ดูเครต ( คอนกรีตยูเรเนียมด้อยค่า ) เป็นวัสดุทางเลือกที่มีความหนาแน่นสูงสำหรับใช้ในการก่อสร้างภาชนะบรรจุเพื่อจัดเก็บกากกัมมันตรังสีเป็นวัสดุผสมที่ประกอบด้วย มวล รวมยูเรเนียมไดออกไซด์ ด้อยค่า แทนกรวดแบบดั้งเดิม โดยมี ปูนซีเมนต์ ปอร์ตแลนด์เป็นสารยึด เกาะ

ในปี พ.ศ. 2536 สำนักงานการจัดการสิ่งแวดล้อมของ กระทรวงพลังงานสหรัฐฯได้เริ่มทำการตรวจสอบการใช้ยูเรเนียมที่หมดสภาพแล้วในคอนกรีตหนัก จุดประสงค์ของการตรวจสอบนี้คือการค้นหาการใช้งานยูเรเนียมที่หมดสภาพแล้วไปพร้อมๆ กับการสร้างวิธีการใหม่ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นสำหรับการจัดเก็บและขนส่งเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว วัสดุนี้ได้รับการคิดค้นขึ้นครั้งแรกที่ห้องปฏิบัติการวิศวกรรมและสิ่งแวดล้อมแห่งชาติไอดาโฮ ( INEEL ) โดย W. Quapp และ P. Lessing ซึ่งร่วมกันพัฒนาขั้นตอนการผลิตวัสดุนี้ และได้รับสิทธิบัตรทั้งในสหรัฐอเมริกาและต่างประเทศในปี พ.ศ. 2541 และ พ.ศ. 2543 ตามลำดับ^{[ 1 ]}

DUCRETE เป็นคอนกรีตชนิดหนึ่งที่ใช้เซรามิกยูเรเนียมที่ลดปริมาณลงแทนมวลรวมหยาบมาตรฐาน วัสดุอื่นๆ ที่มีอยู่ใน DUCRETE (ปูนซีเมนต์ปอร์ตแลนด์ ทราย และน้ำ) จะถูกใช้ในอัตราส่วนปริมาตรเดียวกันกับที่ใช้ในคอนกรีตทั่วไป วัสดุเซรามิกนี้เป็นวัสดุป้องกันรังสีที่มีประสิทธิภาพสูงมาก เนื่องจากมีทั้งเลขอะตอม สูง (ยูเรเนียม) สำหรับ การป้องกัน รังสีแกมมาและเลขอะตอมต่ำ (น้ำที่ยึดติดอยู่ในคอนกรีต) สำหรับการป้องกันรังสีนิวตรอน^{[ 1 ]}มีอัตราส่วนยูเรเนียมต่อสารยึดเกาะที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการลดทอนรังสีแกมมาและนิวตรอนรวมกันที่ความหนาของผนังที่กำหนด จำเป็นต้องสร้างสมดุลระหว่างการลดทอนฟลักซ์แกมมาในยูเรเนียมออกไซด์ที่ลดปริมาณลง (DUO ) และเฟสซีเมนต์กับน้ำเพื่อลดทอนฟลักซ์นิวตรอน

หัวใจสำคัญของการป้องกันที่มีประสิทธิภาพด้วยคอนกรีตเซรามิกยูเรเนียมที่หมดสภาพคือความหนาแน่นของยูเรเนียมออกไซด์สูงสุด น่าเสียดายที่ยูเรเนียมออกไซด์ที่หมดสภาพที่มีความหนาแน่นสูงสุดก็มีความไม่เสถียรทางเคมีมากที่สุดเช่นกัน DUO2 ความหนาแน่นทางทฤษฎีสูงสุด 10.5  g/cm3 ^{ที่ ความบริสุทธิ์ 95% อย่างไรก็ตาม ภายใต้สภาวะออกซิเดชัน วัสดุนี้จะเปลี่ยนไปเป็น} ยูเรเนียมไตรออกไซด์ ที่หมดสภาพ (DUO3 หรือยูเรเนียมไตรออกไซด์ที่หมดสภาพ (DU3O8 ที่เสถียรกว่าได้ง่าย^{[ 2 ]}ดังนั้น หากใช้มวลรวม UO2 ที่ไม่มีสารเคลือบ การเปลี่ยนแปลงนี้อาจส่งผลให้เกิดการขยายตัวซึ่งอาจสร้างความเครียดที่อาจทำให้วัสดุแตก ลดในการรับแรงอัด [ ^{3 ] ข้อ} จำกัดอีกประการหนึ่งสำหรับการใช้ผงละเอียด ของยูเรเนียมไดออกไซด์ที่หมดสภาพโดยตรงคือคอนกรีตต้องอาศัยมวลรวมหยาบในการรับแรงอัด เพื่อเอาชนะปัญหาเหล่านี้ จึงได้มีการพัฒนา DUAGG ขึ้น

