Izlietotā kodoldegviela ir radioaktīvs materiāls, kas izmantots kā degviela atomelektrostacijās. Ja šis materiāls ir lietots ievērojamu laiku, tas zaudē savu efektivitāti kā degviela un ir jānomaina. Diemžēl šobrīd tie ir radioaktīvie atkritumi, kas var būt nāvējoši cilvēkiem un citām radībām tūkstošiem gadu. Izlietotās kodoldegvielas apglabāšanas metodes bieži ir bijušas pretrunīgas. Daži zinātnieki ir ierosinājuši pārstrādāt atkritumus noderīgā kurināmā kā alternatīvu citām apglabāšanas metodēm.
Atomelektrostacijas ražo elektroenerģiju, izmantojot kontrolētas kodolreakcijas. Tas ietver ļoti radioaktīvu materiālu, piemēram, urāna un plutonija, apstrādi. Laiks, cik ilgi šī degviela paliek lietderīga, atšķiras atkarībā no reaktora vecuma un tā tehnoloģijas līmeņa. Kopš 2011. gada lielākajā daļā moderno kodolenerģijas iekārtu kurināmo var izmantot trīs līdz sešus gadus, līdz materiāls nolietojas līdz tādam līmenim, ka tas vairs nav lietderīgs. Pēc šī punkta materiāls tiek uzskatīts par izlietoto kodoldegvielu.
Saskaņā ar Amerikas Savienoto Valstu Enerģētikas departamenta datiem ASV atomelektrostacijas gadā rada aptuveni 2,000 metrisko tonnu izlietotās kodoldegvielas. Tad problēma kļūst par to, kā to atbrīvoties. Lielākā daļa kodoliekārtu ievieto degvielu tuvumā esošās izolētās tvertnēs, ko sauc par izlietotās degvielas baseiniem. Speciāli apstrādātais ūdens šajās tvertnēs atdzesē materiālu un absorbē lielāko daļu no degvielas izdalītā starojuma. Šajos baseinos materiāls bieži tiek uzglabāts 10 līdz 20 gadus.
Tomēr pēc gadu desmitiem ilgas lietošanas daudzas no šīm tvertnēm ir gandrīz pilnas ar izlietoto kodoldegvielu. ASV Kodolenerģijas regulatīvā komisija lēš, ka daudzi no tiem pēc 2015. gada būs nelietojami. ASV tiesību akti nosaka, ka valdībai ir jāatrod pastāvīga bīstamo kodolatkritumu glabātava, taču vides apsvērumi neļāva izveidot šādas uzglabāšanas vietas. Pa to laiku izlietotā degviela tiek ievietota betona mucās, taču arī šī metode ir pretrunīga vides un drošības apsvērumu dēļ. Citas valstis, kurās ir kodolreaktori, saskaras ar līdzīgām problēmām.
Viens no risinājumiem, ko jau izmanto tādas valstis kā Francija un Krievija, ir izmantotās kodoldegvielas pārstrāde. Tā kā lietotā kodoldegviela paliek radioaktīva, to pēc pārstrādes var izmantot turpmākai enerģijas ražošanai; Atkārtoti izmantotās degvielas rezultātā rodas mazāk radioaktīvo atkritumu, lai gan pats process ir dārgs. Šie jautājumi ieguva jaunu aktualitāti pēc tam, kad 2011. gada Japānas zemestrīce un kodolkrīze lika daudziem pārskatīt kodolenerģijas politiku. Pastāv arī bažas, ka dažas valstis varētu izmantot izlietoto kodoldegvielu, lai radītu kodolieročus. Kodolenerģija un radioaktīvie atkritumi vienmēr ir bijuši strīdīgi jautājumi, un šķiet, ka diskusijas turpināsies arī nākotnē.