Ein schneller Brüterreaktor ist eine Art Kernreaktor, der durch Kernspaltung Plutonium-239-Atome als Nebenprodukt der Spaltung von Uran-235-Atomen erzeugt. Dieser Prozess erzeugt mehr Brennstoff in Form von Plutonium 239 als er verbraucht. Diese Fähigkeit, zusätzlichen Brennstoff zu erzeugen oder zu „züchten“, macht den Namen dieser Art von Reaktoren aus. Ein schneller Brüterreaktor kann bis zu 30 % mehr Brennstoff erzeugen, als er verbraucht.
Kernreaktoren produzieren Energie, indem sie die Atome spaltbarer Brennstoffe, normalerweise Uran 235, spalten. Dabei entstehen auch freie Neutronen, Teilchen aus dem Kern von Atomen, die dann auf andere Uranatome treffen, sie spalten und die Spaltungsreaktion vorantreiben. In Standard-Kernreaktoren werden die meisten dieser Neutronen durch ein fortschrittliches Kühlsystem, das normalerweise Wasser als Medium verwendet, auf einem niedrigen Energieniveau gehalten. Dies geschieht, um die Neutronen auf einem Energieniveau zu halten, das zum Aufrechterhalten der Spaltreaktion geeignet ist.
In einem schnellen Brutreaktor ist das Kühlsystem bewusst weniger effizient und wird normalerweise mit flüssigem Natrium gefüllt. Dadurch werden die Neutronen, die bei der Spaltungsreaktion entstehen, auf einem höheren Energieniveau gehalten. Diese „schnellen“ Neutronen bilden den anderen Teil des gebräuchlichen Namens eines schnellen Brüterreaktors. Hochenergetische Neutronen sind weniger geeignet, andere Uran-235-Atome zu spalten, dienen aber einem anderen Zweck.
Anstatt Uran-235-Atome zu spalten, werden die „schnellen“ Neutronen von Uran-238-Atomen absorbiert, die den größten Teil der Masse des Kernreaktorbrennstoffs in einem schnellen Brutreaktor ausmachen. Uran 238 ist nicht zur Kernspaltung geeignet, aber nach Aufnahme eines weiteren Neutrons wird Uran 238 in Plutonium 239 umgewandelt. Plutonium 239 eignet sich sehr gut als Kernbrennstoff und kann zur Herstellung von Atomwaffen verwendet werden. Einige Plutonium-239-Atome zerfallen in ein anderes Uranisotop, Uran-239, das auch als Brennstoff in Kernreaktoren verwendet wird.
Plutonium wird häufig für Atomwaffen verwendet. Aus diesem Grund wurden viele frühere Schnellbrüter-Reaktoren abgeschaltet. Andere Probleme mit diesen Reaktortypen haben dazu beigetragen, dass sie bei den Nationen mit Atomkraftprogrammen an Popularität verloren haben. Das Plutonium 239 muss aus den anderen Bestandteilen des Kernbrennstoffs extrahiert werden, und dies ist ein komplexer und teurer Prozess. Es kann auch extrem gefährlich sein und als Nebenprodukt giftige radioaktive Abfälle erzeugen.