セラミック金属複合材料: 核廃棄物固定化の可能性(Ceramic Metal Composites: Possibilities for Immobilizing Nuclear Wastes)

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2024-05-24 パシフィック・ノースウェスト国立研究所(PNNL)

アメリカの電力の約20%を占める無炭素の核エネルギーの一部として、PNNLの研究者たちは、核プロセスからの放射性廃棄物を固定化するためにセラミック-金属(cermet)複合材料を検討しています。PNNLの科学者ブライアン・ライリーは、燃料棒の再処理後に残る廃棄物の固定化にcermet複合材料が有効かどうかを調査していると説明しました。現在、エネルギー省は高レベル廃棄物の固定化にホウケイ酸ガラス技術を採用していますが、cermetは金属、塩、セラミック、高炭素含有物質を固定化でき、ガラスの弱点を補完します。研究は、cermet技術の可能性と限界についての知識を提供し、核廃棄物管理における将来の選択肢を提示しています。

<関連情報>

セラミック-金属(サーメット)複合材料: 核廃棄物固定化に焦点を当てた主要特性と合成法のレビュー Ceramic–Metal (Cermet) Composites: A Review of Key Properties and Synthesis Methods Focused on Nuclear Waste Immobilization

Jonathan S. Evarts, Saehwa Chong, Jared M. Oshiro, Brian J. Riley, R. Matthew Asmussen, and John S. McCloy
Industrial & Engineering Chemistry Research  Published:March 4, 2024
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.iecr.3c04450

Abstract

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This paper reviews key properties, applications, and examples of ceramic–metal composites (cermets) and metal matrix composites (MMCs) with emphasis on their applicability as waste forms for immobilizing nuclear waste. While the literature is mature for vitrified and cementitious radioactive waste forms, cermet materials have not received adequate attention as potential candidates for immobilizing nuclear waste. To promulgate this effort, this review connects cermet and MMC design, such as hardened tools, with the chemistry of radioactive waste streams. This paper includes a discussion on certification and qualification standards for cermet waste forms, literature gaps, and “how-to” sections on cermet processing techniques. Key parameters discussed include thermal conductivity, chemical durability, and waste loading, as well as examples for metal-containing waste forms. As cermet waste forms gain momentum within the community, this review paper aims to ensure the end-of-life nuclear fuel cycle is addressed from a materials and waste disposition perspective.

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2005放射線防護
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