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使用済み核燃料（しようずみかくねんりょう）は原子炉で使用された後の燃料棒である。ウラン・プルトニウムを大量に含む高レベル放射性廃棄物である。
使用済み核燃料には大量の放射性物質が含まれており、その危険性と処理の困難さのため、その処理が世界的な問題となっている。特に使用済み核燃料からウラン及びプルトニウムを抽出することで核兵器への転用も可能であるため、大量に貯蔵することは好ましくないとされている。
一般的には原子炉で使用された後、冷却するために原子力発電所内にある貯蔵プールで3年〜5年ほど保管される。その後、核燃料サイクルに用いるために再処理工場に輸送されて処理が行われるか、高レベル放射性廃棄物処理場での長期保管が行われる。処理に関しては再処理工場の記事に詳しい。