Una falla del elemento combustible es una ruptura en el revestimiento 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 . Este último tiene un punto de fusión más alto que los metales actínidos . El dióxido de uranio resiste la corrosión en el 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 de metal resistente a la corrosión (normalmente Zircaloy para reactores refrigerados por agua).
A continuación, esos elementos se ensamblan en haces para permitir una buena manipulación y refrigeración. 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 eliminarse como residuo nuclear cuando se reabastece el reactor.
Sin embargo, si el revestimiento se daña, 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 ser transportados fuera del núcleo, al resto del circuito de enfriamiento primario, aumentando allí los niveles de contaminación.
En la UE se han llevado a cabo algunos experimentos en los que se sobrecalienta el combustible en un reactor de investigación especial llamado PHEBUS. Durante estos experimentos se miden las emisiones de radiactividad del combustible y, posteriormente, se somete el combustible a un examen posterior a la irradiación para averiguar más sobre lo que le ha sucedido.