乏燃料中有未裂變和新生成的易裂變核素、未用完的可裂變核素、許多裂變產物和超鈾元素。乏燃料含有大量的放射性，并且還會繼續釋放出自衰變熱量。一般乏燃料從反應堆卸出后，會被立刻裝進反應堆邊上的開放式冷卻池里。用水來屏蔽乏燃料的放射性并吸收它放出的熱量。一般情況下，乏燃料水池的水量能量容納20年的乏燃料，其深度達到11米，池內的水溫為40℃。福島核電站四號反應堆乏燃料池冷卻水流失，導致池水溫度上升到了80℃，水位也下降很多，如果注水和冷卻不及時，導致乏燃料露出水面并破壞，會有放射性的粉塵飄散到空氣中，造成輻射損傷和污染環境，因此需要向乏燃料池中注水。
