Una falla de un elemento combustible es una ruptura en la cubierta de combustible de un reactor nuclear que permite que el combustible nuclear o los productos de fisión , ya sea en forma de radioisótopos disueltos o partículas calientes , ingresen al refrigerante del reactor o al agua de almacenamiento.
El combustible nuclear estándar de facto es el dióxido de uranio o una mezcla de dióxido de uranio y plutonio . Tiene un punto de fusión más alto que los metales actínidos . El dióxido de uranio resiste la corrosión del agua y proporciona una matriz estable para muchos de los productos de fisión; sin embargo, para evitar que los productos de fisión (como los gases nobles) abandonen la matriz de dióxido de uranio y entren en el refrigerante, las pastillas de combustible normalmente se encierran en tubos de una aleación metálica resistente a la corrosión (normalmente Zircaloy para reactores refrigerados por agua).
Luego, esos elementos se ensamblan en paquetes para permitir un buen manejo y enfriamiento. A medida que el combustible se fisiona , los productos radiactivos de la fisión también quedan contenidos en el revestimiento, y todo el elemento combustible puede desecharse como residuo nuclear cuando se reposta el reactor.
Sin embargo, si el revestimiento resulta dañado, esos productos de fisión (que no son inmóviles en la matriz de dióxido de uranio) pueden entrar en el refrigerante del reactor o en el agua de almacenamiento y pueden ser transportados desde el núcleo al resto del circuito de refrigeración primario, aumentando niveles de contaminación allí.
En la UE se han realizado algunos trabajos en los que el combustible se sobrecalienta en un reactor de investigación especial llamado PHEBUS. Durante estos experimentos se miden las emisiones de radiactividad del combustible y luego el combustible se somete a un examen posterior a la irradiación para descubrir más sobre lo que le sucedió.