DUAGG (depleted uranium aggregate) เป็นคำที่ใช้เรียกเซรามิก DUO2 ที่เสถียรประกอบด้วยอนุภาค DUO2 ที่ผ่านการเผาผนึกสารเคลือบซิลิเกตที่ปกคลุมพื้นผิวและเติมเต็มช่องว่างระหว่างเม็ด ทำหน้าที่เป็นเกราะป้องกันออกซิเจน รวมถึงต้านทานการกัดกร่อนและการชะล้าง DUAGG มีความหนาแน่นสูงถึง 8.8  g/cm³ ^และใช้แทนมวลรวมแบบดั้งเดิมในคอนกรีต ทำให้ได้คอนกรีตที่มีความหนาแน่น 5.6 ถึง 6.4  g/cm³ ^{เมื่อ}เทียบกับ 2.3  g/cm³ ^{สำหรับ}คอนกรีตแบบดั้งเดิม^{[ 4 ]}

นอกจากนี้ DUCRETE ยังมีคุณสมบัติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของการเปลี่ยนยูเรเนียมที่หมดสภาพแล้วให้เป็นคอนกรีต เนื่องจากศักยภาพในการชะล้างลดลงอย่างมาก การทดสอบการชะล้างที่ใช้คือขั้นตอนการทดสอบการชะล้างลักษณะเฉพาะด้านความเป็นพิษ ของ EPA (TCLP) ซึ่งใช้ในการประเมินความเสี่ยงของโลหะหนักต่อสิ่งแวดล้อม

หลังจากผ่านกระบวนการแล้ว วัสดุคอมโพสิต DUCRETE อาจถูกนำไปใช้ในภาชนะบรรจุ โครงสร้างป้องกัน และพื้นที่จัดเก็บกักเก็บ ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถใช้ในการจัดเก็บกากกัมมันตรังสีได้ การใช้งานหลักของวัสดุนี้คือภายใน ระบบ จัดเก็บแบบแห้งสำหรับกากกัมมันตรังสีระดับสูง (HLW) และเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ใช้แล้ว (SNF) ^{[ 5 ]}ในระบบดังกล่าว วัสดุคอมโพสิตจะเป็นส่วนประกอบหลักที่ใช้ในการป้องกันรังสีจากคนงานและประชาชน ระบบภาชนะบรรจุที่ทำจาก DUCRETE มีขนาดเล็กกว่าและน้ำหนักเบากว่าภาชนะบรรจุที่ทำจากวัสดุทั่วไป เช่น คอนกรีตแบบดั้งเดิม ภาชนะบรรจุ DUCRETE จำเป็นต้องมีความหนาเพียงประมาณ 1/3 เพื่อให้สามารถป้องกันรังสีได้ในระดับเดียวกันเมื่อเทียบกับระบบคอนกรีต^{[ ​​5 ]}

จากการวิเคราะห์พบว่า DUCRETE มีต้นทุนที่คุ้มค่ากว่าวัสดุทั่วไป ต้นทุนในการผลิตภาชนะบรรจุที่ทำจาก DUCRETE นั้นต่ำเมื่อเทียบกับวัสดุป้องกันรังสีอื่นๆ เช่นเหล็ก ตะกั่วและโลหะDU เนื่องจากใช้ปริมาณวัสดุน้อยกว่าอันเป็นผลมาจากความหนาแน่นที่สูงกว่า ในการศึกษาของ Duke Engineering ที่โรงงานกากกัมมันตรังสีที่ Savannah River พบว่าระบบภาชนะบรรจุ DUCRETE มีต้นทุนต่ำกว่าอาคารจัดเก็บกากกัมมันตรังสีแบบแก้ว^{[ 5 ]}อย่างไรก็ตาม ไม่ได้มีการพิจารณาการกำจัด DUCRETE เนื่องจาก DUCRETE เป็นวัสดุผสมกัมมันตรังสีระดับต่ำ การกำจัดที่มีราคาค่อนข้างสูงอาจลดความคุ้มค่าของระบบดังกล่าว ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากการกำจัดดังกล่าวคือการใช้ภาชนะบรรจุ DUCRETE ที่ว่างเปล่าเป็นภาชนะสำหรับกากกัมมันตรังสีระดับต่ำที่มีกิจกรรมสูง^{[ 5 ]}

แม้ว่า DUCRETE จะแสดงศักยภาพสำหรับโครงการจัดการกากกัมมันตรังสีในอนาคต แต่แนวคิดดังกล่าวยังห่างไกลจากการนำไปใช้งาน จนถึงปัจจุบัน ยังไม่มีระบบภาชนะบรรจุ DUCRETE ใดได้รับอนุญาตในสหรัฐอเมริกา^{[ 5 ] [ 6 ]}

• ไพเครต

• http://web.ead.anl.gov/uranium/pdf/IHLWM_Dole_paper.pdf เก็บถาวรเมื่อ 2011-10-19 ที่Wayback Machine
• http://web.ead.anl.gov/uranium/pdf/DUCRETEIntroductionJune2003.pdf เก็บถาวรเมื่อ 2011-10-19 ที่Wayback Machine
• http://web.ead.anl.gov/uranium/pdf/ducretecosteffec.pdf
• http://web.ead.anl.gov/uranium/pdf/Global99Paper2.pdf เก็บถาวรเมื่อ 2011-10-19 ที่Wayback Machine