Reaktor pemulia cepat adalah jenis reaktor nuklir yang menggunakan fisi nuklir untuk membuat atom plutonium 239 sebagai produk sampingan dari pemecahan atom uranium 235. Proses ini menghasilkan lebih banyak bahan bakar dalam bentuk plutonium 239 daripada yang digunakannya. Kemampuan untuk membuat, atau “berkembang biak”, bahan bakar tambahan menyumbang nama yang diberikan untuk jenis reaktor ini. Reaktor pemulia cepat dapat menghasilkan bahan bakar hingga 30% lebih banyak daripada yang dikonsumsi.
Reaktor nuklir menghasilkan energi dengan membelah atom bahan bakar fisil, biasanya uranium 235. Ini juga menghasilkan neutron bebas, partikel dari inti atom, yang kemudian menyerang atom uranium lain, membelahnya dan melanjutkan reaksi fisi. Dalam reaktor nuklir standar, sebagian besar neutron ini disimpan pada tingkat energi rendah oleh sistem pendingin canggih yang biasanya menggunakan air sebagai media. Hal ini dilakukan untuk menjaga neutron pada tingkat energi yang sesuai untuk mempertahankan reaksi fisi.
Dalam reaktor pembiakan cepat, sistem pendingin sengaja kurang efisien dan biasanya diisi dengan natrium cair. Ini menjaga neutron yang dihasilkan oleh reaksi fisi pada tingkat energi yang lebih tinggi. Neutron “cepat” ini memberikan bagian lain dari nama umum reaktor pemulia cepat. Neutron berenergi tinggi kurang cocok untuk membelah atom uranium 235 lainnya tetapi memiliki tujuan lain.
Alih-alih membelah atom uranium 235, neutron “cepat” diserap oleh atom uranium 238, yang membentuk sebagian besar massa bahan bakar reaktor nuklir dalam reaktor pemulia cepat. Uranium 238 tidak cocok untuk fisi, tetapi setelah menyerap neutron lain, uranium 238 diubah menjadi plutonium 239. Plutonium 239 sangat cocok sebagai bahan bakar nuklir dan dapat digunakan untuk membuat senjata nuklir. Beberapa atom plutonium 239 meluruh menjadi isotop uranium lain, uranium 239 yang juga digunakan sebagai bahan bakar dalam reaktor nuklir.
Plutonium sering digunakan untuk senjata nuklir. Untuk alasan ini, banyak reaktor pemulia cepat yang pernah beroperasi telah ditutup. Masalah lain dengan jenis reaktor ini telah berkontribusi pada penurunan popularitas mereka di antara negara-negara dengan program tenaga nuklir. Plutonium 239 harus diekstraksi dari komponen lain bahan bakar nuklir dan ini adalah proses yang rumit dan mahal. Ini juga bisa sangat berbahaya dan menghasilkan limbah radioaktif beracun sebagai produk sampingan.