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Kolloid- und Grenzflächenchemie

Kolloide 1
Kapillar-Elektrophorese (CE) gekoppelt an eine SF(sectorfield)-ICP-MS
Kolloide 2
SEM-Aufnahme eines Al2O3-Partikels
Kolloide 3
CFM-Experiment Grimsel: Donut Packer Design

Einfluss von anorganischen und organischen Kolloiden auf das Migrationsverhalten von Radionukliden

Das Migrationsverhalten von Radionukliden wird im Rahmen einer Endlagersicherheitsbewertung zum Einen unter möglichst naturnahen Bedingungen und zum Anderen in gut definierten Systemen (bottom-up approach) untersucht. Hierbei ist der Einfluss kolloidaler/nanoskaliger Phasen sowie von Redoxprozessen auf die Radionuklidlöslichkeit und das Migrationsverhalten von großem Interesse. Ziel der Arbeiten ist es,

  • relevante endlagerspezifische Bereiche der Kolloidbildung und Kolloidstabilität ("Eigen"-Kolloide, Pseudokolloide aus Versatzmaterial bzw. Wirtsgestein, Pseudokolloide aus Sekundärphasenbildung) zu identifizieren,
  • das Stabilitätsverhalten von anorganischen und organischen Kolloiden in Abhängigkeit geochemischer Parameter (pH, EH, Ionenstärke, DOC) und langer Zeiträume zu bestimmen,
  • Labor- und Untertagelaborexperimente zur Quantifizierung der Kolloid-Mobilität und Wechselwirkung mit Oberflächen durchzuführen und
  • die Thermodynamik und Kinetik ihrer Wechselwirkung mit Radionukliden aufzuklären.

Mit dem auf molekularer und makroskopischer Ebene erlangten Kenntnissen werden chemisch-physikalische Modelle entwickelt bzw. vorhandene Modelle optimiert und erweitert. Diese Modelle erlauben eine Vorhersage der Kolloidstabilität und der Relevanz der Kolloide für die Radionuklidmigration unter den natürlichen geochemischen Bedingungen.

Die Arbeiten im Labor werden mit Experimenten im Untertagelabor Grimsel (GTS, Schweiz) ergänzt. Dort wird der Einfluss kolloidaler Phasen auf die Radionuklidmigration im Realsystem untersucht. Die Nanopartikel, Kolloide und deren Radionuklid-Wechselwirkungen werden mit folgenden Analysenmethoden charakterisiert und untersucht:

  • Größenfraktionierung: UC, AsFlFFF oder SEC on-line gekoppelt mit UV-VIS, MALLS, LIBD oder ICP-MS; CE-SF-ICPMS, AMS-RIMS, PCS,
  • Mikroskopie: ESEM, STEM-HAADF,
  • Spektroskopie: XRD, XAFS, NMR, TRLFS, STXM,…).

Um optimale Resultate zu erhalten, werden diese Analysenmethoden an die speziellen Fragestellungen adaptiert und weiterentwickelt.

 

 

Ansprechpartner:

Muriel Bouby    

   +49 721 608 24939