Radionuklidspeziation / Analytik

Eine wichtige F&E-Aufgabe des Instituts für Nukleare Entsorgung am KIT stellt die kontinuierliche Weiterentwicklung eines leistungsfähigen und dem Stand der Technik entsprechenden Portfolios spektroskopischer, mikroskopischer und quantentheoretischer Verfahren zur „Speziation“ von Radionukliden dar - d.h. zur umfassenden Aufklärung der chemisch-physikalischen Form von  Actinid-Elementen oder radioaktiven Spalt- und Aktivierungsprodukten aus dem Betrieb von Kernreaktoren. Ergebnisse detaillierter Speziations-Untersuchungen bilden eine wesentliche Grundlage zur Vertiefung unseres Verständnisses des (geo)chemischen Verhaltens radioaktiver Isotope oder möglicher Veränderungen hoch radioaktiver nuklearer Abfälle während ihrer oberirdischen Zwischenlagerung und fließen direkt in relevante Sicherheitsanalysen ein. Die in den radiochemischen Labors des INE und an der KIT Synchrotronquelle  verfügbaren Speziationsverfahren werden kontinuierlich an die Anforderungen des F&E-Programms des Instituts angepasst, aber auch externen Partnern aus Deutschland und internationalen Forschungseinrichtungen im Rahmen von Kooperationen oder gemeinsamer Projekte zur Verfügung gestellt.

Die Abteilung „Radionuklid-Speziation“ des INE umfasst derzeit fünf Forschungsgruppen: die Röntgenspektroskopie-Gruppe und die Gruppe zur hochauflösenden Röntgenemissionsspektroskopie sind für den Betrieb der Messeinrichtungen des Instituts an der Synchrotronquelle des KIT (INE-Beamline und ACT-Labor an der neuen CAT-ACT-Strahlführung) zuständig. Die Gruppe Oberflächenanalytik und Mikroskopie ist für  lichtoptische und elektronenmikroskopische Verfahren verantwortlich und betreibt oberflächenempfindliche spektroskopische Messverfahren wie Photoelektronen- und Raman-Spektroskopie. Die Laserspektroskopie-Gruppe entwickelt hochempfindliche Laser-basierte Messverfahren zur Speziation von Actiniden im Spurenbereich (unter anderem mittels zeitaufgelöster Laserfluoreszenz-Spektroskopie) oder zum Nachweis aquatischer Radionuklid-Kolloide mittels laserinduzierter Breakdown-Verfahren. Quantentheoretische "ab initio" Verfahren sowie Verfahren, die auf klassischer Mechanik basieren, werden von der Arbeitsgruppe Quantenchemie am INE eingesetzt, um das fundamentale Verständnis der chemischen Wechselwirkungen von Radionukliden auf molekularer Größenskala zu vertiefen. Diese mathematischen Methoden tragen entscheidend zur Interpretation spektroskopischer Untersuchungen radionuklidhaltiger Probensysteme bei.