熔鹽反應爐（MSR）是當前正在研發的數種新一代（第四代）核反應爐設計之一。與輕水反應爐（LWR）一樣，熔鹽反應爐亦利用核裂變來產生熱能。 然而，熔鹽反應爐並非使用水作為冷卻劑，而是採用液態氟化物或氯化物鹽混合物，亦即所謂的「鹽」。.

相較於輕水反應爐（LWR），熔鹽反應爐（MSR）的設計在安全性、效率及廢物管理方面具有多項潛在優勢。自2002年第四代核能國際論壇（GIF）將熔鹽反應爐選為六種最具前景的第四代核反應爐設計之一，以推動國際研發合作以來，各界對熔鹽反應爐商業化的關注度便持續提升。.

主要有兩種 類型 MSR 的兩種類型：溶解型與固態燃料型。在第一種類型中，冷卻劑與燃料為同一種流體。核燃料（無論是鈾、鈽或釷）皆溶解於熔鹽中。 第二種熔鹽反應爐稱為氟化物鹽冷卻高溫反應爐（FHR）。在 FHR 中，燃料由直徑小於 1 毫米的固體顆粒組成，懸浮於熔融的氟化物冷卻劑中。即使在裂變反應進行期間，燃料仍保持固態。.

MSR 及其他先進核反應堆所產生的熱能，適用於多種 應用 包括工藝加熱、化學處理、海水淡化及氫氣生產。由於熔鹽反應堆（MSR）的體積比輕水反應堆（LWR）更小，軍方已設想將其應用於船舶推進系統。.

MSR 是奧克里奇國家實驗室（ORNL）所構思並進行測試的十三座核反應爐原型機之一。當時，隸屬於原子能委員會的一個專案小組認定，該反應爐「實現技術可行性的機率最高」。該實驗室成功運行了其 熔鹽反應堆實驗（MSRE） 1965 年至 1969 年間。這座反應爐產生了 7.4 兆瓦的熱功率

鎂鹽反應爐（MSR）的熱效率高於輕水反應爐（LWR），因為其運作溫度（700°C 至 800°C）高於傳統反應爐（300°C）。配備閉式循環渦輪機的鎂鹽反應爐可達到 45% 電力轉換效率。相較之下，採用傳統蒸汽渦輪機的輕水反應爐（LWR），其效率僅達 33%。.

儘管在驗證 MSR 方面初期便取得成功，但由於預算有限，加上原子能委員會傾向採用替代方案——鈉冷快中子增殖反應堆設計，因此 MSRE 計畫最終被終止。.

與福島第一核電廠、車諾比及三哩島的核事故不同，熔鹽反應堆（MSR）在根本上 不會發生熔毀 因為燃料已經是液態的。MSR 採用 被動安全 這是由於冷卻劑的特性所致。當溫度上升時，鹽冷卻劑會膨脹，從而減緩核裂變反應的速度。.

此外，若反應爐過熱，反應爐底部的塞子便會熔化，液態燃料會立即被排出至反應爐下方的收集槽中；當溫度降至 500°C 以下時，鹽會膨脹並凝固成固體。 倘若反應爐容器、泵浦或管線發生破裂，鹽體會直接凝固，核燃料便無法污染環境。.

由於 MSR 是在大氣壓力下運作，因此不存在反應爐爆炸的風險。與輕水反應爐（LWR）不同，其冷卻劑未經加壓，因此無需設置安全殼。.

MSR 產生 減少浪費 比傳統核電廠更為環保，因為這些反應爐並未使用輕水反應爐（LWR）所採用的燃料棒。此外，燃料的再處理 無需使用高放射性燃料鹽 採用 FHR，因為它在 燃燒 超鈾元素。FHR 可配置為使用傳統反應爐的乏燃料。在法國和俄羅斯，研究人員正在開發能在鈾或釷燃料循環中進行增殖的 MSR。.

雖然模塊化反應堆（MSR）在安全性、廢物管理、成本及效率方面，相較於輕水反應堆（LWR）具有眾多設計優勢，但此概念仍需進一步開發與驗證。.

熔鹽具有 腐蝕作用 關於反應爐容器及熱交換器所使用的結構材料。其中一項主要研發方向，在於對冷卻劑進行微調，以控制其對反應爐組件（管路、泵浦等）的腐蝕作用；另一項重點則在於開發能抵禦輻射或化學反應的金屬合金與結構陶瓷。.

MSR 面臨的另一項挑戰是氚的控制。氚是唯一可能在正常運作條件下逸出的同位素。從受輻射鹽中去除氚的技術仍需充分驗證。研究人員亦正在試驗雙壁式熱交換器的設計。.

MSR 控制系統及相關儀器的穩健性亦需進行測試，以確保符合被動與主動安全要求。 諸如流量計等儀器設備，必須具備耐高溫及耐腐蝕材質的特性。迄今為止，研究人員仍在致力解決 MSR 反應爐中預期會出現的各項技術挑戰。目前尚無任何營運商設計出完整的 MSR 電廠，以供監管機構審批。.

最後，針對每種 MSR 反應爐類型，都必須建立相應的燃料循環。具體而言，這意味著必須釐清反應爐的換料方式，以及核廢料的處置方式。.

因此，廠房設備與運作的各個方面都必須通過監管機構的資格認證。監管機構亦須制定一套安全與許可方案，該方案須兼顧歷史性要求，並能適當規範 MSR 技術的獨特特性。.

MSR 及其他第四代核能設計預計將於 2030 年後投入商業化運作。美國核能管制委員會（NRC）預期，包括 MSR 在內的至少兩種先進核反應爐設計，將於 2030 年代初期達到技術成熟階段。.

2016年，國際原子能總署（IAEA）設立了一個 協作平台 由 17 個致力於發展熔鹽反應堆（MSR）的成員國組成。美國、加拿大、中國、俄羅斯、法國、印度、挪威和丹麥均設有積極推動熔鹽反應堆商業化的計畫。.

其中，中國正以最積極的姿態推動 MSR 技術投入商業化生產。擁有 500 名研究人員的上海應用物理研究所（SINAP）正在 同時開發 MSR 與 FHR 預計於 2025 年進行示範，並於 2030 年代投入運用。.

在美國，大學和企業中至少有九項由公共及私人資金支持的熔鹽反應堆（MSR）研發計畫正在進行中。能源部（DOE）正透過以下方式支持熔鹽反應堆的研發： GAIN MSR 技術工作小組 該計畫由六家企業，以及橡樹嶺國家實驗室（ORNL）和阿貢國家實驗室組成。美國能源部（DOE）亦透過由麻省理工學院（MIT）、加州大學柏克萊分校及威斯康辛大學所組成的一所三校聯盟，資助 FHR 的研發工作。.