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(wàn)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(gè)電子伏特，這使得它們更有可能引發(fā)另一個(gè)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?、? 鋦或者其他重元素的長(zhǎng)周期同位素，這些重元素的長(zhǎng)周期同位素累積起來(lái)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(huì)發(fā)生裂變。因此，快反應(yīng)堆不僅可以避免產(chǎn)生長(zhǎng)周期同位素問(wèn)題，而且能將它們?cè)诜θ剂现写輾А?/p>
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(shuō)：“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(huì)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(guò)去數(shù)年間已投入運(yùn)營(yíng)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(kāi)發(fā)能夠耗掉乏燃料的小型快速反應(yīng)堆。目前，由美國(guó)通用電力公司和日本日立公司合作，正在北卡羅來(lái)納州合作設(shè)計(jì)超級(jí)動(dòng)力反應(yīng)堆創(chuàng)新型小型模塊(簡(jiǎn)稱(chēng)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(chǎng)是巨大的，通用—日立公司先進(jìn)反應(yīng)堆開(kāi)發(fā)部門(mén)主管埃里克·羅文說(shuō)，它擁有潛在的巨大市場(chǎng)，“我們?cè)谟?guó)有一個(gè)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(guó)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(gè)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(chǔ)藏地的擠壓?jiǎn)栴}。
羅文指出，建造這種網(wǎng)絡(luò)的造價(jià)不菲，但更重要的挑戰(zhàn)則來(lái)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(cè)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(duì)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(jiàn)。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(chēng)為臨界質(zhì)量），但上述問(wèn)題對(duì)其努力來(lái)說(shuō)是一個(gè)具有持續(xù)性、令人頭疼的問(wèn)題。
然而，當(dāng)反應(yīng)堆燃料本身就呈液態(tài)時(shí)，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(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室試圖開(kāi)發(fā)熔鹽反應(yīng)堆的一個(gè)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(shuō)：“這好像是一個(gè)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(huì)發(fā)生變化。”
索倫森指出，液態(tài)燃料的另一個(gè)巨大優(yōu)點(diǎn)是“沒(méi)有必要將燃料從反應(yīng)堆中卸去，直到它們完全耗盡”。通過(guò)一個(gè)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(jiǎn)單而巧妙的途徑來(lái)保持反應(yīng)堆的安全性。