Das im Oktober 2006 in Betrieb gegangene Brennelemente-Zwischenlager Neckarwestheim befindet sich direkt neben dem Kernkraftwerk, so dass für die Transporte in das Brennelemente-Zwischenlager Neckarwestheim keine öffentlichen Verkehrswege genutzt werden müssen.
Seit 1. Januar 2019 ist die bundeseigene Gesellschaft für Zwischenlagerung (BGZ) Betreiberin des Zwischenlagers. Die atomrechtliche Aufsicht über das Lager liegt beim Ministerium für Umwelt, Klima und Energiewirtschaft Baden-Württemberg. Das Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE) ist die zuständige Genehmigungsbehörde für das Zwischenlager.
Aufgrund der besonderen örtlichen Gegebenheiten am Standort Neckarwestheim ist das Brennelemente-Zwischenlager in zwei Tunnelröhren errichtet worden. Die beiden Tunnelröhren sind 84 und 90 Meter lang, jeweils 14 Meter breit und 17,3 Meter hoch. Sie bieten Platz für 151 Transport- und Lagerbehälter.
Die in geeigneten Transport- und Lagerbehältern (sogenannte CASTOR-Behälter) eingelagerten bestrahlten Brennelemente erzeugen während der Zwischenlagerung Nachzerfallswärme. Über die Behälter wird die Wärme in den Lagerbereich abgegeben. Die Kühlung erfolgt durch Naturzuglüftung über Lüftungsöffnungen an den Tunneleingängen und das Abluftbauwerk.
Die Genehmigung ist auf 40 Jahre – ab dem Zeitpunkt der Einlagerung des ersten Behälters in das Zwischenlager – befristet. Aktuell wird die Endlagersuche für hochradioaktive Abfälle nach den Vorgaben des Standortauswahlgesetztes durchgeführt. Die erste Einlagerung hochradioaktiver Abfälle erfolgt erst nach Standortfestlegung, Errichtung und Inbetriebnahme des Endlagers. Da davon auszugehen ist, dass eine Einlagerung der abgebrannten Brennelemente nicht vor der Mitte des Jahrhunderts durchgeführt werden kann, wird eine erneute Genehmigung der Zwischenlagerung für den zukünftigen Zeitraum ab 2047 benötigt.
Am Standort Neckarwestheim befinden sich außerdem ein Reststoffbearbeitungszentrum und ein Abfall-Zwischenlager.