STAMINA: Stabilität von Mineralphasen des Eisens im Nahfeld eines Endlagers

  • Ansprechperson:

    Marcus Altmaier

  • Förderung:

    BMUKN

  • Projektbeteiligte:

    Karlsruher Institut für Technologie, Institut für Nukleare Entsorgung

    Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH

  • Starttermin:

    2023

  • Endtermin:

    2026

Die bei der Korrosion der Abfallbehälter entstehenden Eisenphasen beeinflussen stark das geochemische Milieu im Nahbereich der Abfälle. Insbesondere werden die Redoxbedingungen stark von Eisenspezies bestimmt. Kenntnisse zu den ablaufenden Prozessen und den entstehenden Reaktionsprodukten in der wässrigen und festen Phase tragen dazu bei, den Quellterm für die Freisetzung insbesondere redoxsensitiver Radionuklide aus dem Nahbereich der Abfälle belastbar abzuschätzen. Damit leistet das geplante Vorhaben einen wichtigen Beitrag zur Weiterentwicklung des Verständnisses zu den im Endlagersystem ablaufenden chemischen Prozessen. Die Ergebnisse aus früheren Vorhaben sowie aus der Literatur zu einem chemischen, thermodynamischen (Pitzer)-Aktivitätsmodell für die Chemie des Eisens im Nahfeld eines Endlagers werden zusammengefasst. Noch bestehende Datenlücken sollen durch zusätzliche Experimente unter Verwendung moderner, komplementärer Techniken geschlossen werden. Insbesondere soll, wo erforderlich, die Berechnung von Aktivitätskoeffizienten von komplexen Eisenspezies ermöglicht werden. Die Arbeiten, d.h. die entwickelten thermodynamischen Daten und Pitzer Modellparameter können in einem zweiten Schritt in die deutsche thermodynamische Referenzdatenbasis THEREDA (www.thereda.de) implementiert werden. Die Arbeiten ermöglichen eine wesentlich verbesserte Modellierung der Fe-Chemie in Systemen mit hoher Ionenstärke, welche die Verwendung des thermodynamischen Pitzer Modells erfordern. Dieses gilt selbstredend für die Beschreibung der Fe-Chemie in salinaren Lösungen im Kontext der Endlagerung im Wirtsgestein Steinsalz, aber explizit auch für Lösungen hoher Ionenstärke (> 2M), die im Kontext der möglichen Endlagerung in norddeutschen Tonformationen auftreten können.