ジルコニウム火災
水位が燃料頂部までおよそ1メートル以下となると、プールの縁での作業は困難となり、 燃料が完全に露出すると、線量はプールの縁において100シーベルト毎時 (Sv/h) 以上に達すると試算されている。 また、直接燃料が見えないオペレーションフロア内においても、散乱や反射によって線量は数シーベルト毎時となる。
このほか、武力攻撃などによるプールの直接・間接の損傷も脅威となる。 2001年のアメリカ合衆国(米国)での同時多発テロ後、航空機が原発に衝突した場合、プールにどのような損傷がありうるか、米電力研究所 (Electric Power Research Institute) や米エネルギー省サンディア国立研究所で研究が始められた。 結果の詳細は非公開とされているが、米アカデミーの報告は、これらの研究を元にプールの壁の破損から冷却材喪失につながるシナリオがあることを認めている。
使用済み燃料プールの冷却材喪失は、原子炉と同様、全電源喪失、すなわち外部電源も非常用電源も失い電力が供給できなくなることによる冷却の停止で、長期にプールの水の蒸発を止められない事態が続くことにより起こりうる。 また人的ミスや機器の不具合によりプールの水を誤って一部喪失する事故も過去にしばしば起こっている。 さらに地震の揺れによりいくらかの水が溢れて失われることがある(スロッシング)。 ただし一般には、プールの燃料の崩壊熱は運転停止直後の原子炉よりずっと小さいため、蒸発が原因で燃料が十分に露出するには短くとも4日程度の時間がかかると推定され、原子炉にくらべ水の喪失に対応するための時間的猶予は大きい。
一方で、一旦燃料が水で十分に保護されなくなるほど水位が低下した場合には、遮蔽されなくなった使用済み燃料からのガンマ線により、プールの近傍での行動は一転して著しく制限されることになる。