Реактор-размножитель — модификация реактора ядерного. Ядерное топливо — уран или плутоний. Принцип его действия основан на непрерывном воспроизведении расходуемого ядерного топлива. Воспроизведенное топливо — вторичное топливо. Один и тот же элемент (как правило, плутоний или уран) одновременно оказывается и воспроизводимым, и расходуемым. В реактор загружается сырьевой материал, с его ядрами взаимодействуют нейтроны, которые высвобождаются в результате деления ядер исходного материала. Например, в уран-плутониевом реакторе исходное топливо — плутоний, сырьевой материал — уран. Ядра урана захватывают свободные нейтроны, и получается вторичное топливо — плутоний.
В уранториевом реакторе исходное топливо — уран, сырьевой материал — торий, вторичное топливо — уран. Основная характеристика реактора-размножителя — это время, необходимое для того, чтобы масса воспроизведенного топлива оказалась в 2 раза больше, чем масса топлива, которое было в реактор загружено. Основное природное топливо — это уран (235U). Но в природной смеси изотопов урана он составляет не более 0,7%. Поэтому эксплуатация реакторов-размножителей очень эффективна, так как они увеличивают топливную ядерно-энергетическую базу в несколько десятков раз, используя в своей работе вещества, которые не могут сами осуществлять реакцию деления ядер. Первые экспериментальные реакторы-размножители появились в России в 1949 г. Конструктор — А. И. Лейпун-ский. Первый промышленный реактор-размножитель был пущен в 1973 г. на атомной электростанции мощностью 150 МВт в Казахстане, в г. Шевченко. Развитие и использование реакторов-размножителей имеют очень большие возможности и перспективы.