Materialet utvecklar mineralfaser som lätt fångar radioaktiva isotoper som försöker passera genom det.
Undersökningar på atomskalan tyder på att cementen bör behålla denna förmåga i minst 2.000 år.
Sheffields universitetsteam anser att den nya blandningen är upp till 50% bättre än tidigare föreslagna barriärlösningar.
Vid något tillfälle kommer regeringen att välja platsen för en underjordisk butik för de hundratusentals kubikmeter avfall som byggts upp under mer än 60 års kärnkraftsverksamhet. Mycket av detta material kommer att omobiliseras och återfyllas med cement.
Denna cement kommer att behöva blockera passagen av radioisotoper långt in i framtiden.
Sheffield-experimenten har utförts på Diamond Light Source i Oxfordshire.
Detta är Storbritanniens stora synkrotron, som skjuter röntgenstrålar i prover för att avslöja sin struktur på de minsta skalorna.
Diamond har nu ett labb - eller strållinje, som det kallas - som specifikt ges över till långtidsstudier.
Det har gjort det möjligt för Claire Corkhill och kollegor att undersöka de förändrade egenskaperna hos olika blandningar av cement under de senaste 18 månaderna.
"Vi har kunnat samla in några mycket högupplösta data, och detta har gjort det möjligt för oss att göra några prediktiva modeller så att vi kan förstå vilka faser som bildas, och när, ut till 2.000 år, vilket är exakt när vi förväntar oss vatten att börja interagera med en geologisk avfallshantering anläggning," sade forskaren från Sheffields NucleUS forskargrupp.
Deras optimala cement - känd för närvarande helt enkelt som No7 - innehåller blast-furnace slagg.
Sulfiderna reagerar med vatten för att producera sulfatmineralfaser som är exceptionellt bra på att absorbera teknetium-99.
"Det är en högavkastad fissionsprodukt; den finns bara i kärnreaktorer; den är mycket rörlig i miljön - men vad vi fann är att vår cement faktiskt kommer att låsa fast denna teknetium-99 i sin struktur och förhindra att den transporteras in i miljön", förklarade Dr Corkhill.
Teamets undersökningar visar att nr 7 är en mycket bättre modell än den för närvarande föreslagna cementbarriären, som kallas Nirex Reference Vault Backfill. Men detta är inte slutet på historien - ytterligare blandningar undersöks för att hitta ännu effektivare lösningar.
cementarbetet har diskuterats här vid årsmötet för American Association for the Advancement of Science (AAAS) - liksom den långvariga experimentanläggningen på Diamond. Det är den enda i sitt slag i världen, och inrättades särskilt för att tillåta forskare att studera materialens temporal beteende.
Forskare lägger sina prover på en robot bänk och sedan lämnar maskinen till det.
"Det är lite som ett hotell för prover, eller föreställa sig en karaoke maskin," säger Prof Trevor Rayment, Diamonds chef för fysik.
"En gång i veckan, automatiskt och på distans, rullas provet ut över en tabell in i röntgenstrålen, och data samlas in.
"Sedan dras just det provet tillbaka och någon annans experiment flyttas in i strålen för att samla in deras data. Detta kan fortsätta i två år.
"Forskarna kan stanna i bekvämligheten av sina kontor."
Många förfrågningar om att använda anläggningen har att göra med batteriteknik - att förstå hur material inuti kraftceller förändras genom otaliga laddningscykler.
Jonathan.Amos-INTERNET@bbc.co.uk och följ mig på Twitter: @BBCAmos
Brittiska forskare säger att de har producerat en ny blandning av cement som borde vara mycket effektivare när det gäller att förvara kärnavfall i ett djupförvar.