增殖反应堆即烧掉一个裂变原子，可产生一个以上的新裂变燃料原子的核反应堆。利用增殖堆可把不能直接作为裂变燃料用的铀－238和－钍－232变成新的裂变燃料钚－239和铀－233。通过增殖堆可利用天然铀的60％~70%，也可把储量丰富的钍资源利用起来，以补充天然铀的不足。增殖堆分为热中子增殖堆和快中子增殖堆。
热中子增殖堆又分为轻水增殖堆和熔盐堆等。快中子增殖堆主要采用钠冷快堆。热中子增殖堆一般用铀－233作燃料，以钍作增殖燃料，快中子增殖堆用钚－239作燃料，用铀－238作增殖材料。核燃料中包含两种成份，一种是如铀-235、钸-239等容易产生分裂的同位素，称为“可裂材料”，另一种是如铀-238等的，捕捉到一个中子后可以转变为相对应的可裂材料，因此称为“可孕材料”，如铀-238可转变为钸-239，钍-232可转变为铀-233。
核燃料进行裂变反应时，每次的裂变会产生2到3个中子，如果反应器没有使用缓和剂（减速剂），则大部份的核裂变都将由快中子所诱发，这类的反应器就称为快中子反应器。快中子有的会逃出核心、被其它材料吸收或被燃料本身吸收，若能有至少一个中子能再诱发分裂，核反应就能持续下去。而在反应器中，可裂材料一方面因耗分裂而消耗，另一方面却因可孕材料捕获中子变为可裂材料而增加，若增加的速度快过消耗的速度，这种反应器就称为滋生反应器。
可孕材料可由高速中子诱发分裂，但低速中子和热中子则不行，另外可孕材料分裂后产生的高速中子，容易与原子核发生非弹性碰撞而使能量降低到不足以诱发其它分裂，因此燃料里仍然需要足够的可裂材料，故快滋生反应器的可裂材料浓度较一般商用反应器要高。反应器要达到滋生的目的，一方面必须有效利用中子，由于快中子反应器的中子泄逸比例较大，因此多在反应器外围包上一层由可孕材料组成的围包（blanker），以捕获由核心泄逸出来的中子。
