ジルコニウム火災
破損した被覆管からは、希ガス(キセノンなど)をはじめ、ハロゲン(ヨウ素など)、アルカリ金属(セシウムなど)のような揮発しやすい物質を中心に放射性物質が内部から放出され始める。 溶融までいたれば、他の多くの放射性物質も放出される。 ドイツの原発のように、プールが球形の巨大な格納容器内に設置されている場合もあるが、多くの原発においてプールは原子炉建屋や燃料取扱建屋内の空間にさらされており、放出により建屋内が強く汚染される。
さらに、プール内の数パーセントのジルコニウムが水蒸気と反応し水素を発生させると、こうした建屋内の水素濃度は水素爆発を起こすのに十分なものとなる。 水素爆発などで建屋の屋根が失われれば、放出された放射性物質は高熱で上昇する熱プルーム (thermal plume) となって環境中に拡散を始める。
一般に、プールの燃料の量は原子炉のそれを上回り、半減期の長い放射性核種の総量も多い。 一方、短命な核種は少なくなっているため、汚染物質となる種々の核種のうちで、もっぱら半減期およそ30年のセシウム137 (Cs) が主要物質として問題とされる。 アメリカにおける標準的な商用原発のプールにおいて、最悪のケースとして燃料の全量が破損し放出された場合、面積にして約4万5千平方キロメートル (km2) の広大な範囲がセシウム137による370万ベクレル毎平方メートル (Bq/m2) 以上の汚染となると見積もられている。 この広さは、チェルノブィリ(チョルノービリ)原発事故による同等の汚染領域の60倍以上にあたり、仮に放出が10%に留まっても約5倍となる。