Reaktor torium fluorida cair
Dasar-dasar pemuliaan

Dalam reaktor tenaga nuklir , terdapat dua jenis bahan bakar. Yang pertama adalah bahan fisil, yang terbelah ketika terkena neutron, melepaskan energi dalam jumlah besar dan juga melepaskan dua atau tiga neutron baru. Ini dapat memecah lebih banyak bahan fisil, sehingga menghasilkan reaksi berantai yang berkelanjutan. Contoh bahan bakar fisil adalah U-233, U-235 dan Pu-239. Jenis bahan bakar yang kedua disebut bahan fertil. Contoh bahan bakar subur fertil adalah Th-232 (thorium yang ditambang) dan U-238 (uranium yang ditambang). Untuk menjadi fisil, nuklida-nuklida ini pertama-tama harus menyerap neutron yang dihasilkan dalam proses fisi, untuk menjadi Th-233 dan U-239. Setelah dua peluruhan beta berurutan, mereka masing - masing bertransmutasikan menjadi isotop fisil U-233 dan Pu-239. Proses ini disebut pembiakan.
Semua reaktor menghasilkan bahan bakar dengan cara ini, namun reaktor termal berbahan bakar padat saat ini tidak menghasilkan cukup bahan bakar baru dari bahan bakar untuk menggantikan jumlah fisil yang mereka konsumsi. Hal ini karena reaktor saat ini menggunakan siklus uranium-plutonium yang ditambang dalam spektrum neutron yang dimoderasi. Siklus bahan bakar seperti itu, menggunakan neutron yang diperlambat, menghasilkan kurang dari 2 neutron baru dari fisi plutonium yang dihasilkan. Karena 1 neutron diperlukan untuk mempertahankan reaksi fisi, hal ini menyisakan anggaran kurang dari 1 neutron per fisi untuk menghasilkan bahan bakar baru. Selain itu, bahan-bahan di dalam inti seperti logam, moderator, dan produk fisi menyerap sejumlah neutron, sehingga menyisakan terlalu sedikit neutron untuk menghasilkan bahan bakar yang cukup untuk melanjutkan pengoperasian reaktor. Sebagai konsekuensinya mereka harus menambahkan bahan bakar fisil baru secara berkala dan menukar sebagian bahan bakar lama untuk memberi ruang bagi bahan bakar baru.
Dalam reaktor yang menghasilkan bahan bakar baru sebanyak yang dikonsumsinya, tidak perlu menambahkan bahan bakar fisil baru. Hanya bahan bakar subur baru yang ditambahkan, yang berkembang biak menjadi bahan fisil di dalam reaktor. Selain itu produk fisi perlu dihilangkan. Reaktor jenis ini disebut reaktor pembiak. Jika ia membiakkan sebanyak mungkin fisil baru dari fertil untuk tetap beroperasi tanpa batas waktu, maka ia disebut pemulia titik impas atau isobreeder. LFTR biasanya dirancang sebagai reaktor pembiak: torium masuk, produk fisi keluar.
Reaktor yang menggunakan siklus bahan bakar uranium-plutonium memerlukan reaktor cepat untuk mempertahankan perkembangbiakannya, karena hanya dengan neutron yang bergerak cepat proses fisi menghasilkan lebih dari 2 neutron per fisi. Dengan thorium, dimungkinkan untuk berkembang biak menggunakan reaktor termal. Hal ini terbukti berhasil di Pembangkit Listrik Tenaga Atom Shippingport, yang bahan bakar akhirnya menghasilkan sedikit lebih banyak bahan fisil dari thorium daripada yang dikonsumsi, meskipun reaktor air ringan merupakan reaktor air ringan yang cukup standar. Reaktor termal membutuhkan lebih sedikit bahan bakar fisil yang mahal untuk memulai, namun lebih sensitif terhadap produk fisi yang tersisa di inti.
Ada dua cara untuk mengkonfigurasi reaktor pemulia untuk melakukan pemuliaan yang diperlukan. Bahan bakar subur dan bahan bakar fisil dapat ditempatkan secara bersamaan, sehingga perkembangbiakan dan pembelahan terjadi di tempat yang sama. Alternatifnya, fisil dan fertil dapat dipisahkan. Yang terakhir ini dikenal sebagai inti-dan-selimut, karena inti fisil menghasilkan panas dan neutron sementara selimut terpisah melakukan semua perkembangbiakan.