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Thorium, Uran und die schwereren Transuranelemente,
wie sie in Kernreaktoren entstehen, werden zur Elementfamilie der
Actiniden zusammengefasst. Um nukleare Abfälle in tiefen geologischen
Formationen wie Salzstöcken sicher und auf Dauer lagern zu können,
muss bekannt sein, wie sich die Actiniden in der Geosphäre verhalten.
Denn nicht nur durch langlebige Spaltprodukte kann Gefahr drohen, auch
die Actiniden selbst, früher unterschätzt, bergen Umweltrisiken:
Dringt Wasser in das Lager ein, könnten die Radionuklide in die
Biosphäre gelangen.
Ob und in welchem Maße radioaktives Material die
Umwelt erreicht, hängt von sehr komplexen Prozessen ab. Dabei spielt
eine Vielzahl geochemischer Faktoren eine Rolle. So wechselt Plutonium
die Oxidationsstufe und damit auch die thermodynamischen Daten leicht
wie ein Chamäleon.
Diese Prozesse müssen verstanden sein, wenn
verlässliche Prognosen das Ziel sind. Das bedeutet, dass die
Reaktionen der Actiniden in wässriger Lösung unter naturnahen
Bedingungen untersucht werden müssen. Dabei kommt es nicht nur auf die
Bestimmung der Konzentration der einzelnen Stoffe an, sondern auch auf
die Speziation. Der Speziation eines Stoffes entspricht die
Beschreibung des Bindungszustands, der Oxidationsstufe und der
Komplexierungsform sowie der physikalischen Beschaffenheit, in der die
Verbindungen vorliegen - gelöst, als Kolloide (fein verteilten
Flöckchen aus einzelnen Kriställchen) oder ein- oder angelagert an
mineralische Bestandteile. Weiter muss bekannt sein, welche chemischen
Reaktionen an der Grenzfläche zum Mineral ablaufen.
Thomas Fanghänel, Leiter des Instituts für Nukleare
Entsorgung (INE) des Forschungszentrums Karlsruhe und Mitglied der
Reaktor-Sicherheitskommission sowie Reinhardt Klenze, ebenfalls
Mitarbeiter am INE, stellen in der aktuellen Ausgabe der "Nachrichten
aus der Chemie" unter anderem die Ergebnisse ihrer zeitaufgelösten
Laserfluoreszenzspektroskopie vor, mit der ihnen eine Speziation von
Curium III bis in den unteren ppb-Bereich (1 ppb = ein Teilchen unter
einer Milliarde anderer Teilchen) gelingt. Mit der Methode können
zudem genaue Schlüsse gezogen werden, ob und nach welchem Mechanismus
Curiumverbindungen an Minerale angelagert oder in Minerale
eingedrungen sind.
Andere Untersuchungen betreffen die Quantifizierung
der vierwertigen Actiniden. Während drei-, fünf- und sechswertige
Actinidverbindungen gut erforscht sind, gab es bisher Probleme bei der
Bestimmung der vierwertigen. Abhilfe schafft eine laserbasierte
Methode, die auch sehr kleine Kolloide detektiert und eine Bestimmung
des Partikeldurchmessers zulässt.
Der geochemische Ansatz verbessert die
Verlässlichkeit von Sicherheitsanalysen. So könnte die Akzeptanz der
Endlagerung hochradioaktiver Abfälle steigen, hoffen die Autoren. |
