Bazen za izrabljeno gorivo je prostor za shranjevanje izrabljenega jedrskega goriva, ki omogoča, da se ohladi, preden se premakne v ustreznejše dolgoročno skladišče. Ker se gorivo v reaktorju porabi, ga lahko prenesemo v bazen, kjer ostane potopljeno, da ustvari zaščito pred sevanjem in mu omogoči, da se ohladi. Bazen se lahko upravlja z avtomatskim sistemom, tako da delavci ne pridejo v neposreden stik s komponentami, razen za potrebe servisiranja. V drugih primerih morajo delavci ročno manipulirati z gorivnimi palicami in drugimi komponentami za shranjevanje goriva.
Običajno so bazeni za izrabljeno gorivo zaradi udobja nameščeni blizu reaktorja. Sestavljeni so iz ogromnih betonskih rezervoarjev, obloženih z nerjavnim jeklom in opremljenih s stojali za držanje posameznih gorivnih palic. Za zmanjšanje tveganja verižne reakcije se lahko doda izolacijski bor. Globina bazena narekuje, koliko palic lahko drži; zakonske zahteve lahko določajo določeno količino pokritosti in objekti bi lahko zaradi večje varnosti naredili bazen izrabljenega goriva še globlji.
Ko se palice nahajajo v bazenu z izrabljenim gorivom, se temperatura vode poveča. Jedrski objekti morajo nenehno krožiti vodo skozi hladilno opremo in nazaj v bazen, da ohranjajo nizke temperature. Prav tako ga spremljajo glede znakov reakcij, ki bi lahko povzročile kopičenje velikih ravni vodika okoli bazena izrabljenega goriva. To zahteva stalen nadzor usposobljenih tehnikov, ki so seznanjeni s pogostimi težavami v zvezi z bazeni z izrabljenim gorivom, da lahko hitro ukrepajo, če se začnejo pojavljati težave.
Objekti lahko vzdržujejo začetni bazen za takojšnje hlajenje, ki mu sledi večji bazen za starejše gorivo. Ko se začne polniti, morajo tehniki stare gorivne palice prenesti v skladišče za suhe sode. Pri tej tehniki se palice odstranijo iz bazena in položijo v posebej oblikovane posode, ki preprečujejo uhajanje sevanja. Shranjeno gorivo se lahko odpelje v skladišče za dolgotrajno skladiščenje, kjer se sčasoma počasi razgrajuje.
Zasnova bazena za izrabljeno gorivo je povezana z velikimi varnostnimi pomisleki. Če bazen ni pravilno zasnovan in vzdrževan, obstaja nevarnost jedrske verižne reakcije, ki bi lahko povzročila resno okoljsko škodo. Tudi bazeni so v nevarnosti, da bodo prepolni, kar vodi v situacijo, ko elektrarna nima prostora za shranjevanje izrabljenih gorivnih palic. Inženirji, odgovorni za načrtovanje in vzdrževanje jedrskih objektov, morajo predložiti dokaze, da vnaprej načrtujejo namestitev goriva in da lahko izpolnijo regulativne standarde za varnost jedrskega goriva.