用快中子来维持链式反应，使新产生的可裂变材料多于消耗的裂变材料。这种主要由快中子来引起裂变链式反应的反应堆，叫做快中子增殖反应堆(简称快堆)。快堆中常用的核燃料是钚-239，而钚-239发生裂变时放出来的快中子会被装在反应区周围的铀-238吸收，又变成钚-239。这就是说，在堆中一边消耗钚-239，又一边使铀-238转变成新的钚-239，而是新生的钚-239比消耗掉的还多，从而使堆中核燃料变多。
　　在技术上，快堆比轻水堆难度要大得多。但是，由于它具有独特的优点，所以，美、法、日、德、俄等国都在积极开发研究快中子反应堆。早在1967年，法国就建成了一座实验反应堆。1974年，25万千瓦的快中子反应堆投入运行。1984年又建成了120万千瓦的大型商业快堆核电站。
　　日本也设计出输出功率为30万千瓦的快中子反应堆。堆心核燃料采用铀-钚混合氧化物，堆心外围是铀-238，该快堆可使铀资源的利用率提高50倍，经济效益和社会效益十分明显。除前述5个国家外，澳大利亚、挪威、西班牙、瑞典、瑞士、意大利和我国目前也积极开展了有关的研究工作。