I understand that read-only mode prevents further writes, but can't a burner just ignore that and burn over the original data anyway?
Sim, se você modificar o firmware no gravador, poderá fazer isso.
Isso significa ter acesso à fonte do firmware em primeiro lugar (leia-se: suporte do fabricante) ou alguma manipulação complicada.
I know you wouldn't really be able to store any new data on the disc because it would most likely corrupt everything,
Correto. Depois que o CD-R ou DVD-R (não -RW) é gravado, parte do disco é fisicamente alterada. Não há como reverter isso.
Para mais detalhes, consulte este post: O que impede CD-R está sendo reescrito?
but for data-destruction purposes, what's preventing this?
Nada além das verificações de segurança no firmware.