kernreactor waarin nieuwe splijtstof geproduceerd wordt. Voor het opwekken van warmte uit kernreacties zijn zware versplijtbare atoomkernen nodig, zoals uraan.
De wereldvoorraad uraan is beperkt, men schat deze op 15-30 mln. t, waarvan ruim 4 mln. t bekend is. Een watergekoelde reactor benut het uraan slecht. Een centrale van 1000 MW elektriciteit heeft jaarlijks 150 t nodig. Zou men de verbruikte brandstof opwerken en opnieuw gebruiken, dan wordt de uraanbehoefte gehalveerd. Een eenvoudige rekensom leert dat kernenergie op deze wijze niet interessant is voor de lange termijn. Uraan wordt zo slecht gebruikt, doordat natuurlijk uraan voor slechts 0,7 % uit uraan-235 bestaat en voor de rest vnl. uit uraan-238.
Alleen uraan-235 wordt benut in een watergekoelde reactor. Bij de splijting van uraan-235 komen 2-3 neutronen vrij die de kettingreactie op gang houden. Uraan-238 kan echter ook een neutron invangen en zo uraan-239 vormen, maar dit vervalt daarna snel tot neptunium-239 onder uitzending van een elektron ((3-straling). Het neptunium-239 vervalt tot plutonium-239 onder uitzending van een elektron. Het plutonium-239 kan door invangen van een neutron verspieten worden.In een kernreactor treden beide processen op; zowel uraan-235 als plutonium-239 wordt verspieten. De verhouding van per tijdseenheid gevormde splijtbare kernen en per tijdseenheid verspieten kernen wordt conversieverhouding C genoemd. In de gangbare reactoren is C altijd kleiner dan 1. Men kan een reactor echter ook zo construeren, dat C groter wordt dan 1. Men spreekt dan van een kweekreactor. Het is mogelijk in plaats van uraan-238 thorium te gebruiken. Er wordt dan geen plutonium-239 gevormd, maar uraan-233, dat ook splijtbaar is.
In een kernreactor gebruikt men bij voorkeur als splijtstof plutonium, want de neutronenproduktie is bij splijting door snelle neutronen hoger dan wanneer gemodereerde langzame neutronen worden gebruikt. Het resultaat is dat meer neutronen beschikbaar zijn voor de omzetting van uraan-238 in plutonium-239. Vanwege de snelheid van de neutronen zullen er meer uit de reactor kunnen verdwijnen. Door nu om de kern uraan-238 te plaatsen, kan nieuw plutonium-239 aangemaakt worden. Het uraan-238 dat voor 99,3 % in natuurlijk uraan voorkomt en niet splijtbaar is, kan op deze wijze dus toch gebruikt worden voor de aanmaak van een grote hoeveelheid splijtstof. Een kweekreactor wordt vanwege de snelle neutronen ook de wel snelle kweekreactor genoemd.
Omdat de neutronen snel moeten blijven, kan water, dat een moderator is en de neutronen dus zou afremmen, niet als koelmiddel gebruikt worden. Een goed koelmiddel is vloeibaar natrium, dat de warmte afvoert van de dicht op elkaar geplaatste splijtstofelementen. De kweekreactor wordt dan wel een aangeduid met LMFBR (Liquid-Metal Fast Breeder Reactor). In principe kan ook helium als koelmiddel gebruikt worden, maar dan is een hoge werkdruk vereist om voldoende warmtetransport te krijgen.
De reactorkern van een kweekreactor is zodanig geconstrueerd, dat de kans op invangen van een neutron door een plutoniumkern kleiner wordt met toenemende snelheid van de neutronen. Daarmee wordt voorkomen dat de kettingreacties uit de hand zouden lopen wanneer b.v. de koeling zou uitvallen. In Arkansas (vs) heeft men in een 20 MW reactor geprobeerd de kern te laten smelten door de snelheid van de neutronen te laten toenemen. De kern smolt niet en daarmee is aangetoond dat het zelfregulerende systeem goed werkt. De eerste snelle reactor werd in 1946 gebouwd en ook de eerste elektriciteitproducerende reactor, de EBR-1 uit 1951, was een snelle reactor.
Frankrijk en de USSR lopen voorop in de ontwikkeling van de kweekreactor. In de USSR zijn twee reactoren van resp. 350 MWe en 600 MWe in bedrijf. Frankrijk heeft de Phénix met een capaciteit van 250 MWe in gebruik. De ervaringen met deze kweekreactor zijn goed, ondanks enkele problemen. Besloten is tot de bouw van de Super-Phénix (capaciteit 1200 MWe) bij Creys Malville ten oosten van Lyon, aan de Rhöne. Sinds 1977 is men met de constructie bezig.
Nederland is samen met België en de BRD betrokken bij de bouw van een centrale (van 300 MWe) in → Kalkar aan de Rijn, de SNR-300. De bouw is in 1973 begonnen en had in 1978 voltooid moeten zijn. Dit project is sterk vertraagd o.a. vanwege de steeds strenger wordende veiligheidseisen. Juist het feit dat de meeste kweekreactoren plutonium gebruiken is reden van de grote controverses over deze reactoren. Immers plutonium is niet alleen uiterst giftig en zeer lang radioactief (halfwaardetijd 24000 jaar), maar vormt ook de grondstof voor kernwapens. Men vreest dat met de bouw van dit soort reactoren de verspreiding van kernwapens wordt bevorderd.
