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Aquatische Chemie und Thermodynamik von Actiniden und langlebigen Spaltprodukten

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Blick ins Alpha-Labor im Kontrollbereich des KIT-INE, wo ein Großteil der experimentellen Studien unserer Gruppe durchgeführt werden
Aquatische Chemie 3
David Fellhauer und Julian Schepperle bei Arbeiten an der Neptunium-Handschuhbox

Die Forschungstätigkeit unserer Gruppe erstreckt sich auf die Untersuchung des chemischen Verhaltens von Radionukliden in wässrigen Systemen, wie sie im Kontext der nuklearen Entsorgung von nuklearem Abfall relevant sind. Der Schwerpunkt liegt auf Löslichkeitseigenschaften langlebiger Aktiniden und Spaltprodukte wie die des Pu, Np, U und Tc, d.h. auf Gleichgewichtsreaktionen zwischen löslichkeitskontrollierenden Radionuklid-Festphasen und wässriger Radionuklidspezies, sowie der Komplexierung mit relevanten Liganden und Redoxreaktionen. Der Ansatz, diese komplexen Systeme anzugehen, beruht vorwiegend auf klassischen Methoden der Lösungschemie (z.B. Löslichkeitsexperimenten, Absorptionsspektroskopie) und Festphasencharakterisierung und beinhaltet weiterhin neuste spektroskopische Techniken wie zeitaufgelöste LASER Fluoreszenzspektroskopie (TRLFS) und Röntgenabsorptionsspektroskopie (XAFS). Unsere experimentellen Studien werden systematisch als Funktion verschiedener Lösungsparameter durchgeführt, mit dem Ziel, die zu erwartenden geochemischen Randbedingungen verschiedener Konzepte geologischer Tiefenlager abzudecken. Ein spezieller Forschungszweig befasst sich mit dem Einfluss erhöhter Temperaturen auf die Lösungschemie von Radionukliden, die sich aus dem Zerfall von wärmeentwickelndem nuklearem Abfall in einem Endlager einstellen können. Unsere Studien liefern ein adäquates Prozessverständnis und eine thermodynamische Beschreibung der untersuchten Radionuklidsysteme, und beinhalten auch die Ableitung von Aktivitätsmodellen (SIT, Pitzer). Die entsprechenden Daten stellen die Grundlage für thermodynamische Datenbanken sowie geochemische Berechnungen dar, welche eine Schlüsselrolle bei Langzeitsicherheitsnachweisen für nukleare Endlager spielen.

Unsere Forschungsgruppe trägt weiterhin zu mehreren nationalen Projekten mit folgenden Schwerpunkten bei: interdisziplinäre Analysen von Entsorgungsoptionen für radioaktive Reststoffe in Deutschland (ENTRIA, BMBF-gefördert), Gutachtertätigkeiten für BfS im Kontext der Schachtanlage Asse II, Teilnahme bei der Entwicklung der nationalen thermodynamischen Referenzdatenbank für Actiniden und Spaltprodukte (THEREDA-Projekt). Unsere wissenschaftliche Expertise in diesem Forschungsbereich spiegelt sich auch in wesentlichen Beiträgen zu hochrelevanten internationalen Projekten wider, u.a. dem Datenbankprojekt der OECD NEA-TDB, dem Subcommitte on Solubility and Equilibrium Data der IUPAC, oder dem Plutonium Handbook der American Chemical Society. Langjährige Kooperationen mit nationalen und internationalen Forschungsgruppen und Waste Management Organisationen hat in unserer Gruppe ebenso eine lange Tradition.

 

Unsere Gruppe (2017), von links nach rechts: (oben) Alexander Baumann, Julian Schepperle, Nese Cevirim, Ezgi Yalcintas, Xavier Gaona, Melanie Böttle; (unten) Agost Tasi, Timo Schramm, Nicole Adam, Francesco Endrizzi, David Fellhauer. Es fehlt: Jun-Yeop Lee

 

Ansprechpartner:

Xavier Gaona     

   +49 721 608 26134