소비된 핵연료 이상으로 새로운 핵분열성 물질을 생산할 수 있는 원자로. 고속중성자에 의해 플루토늄239를 만들어내 ‘꿈의 원자로’라고도 불린다. 우라늄 238 1g을 사용하면 이것은 원자로 내에서 1.17g정도의 플루토늄239로 증식된다. 우리나라를 비롯, 대부분의 국가에서 사용하는 경수로가 천연우라늄 가운데 0.7%에 불과한 우라늄235를 연료로 소모하는 데 반해 고속증식로는 천연우라늄 중 대다수를 차지하는 우라늄238을 사용한다. 1994년 4월 일본에서는 핵무기 원료인 플루토늄을 연료로 하는 고속증식로 ‘몬주’를 쓰루가에 건설했다.