Der schnelle Brutreaktor ist ein weit verbreitetes Modell eines Reaktors, da er nicht nur zur Energiegewinnung, sondern auch zur Herstellung von neuen Spaltprodukten dient. Als Brennelement wird bei diesem Typ das Uran-238 verwendet. Es lässt sich unter Zuführung von Neutronen zu Plutonium- 239 umwandeln. Dieser Stoff kann am besten mit schnellen Neutronen gespalten werden. Hier wird mit schnellen Neutronen gearbeitet, dies hat aber einen Nachteil, da die Wahrscheinlichkeit, dass es zu einer Kernspaltung kommt geringer ist. Um diesen Faktor auszugleichen ist es notwendig, dass im Reaktor eine hohe Konzentration des Plutoniums vorliegt. Deshalb werden diese Reaktoren kompakter gebaut .Der Name leitet sich von der Arbeitsweise des Reaktors ab, da sowohl für die Kernspaltung, aber auch für die „Produktion“ des Plutoniums schnelle Neutronen eingesetzt werden.
In einem französischen Kraftwerk ist nachgewiesen worden das auf 100 Plutoniumkerne die gespalten werden 115 neue Kerne nachgebrütet werden. Es wäre also theoretisch möglich, diesen Überschuss in anderen Kernkraftwerken einzusetzen. Da bei der Aufbereitung, aber ein Verlust entsteht ist dies in der Praxis nicht durchzuführen, aber es ist gelungen, dass Natururan in solchen Reaktoren 60-mal besser auszunutzen. Da, wie oben genannt, dieser Typ mit schnellen Neutronen arbeitet ist ein Moderator, ein Stoff der Neutronen abbremst, überflüssig. Bei diesem Reaktor wird so viel Wärme erzeugt, dass Wasser als Kühlmittel die Wärme nicht schnell genug transportieren könnte. Deshalb wird als Kühlmedium flüssiges Natrium eingesetzt. Der Schmelzpunkt von flüssigem Natrium liegt bei 98°C, sein Siedepunkt bei 883°C.Das Natrium hat eine Temperatur von rund 400°C, wenn es von unten in den Reaktorkern eintritt. Beim verlassen des Kerns beträgt die Temperatur etwa 550°C. Dieser Wert liegt deutlich unter dem Siedepunkt und deshalb ist der Druck im Reaktor sehr gering (10bar). Das flüssige Natrium gelangt nun zum so genannten Zwischenwärmetauscher. Hier gibt das Natrium aus dem Reaktor seine Wärme an flüssiges Natrium ab. Das Natrium des Sekundärkreislaufes, also das Natrium das gerade erwärmt wurde, gelangt auch zu einem Wärmetauscher der allerdings als Dampferzeuger fungiert. Hier wird die Wärme auf bereits vorgewärmtes Wasser übertragen. Das Wasser wird so stark erhitzt, dass sich Wasserdampf bildet. Dieser Dampf wird dann einer Turbine zugeführt an die ein Generator gekoppelt ist. Durch die Bewegung der Turbine wird, wie bei einem Fahrraddynamo, Strom erzeugt.
Aus sicherheitstechnischen Gründen ist es wichtig, dass drei Kreisläufe verwendet werden. Das Natrium, das im Reaktor strömt, wird durch die freien Neutronen radioaktiv, da Na-24 entsteht. Dieses Natrium zerfällt allerdings nach 14.96h zu Magnesium. Damit das radioaktive Natrium nicht in Kontakt mit dem Wasser gelangt, war es nötig einen weiteren Kreislauf zwischenzuschalten. Das Natrium im Sekundärkreislauf ist nicht mehr radioaktiv und verhindert, dass das Wasser verseucht und somit Umweltkatastrophen geschehen.