Μια δεξαμενή αναλωμένου καυσίμου είναι ένας χώρος αποθήκευσης αναλωμένου πυρηνικού καυσίμου που του επιτρέπει να κρυώσει πριν μεταφερθεί σε πιο κατάλληλη μακροπρόθεσμη αποθήκευση. Καθώς το καύσιμο καταναλώνεται στον αντιδραστήρα, μπορεί να μεταφερθεί στην πισίνα όπου παραμένει βυθισμένο για να δημιουργήσει θωράκιση από την ακτινοβολία και να του δώσει την ευκαιρία να κρυώσει. Η πισίνα μπορεί να λειτουργεί με αυτόματο σύστημα, ώστε οι εργαζόμενοι να μην έρχονται σε άμεση επαφή με εξαρτήματα εκτός από τις ανάγκες συντήρησης. Σε άλλες περιπτώσεις, οι εργαζόμενοι πρέπει να χειρίζονται χειροκίνητα τις ράβδους καυσίμου και άλλα εξαρτήματα για να τοποθετήσουν το καύσιμο στην αποθήκευση.
Συνήθως, οι δεξαμενές αναλωμένου καυσίμου βρίσκονται κοντά στον αντιδραστήρα για ευκολία. Αποτελούνται από τεράστιες δεξαμενές από σκυρόδεμα επενδεδυμένες με ανοξείδωτο χάλυβα και εξοπλισμένες με σχάρες για να συγκρατούν μεμονωμένες ράβδους καυσίμου. Μπορεί να προστεθεί μονωτικό βόριο για να μειωθεί ο κίνδυνος μιας αλυσιδωτής αντίδρασης. Το βάθος της πισίνας υπαγορεύει πόσες ράβδους μπορεί να χωρέσει. Οι νομικές απαιτήσεις μπορεί να ορίζουν ένα ορισμένο ποσό κάλυψης και οι εγκαταστάσεις θα μπορούσαν να κάνουν μια δεξαμενή αναλωμένου καυσίμου ακόμη πιο βαθιά για αυξημένη ασφάλεια.
Καθώς οι ράβδοι κάθονται στη δεξαμενή αναλωμένου καυσίμου, η θερμοκρασία του νερού αυξάνεται. Οι πυρηνικές εγκαταστάσεις πρέπει να κυκλοφορούν συνεχώς το νερό μέσω ψυκτικού εξοπλισμού και πίσω στην πισίνα για να διατηρούν τις θερμοκρασίες χαμηλές. Το παρακολουθούν επίσης για σημάδια αντιδράσεων που μπορεί να προκαλούν τη συσσώρευση μεγάλων επιπέδων υδρογόνου γύρω από τη δεξαμενή αναλωμένου καυσίμου. Αυτό απαιτεί συνεχή επίβλεψη από ειδικευμένους τεχνικούς που είναι εξοικειωμένοι με κοινά ζητήματα σχετικά με τις δεξαμενές αναλωμένου καυσίμου, ώστε να μπορούν να ενεργούν γρήγορα εάν αρχίσουν να αναπτύσσονται προβλήματα.
Οι εγκαταστάσεις μπορούν να διατηρήσουν μια αρχική πισίνα για άμεση ψύξη, ακολουθούμενη από μια μεγαλύτερη πισίνα για παλαιότερα καύσιμα. Καθώς αρχίζει να γεμίζει, οι τεχνικοί πρέπει να μεταφέρουν τις παλιές ράβδους καυσίμου σε αποθήκευση στεγνού βαρελιού. Σε αυτή την τεχνική, οι ράβδοι αφαιρούνται από την πισίνα και τοποθετούνται σε ειδικά σχεδιασμένα δοχεία που εμποδίζουν τη διαρροή ακτινοβολίας. Το αποθηκευμένο καύσιμο μπορεί να μεταφερθεί σε μια εγκατάσταση μακροχρόνιας αποθήκευσης, όπου διασπάται αργά με την πάροδο του χρόνου.
Σημαντικές ανησυχίες για την ασφάλεια του περιβάλλοντος χώρου αποθήκευσης αναλωμένου καυσίμου. Εάν η πισίνα δεν έχει σχεδιαστεί και συντηρηθεί σωστά, υπάρχει κίνδυνος πυρηνικής αλυσιδωτής αντίδρασης που θα μπορούσε να προκαλέσει σοβαρή περιβαλλοντική βλάβη. Οι πισίνες κινδυνεύουν επίσης να γεμίσουν υπερβολικά, οδηγώντας σε μια κατάσταση όπου ένας σταθμός ηλεκτροπαραγωγής δεν έχει χώρο για αποθήκευση ράβδων αναλωμένου καυσίμου. Οι μηχανικοί που είναι υπεύθυνοι για το σχεδιασμό και τη συντήρηση των πυρηνικών εγκαταστάσεων πρέπει να παρέχουν αποδεικτικά στοιχεία ότι σχεδιάζουν εκ των προτέρων να φιλοξενήσουν καύσιμα και ότι μπορούν να πληρούν τα ρυθμιστικά πρότυπα για την ασφάλεια των πυρηνικών καυσίμων.