Development of composite material for retrievable radioactive waste package

2024 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K12438
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: Sakasegawa Hideo 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 人形峠環境技術センター, 研究主幹 (00566250)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中島 基樹 国立研究開発法人量子科学技術研究開発機構, 六ヶ所研究所 核融合炉材料研究開発部, 主任研究員 (00899437)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: 放射性廃棄物 / 回収可能性 / 廃棄体パッケージ材 / 複合材料

Outline of Final Research Achievements

This study aims to develop a new composite material for radioactive waste disposal packages, improving upon the current leading candidate, carbon steel, by combining a copper alloy with superior corrosion resistance and a cemented carbide with exceptional pressure resistance.
The proposed design pairs an outer container made of oxide dispersion-strengthened (ODS) copper alloy, responsible for corrosion protection, with an inner container made of cemented carbide to withstand high pressure. Notably, the ODS copper alloy used for the outer layer not only provides excellent corrosion resistance but also enhances the overall mechanical strength of the package.
After this material is implemented, it is expected to greatly suppress corrosion and deformation of the waste packages after burial, significantly improving the potential for safe retrieval in the future.

Free Research Field

材料工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

銅合金と炭素鋼を用いた廃棄体パッケージの例はこれまでに報告されているものの、回収可能性の確保に着目し、酸化物分散強化型銅と超硬合金を組み合わせたパッケージの例はこれまで存在しない。
本研究の成果により、第一候補とされている炭素鋼を大きく上回る革新的な耐久性を備えたパッケージ材料の実用化が期待され、放射性廃棄物の埋設処分における長期的な安全性向上に大きく貢献できる。加えて、このような高耐久性パッケージの実装は、放射性廃棄物の埋設処分に対する社会的受容性の向上にもつながる。