Un reattore autofertilizzante è un tipo di nucleare specificamente progettato per creare più materiale fissile (combustibile nucleare) di quello che consuma. A seconda del rapporto di allevamento di un reattore, può produrre nuovo combustibile a una velocità maggiore o minore. Il rapporto di allevamento rappresenta il numero di nuovi atomi fissili creati per ogni evento di fissione. Il limite superiore teorico per il rapporto di riproduzione è 1.8, mentre la maggior parte dei reattori autofertilizzanti sono progettati per produrre tanto materiale fissile quanto consumano. Si spera che i reattori autofertilizzanti sostituiranno l’attuale generazione di reattori convenzionali man mano che continuano i progressi nell’energia nucleare.
La maggior parte dei reattori nucleari tradizionali crea carburante aggiuntivo durante il funzionamento, aumentando l’efficienza del carburante. Con lo sviluppo dell’industria nucleare, questi rapporti sono stati spinti sempre più in alto, portando a migliori economie di combustibile. Ci sono ancora ostacoli tecnici allo sviluppo di reattori autofertilizzanti economici, ma i reattori autofertilizzanti possono vantare una serie di vantaggi che i reattori tradizionali non possono. Il più grande è che, dopo un caricamento iniziale di uranio o plutonio arricchito, un reattore autofertilizzante può essere alimentato successivamente solo da carichi periodici di uranio non arricchito (naturale) o (in un altro tipo di reattore autofertilizzante) torio. Il torio è circa quattro volte più abbondante nella crosta terrestre dell’uranio, presenta un rischio di armamento minimo e produce scorie nucleari che diminuiscono di intensità fino a livelli di fondo molto più rapidamente delle scorie di un impianto convenzionale.
Una preoccupazione con i reattori autofertilizzanti è che producendo combustibile nucleare pronto per la bomba, come il plutonio, creano un rischio di armi nucleari. Questo problema è affrontato da una fase del pretrattamento nucleare in cui altri elementi come curio e nettunio vengono aggiunti in piccole quantità al plutonio. Questa forma di lavorazione non ha alcun effetto sull’uso del plutonio come combustibile per reattori, ma rende estremamente difficile l’utilizzo del materiale per creare una bomba atomica, pur utilizzando un design molto sofisticato.
Sono stati proposti due tipi di reattori autofertilizzanti. Il primo, il reattore autofertilizzante, utilizza una carica di combustibile iniziale di plutonio, dopodiché richiede solo uranio naturale per l’energia. Sono stati costruiti alcuni prototipi di allevatori veloci e Giappone, Cina, Corea e Russia stanno tutti impegnando fondi per lo sviluppo continuo. Il secondo tipo di reattore autofertilizzante è un reattore autofertilizzante termico, che utilizza una carica iniziale di combustibile di uranio arricchito, utilizzando successivamente solo torio. Finora i reattori termofertilizzanti sono stati costruiti solo su piccola scala, con l’India che ha mosso i primi passi verso lo sviluppo su scala industriale, iniziato nel 2006.