เครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อแม่พันธุ์เป็นชนิดของนิวเคลียร์ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษเพื่อสร้างวัสดุฟิชไซล์ (เชื้อเพลิงนิวเคลียร์) มากกว่าที่มันใช้ ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนการผสมพันธุ์ของเครื่องปฏิกรณ์มันสามารถผลิตเชื้อเพลิงใหม่ในอัตราที่มากหรือน้อยกว่า อัตราส่วนการผสมพันธุ์แสดงจำนวนของอะตอมฟิชไซล์ใหม่ที่สร้างขึ้นสำหรับแต่ละเหตุการณ์ฟิชชัน ขีด จำกัด สูงสุดทางทฤษฎีสำหรับอัตราส่วนการผสมพันธุ์คือ 1.8 ในขณะที่เครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ส่วนใหญ่ได้รับการออกแบบมาเพื่อผลิตวัสดุฟิชไซล์ให้มากที่สุดเท่าที่พวกเขาบริโภค หวังว่าเครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อแม่พันธุ์จะเข้ามาแทนที่เครื่องปฏิกรณ์ธรรมดารุ่นปัจจุบันในขณะที่ความก้าวหน้าด้านพลังงานนิวเคลียร์ดำเนินต่อไป
เครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์แบบดั้งเดิมส่วนใหญ่สร้างเชื้อเพลิงเพิ่มเติมในขณะที่ทำงานอยู่เพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง เมื่ออุตสาหกรรมนิวเคลียร์พัฒนาขึ้นอัตราส่วนเหล่านี้ได้รับการผลักดันให้สูงขึ้นเรื่อย ๆ นำไปสู่การประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงที่ดีขึ้น ยังคงมีอุปสรรคทางเทคนิคในการพัฒนาเครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ที่มีประสิทธิภาพ แต่นักเพาะพันธุ์สามารถอ้างถึงข้อดีหลายประการที่เครื่องปฏิกรณ์แบบดั้งเดิมไม่สามารถทำได้ ที่ยิ่งใหญ่ที่สุดก็คือหลังจากที่เริ่มต้นการโหลดยูเรเนียมหรือพลูโตเนียมที่ได้รับการตกแต่งแล้วเครื่องปฏิกรณ์พ่อแม่พันธุ์สามารถใช้พลังงานจากการบรรจุธาตุยูเรเนียม (ธรรมชาติ) หรือยูเรเนียมชนิดอื่นในถังปฏิกรณ์แบบอื่นเป็นระยะ ๆ ทอเรียมนั้นมีอยู่ในเปลือกโลกมากกว่ายูเรเนียมประมาณสี่เท่ามีความเสี่ยงในการใช้อาวุธน้อยมากและก่อให้เกิดกากนิวเคลียร์ซึ่งลดความเข้มลงจนถึงระดับพื้นหลังเร็วกว่าของเสียจากโรงงานทั่วไป
สิ่งหนึ่งที่กังวลกับเครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อแม่พันธุ์คือการผลิตเชื้อเพลิงนิวเคลียร์พร้อมระเบิดเช่นพลูโทเนียมทำให้เกิดความเสี่ยงต่ออาวุธนิวเคลียร์ ปัญหานี้แก้ไขได้ด้วยสเตจในการประมวลผลนิวเคลียร์ล่วงหน้าโดยที่องค์ประกอบอื่น ๆ เช่น curium และ neptunium จะถูกเพิ่มเข้าไปในพลูโทเนียมในปริมาณเล็กน้อย รูปแบบของการประมวลผลนี้ไม่มีผลต่อการใช้พลูโทเนียมเป็นเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์ แต่ทำให้ยากมากที่จะใช้วัสดุเพื่อสร้างระเบิดปรมาณูแม้ว่าจะใช้การออกแบบที่ซับซ้อนมาก
เครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อแม่พันธุ์มีสองประเภทที่ได้รับการเสนอ เครื่องปฏิกรณ์ตัวแรกคือเครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ที่รวดเร็วใช้ประจุเชื้อเพลิงเริ่มต้นของพลูโทเนียมหลังจากนั้นจะต้องใช้ยูเรเนียมธรรมชาติเป็นพลังงาน ต้นแบบบางอย่างถูกสร้างขึ้นจากพ่อพันธุ์แม่พันธุ์ที่รวดเร็วและญี่ปุ่น, จีน, เกาหลี, และรัสเซียล้วน แต่เป็นกองทุนเพื่อการพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อแม่พันธุ์ชนิดที่สองคือเครื่องปฏิกรณ์แบบใช้ความร้อนซึ่งใช้ประจุเริ่มต้นของยูเรเนียมเสริมสมรรถนะหลังจากนั้นใช้ทอเรียมเพียงอย่างเดียว เครื่องปฏิกรณ์แบบพ่อแม่พันธุ์แบบระบายความร้อนนั้นถูกสร้างขึ้นในขนาดเล็กจนถึงขณะนี้โดยอินเดียได้เริ่มก้าวแรกสู่การพัฒนาในระดับอุตสาหกรรมซึ่งเริ่มขึ้นในปี 2549
