Nopea jalostusreaktori on eräänlainen ydinreaktori, joka käyttää ydinfissioa luodakseen plutonium 239 -atomeja sivutuotteena uraanin 235-atomien halkeamisesta. Tämä prosessi tuottaa enemmän polttoainetta plutonium 239: n muodossa kuin se käyttää. Tämä kyky luoda tai “kasvattaa” lisäpolttoainetta vastaa tämän tyyppisille reaktorille annettua nimeä. Nopea jalostusreaktori voi tuottaa jopa 30% enemmän polttoainetta kuin se kuluttaa.
Ydinreaktorit tuottavat energiaa halkaisemalla halkeavien polttoaineiden atomit, yleensä uraani 235. Tämä tuottaa myös vapaita neutroneja, hiukkasia atomien ytimestä, jotka sitten iskevät muihin uraaniatomeihin, jakavat ne ja edistävät halkeamisreaktiota. Tavallisissa ydinreaktoreissa suurin osa näistä neutroneista pidetään alhaisella energiatasolla edistyneen jäähdytysjärjestelmän avulla, joka yleensä käyttää vettä väliaineena. Tämä tehdään neutronien pitämiseksi energiatasolla, joka sopii halkeamisreaktion ylläpitämiseen.
Nopeassa jalostusreaktorissa jäähdytysjärjestelmä on tarkoituksella tehottomampi ja täytetään yleensä nestemäisellä natriumilla. Tämä pitää fissioreaktion tuottamat neutronit korkeammalla energiatasolla. Nämä ”nopeat” neutronit muodostavat toisen osan nopean kasvattajareaktorin yleisestä nimestä. Suuritehoiset neutronit eivät sovellu yhtä hyvin muiden uraani-235-atomien jakamiseen, mutta ne palvelevat toista tarkoitusta.
Uraani -235 -atomien jakamisen sijasta ”nopeat” neutronit absorboituvat uraani -238 -atomeihin, mikä muodostaa suurimman osan ydinreaktoripolttoaineen massasta nopeassa jalostusreaktorissa. Uraani 238 ei sovellu halkeamiseen, mutta toisen neutronin absorboimisen jälkeen uraani 238 muuttuu plutoniumiksi 239. Plutonium 239 on erittäin sopiva ydinpolttoaineeksi ja sitä voidaan käyttää ydinaseiden valmistukseen. Jotkut plutonium 239 -atomit hajoavat uraanin toiseksi isotoopiksi, uraaniksi 239, jota käytetään myös polttoaineena ydinreaktoreissa.
Plutoniumia käytetään usein ydinaseisiin. Tästä syystä monet nopeat jalostusreaktorit, jotka olivat kerran toiminnassa, on suljettu. Muut tämän tyyppisten reaktorien ongelmat ovat myötävaikuttaneet niiden suosion heikkenemiseen ydinvoimaohjelmia sisältävien maiden keskuudessa. Plutonium 239 on uutettava ydinpolttoaineen muista komponenteista, ja tämä on monimutkainen ja kallis prosessi. Se voi myös olla erittäin vaarallista ja aiheuttaa sivutuotteena myrkyllistä radioaktiivista jätettä.