ความล้มเหลวขององค์ประกอบเชื้อเพลิงคือการแตกของปลอกเชื้อเพลิงของเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์ ที่ทำให้เชื้อเพลิงนิวเคลียร์หรือ ผลิตภัณฑ์ฟิสชันไม่ว่าจะเป็นในรูปของไอโซโทปรังสี ที่ละลาย หรืออนุภาคร้อนสามารถเข้าสู่สารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์หรือน้ำที่เก็บไว้ได้^{[ 1 ]}

เชื้อเพลิงนิวเคลียร์มาตรฐานที่ใช้กันโดยทั่วไปคือยูเรเนียมไดออกไซด์ หรือยูเรเนียม/ พลูโทเนียมไดออกไซด์ผสมซึ่งมีจุดหลอมเหลวสูงกว่า โลหะ แอคติไนด์ยูเรเนียมไดออกไซด์ทนต่อการกัดกร่อนในน้ำและเป็นโครงสร้างที่เสถียรสำหรับผลิตภัณฑ์ฟิสชันหลายชนิด อย่างไรก็ตาม เพื่อป้องกันไม่ให้ผลิตภัณฑ์ฟิสชัน (เช่น ก๊าซเฉื่อย) ออกจากโครงสร้างยูเรเนียมไดออกไซด์และเข้าสู่สารหล่อเย็น เม็ดเชื้อเพลิงจึงมักถูกห่อหุ้มด้วยท่อโลหะผสมที่ทนต่อการกัดกร่อน (โดยปกติคือเซอร์คาลอยสำหรับเครื่องปฏิกรณ์แบบระบายความร้อนด้วยน้ำ)

จากนั้นชิ้นส่วนเหล่านั้นจะถูกประกอบเข้าด้วยกันเป็นมัดเพื่อให้สามารถจัดการและระบายความร้อนได้ดี เมื่อ เชื้อเพลิงเกิดการ แตก ตัว ผลิตภัณฑ์กัมมันตรังสี จากการแตกตัว ก็จะถูกกักเก็บไว้โดยปลอกหุ้ม และชิ้นส่วนเชื้อเพลิงทั้งหมดสามารถกำจัดทิ้งเป็นกากกัมมันตรังสี ได้ เมื่อทำการเติมเชื้อเพลิงให้กับเครื่องปฏิกรณ์ อีกครั้ง

อย่างไรก็ตาม หากชั้นหุ้มเชื้อเพลิงได้รับความเสียหาย ผลิตภัณฑ์จากการแตกตัวของนิวเคลียส (ซึ่งไม่ได้อยู่นิ่งในเมทริกซ์ยูเรเนียมไดออกไซด์) สามารถเข้าสู่สารหล่อเย็นของเครื่องปฏิกรณ์หรือน้ำที่ใช้ในการเก็บรักษา และสามารถถูกนำออกจากแกนกลางไปยังส่วนอื่นๆ ของวงจรระบายความร้อนหลัก ทำให้ระดับการปนเปื้อนในบริเวณนั้นเพิ่มสูงขึ้น

ในสหภาพยุโรปมีการดำเนินงานวิจัยบางอย่างเกี่ยวกับการให้ความร้อนสูงแก่เชื้อเพลิงในเครื่องปฏิกรณ์วิจัยพิเศษที่ชื่อว่า PHEBUS ในระหว่างการทดลองเหล่านี้ จะมีการวัดปริมาณการปล่อยกัมมันตภาพรังสีจากเชื้อเพลิง และหลังจากนั้นจะนำเชื้อเพลิงไปตรวจสอบหลังการฉายรังสี (Post Irradiation Examination)เพื่อค้นหาข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับสิ่งที่เกิดขึ้นกับเชื้อเพลิงนั้น