Izlietotās kodoldegvielas baseins ir izlietotās kodoldegvielas uzglabāšanas zona, lai ļautu tai atdzist pirms pārvietošanas uz piemērotāku ilgtermiņa uzglabāšanu. Kad degviela tiek izlietota reaktorā, to var pārnest uz baseinu, kur tā paliek iegremdēta, lai radītu starojuma aizsargu un dotu tai iespēju atdzist. Baseinu var darbināt ar automātisku sistēmu, lai darbinieki nenonāktu tiešā saskarē ar sastāvdaļām, izņemot apkopes vajadzības. Citos gadījumos darbiniekiem ir manuāli jāvada degvielas stieņi un citas sastāvdaļas, lai novietotu degvielu noliktavā.
Parasti lietotās degvielas baseini atrodas tuvu reaktoram ērtības labad. Tie sastāv no milzīgām betona tvertnēm, kas izklātas ar nerūsējošo tēraudu un aprīkotas ar plauktiem atsevišķu degvielas stieņu turēšanai. Lai samazinātu ķēdes reakcijas risku, var pievienot izolējošu boru. Baseina dziļums nosaka, cik stieņu tajā var turēt; juridiskās prasības var noteikt noteiktu pārklājuma apjomu, un iekārtas varētu padarīt lietotās kodoldegvielas baseinu vēl dziļāku, lai palielinātu drošību.
Kad stieņi atrodas izlietotās degvielas baseinā, ūdens temperatūra paaugstinās. Kodoliekārtām pastāvīgi jācirkulē ūdens caur dzesēšanas iekārtām un atpakaļ baseinā, lai uzturētu zemu temperatūru. Viņi arī uzrauga, vai tajā nav reakciju pazīmes, kas varētu izraisīt liela ūdeņraža līmeņa uzkrāšanos ap izlietotās degvielas baseinu. Tam nepieciešama pastāvīga uzraudzība no kvalificētiem tehniķiem, kuri pārzina izplatītās problēmas saistībā ar lietotās degvielas baseiniem, lai viņi varētu ātri rīkoties, ja rodas problēmas.
Iekārtas var uzturēt sākotnējo baseinu tūlītējai dzesēšanai, kam seko lielāks baseins vecākai degvielai. Kad tas sāk pildīties, tehniķiem vecie degvielas stieņi ir jāpārnes uz sauso mucu novietni. Izmantojot šo paņēmienu, stieņus izņem no baseina un ievieto īpaši izveidotos konteineros, kas novērš radiācijas noplūdi. Uzglabāto degvielu var transportēt uz ilgtermiņa noliktavu, kur tā laika gaitā lēnām sadalās.
Izlietotās kodoldegvielas baseina dizains ir saistīts ar ievērojamām drošības problēmām. Ja baseins nav pareizi projektēts un uzturēts, pastāv kodolenerģijas ķēdes reakcijas risks, kas var radīt nopietnu kaitējumu videi. Arī baseini var kļūt pārāk pilni, radot situāciju, ka spēkstacijai nav vietas, kur uzglabāt izlietotās degvielas stieņus. Inženieriem, kas ir atbildīgi par kodoliekārtu projektēšanu un apkopi, ir jāsniedz pierādījumi, ka viņi jau iepriekš plāno uzņemt degvielu un var izpildīt normatīvos standartus kodoldegvielas drošības jomā.