En använt bränslebassäng är ett uppehållsområde för använt kärnbränsle för att låta det svalna innan det flyttas till lämpligare långtidsförvaring. Eftersom bränslet förbrukas i reaktorn kan det överföras till poolen där det förblir nedsänkt för att skapa strålskärmning och ge den möjlighet att svalna. Poolen kan drivas med ett automatiskt system så att arbetare inte kommer i direkt kontakt med komponenter förutom för servicebehov. I andra fall måste arbetare manuellt manipulera bränslestavar och andra komponenter för att lagra bränsle.
Vanligtvis är pooler för använt bränsle placerade nära reaktorn för bekvämlighet. De är sammansatta av gigantiska betongtankar fodrade med rostfritt stål och utrustade med ställ för att hålla individuella bränslestavar. Isolerande bor kan tillsättas för att minska risken för en kedjereaktion. Djupet på bassängen dikterar hur många spön den kan hålla; lagkrav kan föreskriva en viss täckning och faciliteter kan göra en pool med använt bränsle ännu djupare för ökad säkerhet.
När stavarna sitter i använt bränslebassäng ökar temperaturen på vattnet. Kärnkraftsanläggningar måste ständigt cirkulera vattnet genom kylutrustning och tillbaka in i poolen för att hålla temperaturen låg. De övervakar det också för tecken på reaktioner som kan orsaka att stora nivåer av väte byggs upp runt använt bränsle. Detta kräver kontinuerlig övervakning av skickliga tekniker som är bekanta med vanliga problem kring använt bränslepooler så att de kan agera snabbt om problem börjar utvecklas.
Anläggningar kan ha en första pool för omedelbar kylning, följt av en större pool för äldre bränsle. När det börjar fyllas måste tekniker flytta gamla bränslestavar till torrfatsförvaring. I denna teknik tas stavar från poolen och placeras i specialdesignade behållare som förhindrar strålningsläckage. Det lagrade bränslet kan transporteras till ett långtidslager, där det bryts ner långsamt över tiden.
Betydande säkerhetsproblem omger utformningen av pooler med använt bränsle. Om poolen inte är korrekt designad och underhållen finns det risk för en kärnkedjereaktion som kan orsaka allvarliga miljöskador. Pooler riskerar också att bli för fulla, vilket leder till en situation där ett kraftverk inte har något utrymme att lagra använda bränslestavar. Ingenjörer som ansvarar för utformning och underhåll av kärnkraftsanläggningar måste tillhandahålla bevis på att de planerar framåt för att ta emot bränsle och kan uppfylla lagstadgade standarder för kärnbränslesäkerhet.