέσο. Αυτό γίνεται για να διατηρηθούν τα νετρόνια σε ενεργειακό επίπεδο κατάλληλο για τη διατήρηση της αντίδρασης σχάσης.
Σε έναν αντιδραστήρα ταχείας αναπαραγωγής, το σύστημα ψύξης είναι σκόπιμα λιγότερο αποδοτικό και συνήθως είναι γεμάτο με υγρό νάτριο. Αυτό διατηρεί τα νετρόνια που παράγονται από την αντίδραση σχάσης σε υψηλότερο ενεργειακό επίπεδο. Αυτά τα «γρήγορα» νετρόνια παρέχουν το άλλο μέρος της κοινής ονομασίας ενός αντιδραστήρα ταχείας αναπαραγωγής. Τα νετρόνια υψηλής ενέργειας είναι λιγότερο κατάλληλα για τη διάσπαση άλλων ατόμων ουρανίου 235, αλλά εξυπηρετούν έναν άλλο σκοπό.
Αντί να διασπάσουν τα άτομα ουρανίου 235, τα «γρήγορα» νετρόνια απορροφώνται από άτομα ουρανίου 238, τα οποία αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του καυσίμου του πυρηνικού αντιδραστήρα σε έναν αντιδραστήρα ταχείας αναπαραγωγής. Το ουράνιο 238 δεν είναι κατάλληλο για σχάση, αλλά μετά την απορρόφηση ενός άλλου νετρονίου, το ουράνιο 238 μετατρέπεται σε πλουτώνιο 239. Το πλουτώνιο 239 είναι πολύ κατάλληλο ως πυρηνικό καύσιμο και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή πυρηνικών όπλων. Μερικά άτομα πλουτωνίου 239 διασπώνται σε ένα άλλο ισότοπο ουρανίου, το ουράνιο 239 που χρησιμοποιείται επίσης ως καύσιμο σε πυρηνικούς αντιδραστήρες.
Το πλουτώνιο χρησιμοποιείται συχνά για πυρηνικά όπλα. Για το λόγο αυτό, πολλοί αντιδραστήρες ταχείας αναπαραγωγής που κάποτε λειτουργούσαν έχουν κλείσει. Άλλα προβλήματα με αυτούς τους τύπους αντιδραστήρων συνέβαλαν στη μείωση της δημοτικότητάς τους μεταξύ των εθνών με προγράμματα πυρηνικής ενέργειας. Το πλουτώνιο 239 πρέπει να εξάγεται από τα άλλα συστατικά του πυρηνικού καυσίμου και αυτή είναι μια πολύπλοκη και δαπανηρή διαδικασία. Μπορεί επίσης να είναι εξαιρετικά επικίνδυνο και να δημιουργεί τοξικά ραδιενεργά απόβλητα ως υποπροϊόν.