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Reduzierung der Radiotoxizität hochradioaktiver Abfälle

Partitioning

 

Durch die Abtrennung langlebiger Radionuklide und ihre Recycling in speziellen Reaktoren soll das Langzeitgefährdungspotential hochradioaktiver Abfälle deutlich verringert werden. In diesem Zusammenhang stellt die selektive Abtrennung der minoren Actiniden aus dem hochradioaktiven Abfall eine besondere Herausforderung dar.
Der Schwerpunkt der Arbeiten am INE liegt dabei auf der Abtrennung von Americium und Curium von den Lanthaniden. Diese stellt aufgrund der chemischen Ähnlichkeit (dreiwertige Ionen mit ähnlichen Ionenradien) hohe Anforderungen an die verwendeten selektiven Extraktionsmittel.

Die Arbeiten beziehen sich auf folgende Teilgebiete:

 

Synthese neuer N-Donor-Extraktionsmittel

Keines der bislang international diskutierten selektiven Extraktionsmittel erfüllt alle Anforderungen für einen Einsatz im technischen Maßstab. Deshalb werden Extraktionsmittel mit potenziell verbesserten Eigenschaften synthetisiert und charakterisiert.

Aufklärung der Ursachen der Selektivität

Für eine gezielte Optimierung verbesserter Extraktionsmittel muss die Ursache der Selektivität solcher Extraktionsmittel auf molekularer Ebene verstanden werden. Wir führen Untersuchungen zur Struktur und Speziation von Actiniden- und Lanthanidenkomplexen in Lösung durch. Das experimentelle Programm, hauptsächlich bestehend aus EXAFS-, TRLFS- und NMR-Untersuchungen, wird durch quantenchemische Rechnungen begleitet.

Prozessentwicklung

Um die Eignung neuer Extraktionsmittel weiter zu untersuchen, werden in internationaler Zusammenarbeit mit anderen Einrichtungen kontinuierliche Prozesstests im Labormaßstab durchgeführt. Dazu werden im Vorfeld Fließbilder berechnet, welche auf Gleichgewichts- und Kinetikdaten des verwendeten Extraktionssystems basieren.