発電用の熱を炉心から取り出す冷却材としてナトリウムなど液体状の金属を使う原子炉。水を使う通常の原発と異なり、核燃料から飛び出す中性子が減速しない。それを利用して核分裂を起こしにくいウラン２３８をプルトニウム２３９に変え、核燃料を増やすことができる。ナトリウムが空気中の水分に触れると爆発的に反応することから、安全性への懸念が根強い。

原発の使用済み核燃料を再処理してプルトニウムを取り出し、ウラン・プルトニウム混合酸化物（ＭＯＸ）燃料をつくり、高速増殖炉で使うシステム。再処理工場、ＭＯＸ燃料工場、高速増殖炉が主要３施設。実用化した国はなく、苦肉の策としてＭＯＸ燃料を原発で使うプルサーマルが広がっている。これもサイクルの一種といわれることもある。プルトニウム増殖に代わり放射性廃棄物の減少に重点を置いた高速炉という概念もある。

ウランとプルトニウムを燃料に、消費した以上のプルトニウムを生む高速増殖炉。開発ステップの４段階のうち、第２段階の発電技術を確立するための原型炉だ。１９９４年の初臨界から運転したのは計２５０日。９５年のナトリウム漏れ事故以降はほとんど動いていない。維持管理に年間約２００億円かかる。