Hitri reaktor je vrsta jedrskega reaktorja, ki uporablja jedrsko cepitev za ustvarjanje atomov plutonija 239 kot stranskega produkta cepitve atomov urana 235. Ta proces ustvari več goriva v obliki plutonija 239, kot ga porabi. Ta zmožnost ustvarjanja ali “vzreje” dodatnega goriva predstavlja ime, dano tem vrstam reaktorjev. Hitri reaktor lahko ustvari do 30 % več goriva, kot ga porabi.
Jedrski reaktorji proizvajajo energijo tako, da razcepijo atome cepljivih goriv, običajno urana 235. Pri tem nastanejo tudi prosti nevtroni, delci iz jedra atomov, ki nato udarijo v druge atome urana, jih razdelijo in pospešujejo cepitveno reakcijo. V standardnih jedrskih reaktorjih se večina teh nevtronov ohranja na nizki energijski ravni z naprednim hladilnim sistemom, ki običajno uporablja vodo kot medij. To se naredi, da se nevtroni ohranijo na energijski ravni, ki je primerna za vzdrževanje cepitvene reakcije.
V hitrem reaktorju je hladilni sistem namerno manj učinkovit in je običajno napolnjen s tekočim natrijem. To ohranja nevtrone, ki nastanejo pri reakciji cepitve, na višji energijski ravni. Ti “hitri” nevtroni predstavljajo drugi del skupnega imena hitrega reaktorja. Visokoenergetski nevtroni so manj primerni za cepitev drugih atomov urana 235, vendar služijo drugemu namenu.
Namesto da bi ločili atome urana 235, “hitre” nevtrone absorbirajo atomi urana 238, ki predstavljajo večino mase goriva jedrskega reaktorja v reaktorju s hitrim reaktorjem. Uran 238 ni primeren za cepitev, vendar se po absorpciji drugega nevtrona uran 238 pretvori v plutonij 239. Plutonij 239 je zelo primeren kot jedrsko gorivo in se lahko uporablja za izdelavo jedrskega orožja. Nekateri atomi plutonija 239 razpadejo v drug izotop urana, uran 239, ki se uporablja tudi kot gorivo v jedrskih reaktorjih.
Plutonij se pogosto uporablja za jedrsko orožje. Zaradi tega je bilo veliko hitrih reaktorjev, ki so nekoč delovali, zaprtih. Druge težave s temi vrstami reaktorjev so prispevale k njihovemu upadu priljubljenosti med državami z jedrskimi energetskimi programi. Plutonij 239 je treba ekstrahirati iz drugih komponent jedrskega goriva in to je zapleten in drag proces. Prav tako je lahko zelo nevaren in kot stranski produkt ustvarja strupene radioaktivne odpadke.