剛從最新裂變的原子核中裂變出的核子是“快速”的，平均能量大約為200萬電子伏特。在輕水反應(yīng)堆中，它們與冷卻劑水中氫原子核碰撞很快地降低了其能量——僅僅為不到1個電子伏特，這使得它們更有可能引發(fā)另一個裂變反應(yīng)。但是慢速核子的缺點(diǎn)是——它們不是使目標(biāo)鈾原子核裂變，通常被吸收，將原子核轉(zhuǎn)變?yōu)轭小铡? 鋦或者其他重元素的長周期同位素，這些重元素的長周期同位素累積起來之后將使乏燃料的處置十分棘手。相比之下，快速中子極少能被吸收。它們并不能常常擊中目標(biāo)，但一旦擊中，目標(biāo)幾乎總會發(fā)生裂變。因此，快反應(yīng)堆不僅可以避免產(chǎn)生長周期同位素問題，而且能將它們在乏燃料中摧毀。
皮特森指出，建造一座快反應(yīng)堆是一件棘手的事情，特別是因?yàn)樗仨毐灰簯B(tài)鈉（或其他不能像水那樣使中子減速的物質(zhì)）冷卻，這將使得設(shè)計(jì)變得笨重。他說：“建造（為發(fā)電渦輪機(jī)提供蒸汽的）熱交換機(jī)是一項(xiàng)十分具有挑性戰(zhàn)的工作”，因?yàn)殁c會與濕氣發(fā)生劇烈反應(yīng)產(chǎn)生爆炸性的氫氣。研究人員正在積極地研究其他材料——活性更小的選擇方案用于制冷，例如鉛、超臨界狀態(tài)的二氧化碳等。
然而，過去數(shù)年間已投入運(yùn)營的快反應(yīng)堆大約為20座，其中大部分是在上世紀(jì)70年代緊隨增殖堆設(shè)計(jì)之后（增殖堆旨在使鈾產(chǎn)量最大化而不是將其耗掉），至少有四家制造商正在開發(fā)能夠耗掉乏燃料的小型快速反應(yīng)堆。目前，由美國通用電力公司和日本日立公司合作，正在北卡羅來納州合作設(shè)計(jì)超級動力反應(yīng)堆創(chuàng)新型小型模塊(簡稱S-PRISM)。它需要緊湊的納冷劑快速反應(yīng)堆， 與一種能利用反應(yīng)堆乏燃料的循環(huán)設(shè)置相整合，卸去毒害核反應(yīng)的裂變產(chǎn)品，并將再次復(fù)活的燃料裝進(jìn)反應(yīng)堆。
其潛在市場是巨大的，通用—日立公司先進(jìn)反應(yīng)堆開發(fā)部門主管埃里克·羅文說，它擁有潛在的巨大市場，“我們在英國有一個適用性研究項(xiàng)目，從再處理工廠獲得100噸钚，并將其轉(zhuǎn)換為能量源。”在美國和其他地方，“我們認(rèn)為應(yīng)建立先進(jìn)循環(huán)中心網(wǎng)絡(luò)”，每一中心都擁有6座S-PRISM反應(yīng)堆和一個循環(huán)中心（其作用是卸去從1至3座輕水反應(yīng)堆的核廢料），避免了目前廢料儲藏地的擠壓問題。
羅文指出，建造這種網(wǎng)絡(luò)的造價不菲，但更重要的挑戰(zhàn)則來自政治方面。“我們需要一種政策框架，讓人們把乏燃料看作是一種資產(chǎn)，而不是一些需要拋棄的東西”。
熔鹽反應(yīng)堆
固態(tài)燃料反應(yīng)堆的最大優(yōu)點(diǎn)是其可預(yù)測的幾何結(jié)構(gòu)，最大缺點(diǎn)是具有復(fù)雜性。核子碰撞的強(qiáng)度、裂變產(chǎn)品的分布、對燃料晶體結(jié)構(gòu)的輻射損害等，這些情況的變化到處可見。設(shè)計(jì)人員努力確保反應(yīng)堆運(yùn)轉(zhuǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)；努力讓監(jiān)管機(jī)構(gòu)相信即使出現(xiàn)最壞的反應(yīng)堆芯融毀情況，也不能使得燃料的任何部分坍塌至臨界質(zhì)量（在一定的材料成分和幾何布置下，維持核分裂連鎖反應(yīng)所需的核分裂材料質(zhì)量的最小值，被稱為臨界質(zhì)量），但上述問題對其努力來說是一個具有持續(xù)性、令人頭疼的問題。
然而，當(dāng)反應(yīng)堆燃料本身就呈液態(tài)時，上述所有這些擔(dān)憂將統(tǒng)統(tǒng)消失——這就是上世紀(jì)60年代橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室試圖開發(fā)熔鹽反應(yīng)堆的一個重要原因。
所謂“熔鹽”是指燃料，通常是用四氟化鈾，它在運(yùn)轉(zhuǎn)溫度下是液態(tài)的，將FliBe（氟化鋰和氟化鈹?shù)幕旌衔铮┖推浠旌显谝黄鹂勺鳛橹评鋭８ニ共裾f：“這好像是一個巨型空壺，將燃料扔進(jìn)去，燃料發(fā)生混合，但是所有成分一點(diǎn)也不會發(fā)生變化。”
索倫森指出，液態(tài)燃料的另一個巨大優(yōu)點(diǎn)是“沒有必要將燃料從反應(yīng)堆中卸去，直到它們完全耗盡”。通過一個外部循環(huán)裝置燃料可以得到循環(huán)利用，這種循環(huán)裝置不停地獲取裂變產(chǎn)品，避免燃料被放射性毒化；此外，這種設(shè)計(jì)也提供了一種非常簡單而巧妙的途徑來保持反應(yīng)堆的安全性。