Hochradioaktive Abfallformen

Unsere Forschung beschäftigt sich mit der Stabilität von hochradioaktiven Abfällen wie abgebrannten Kernbrennstoffen, verglasten Wiederaufarbeitungsabfällen sowie aktivierten Brennstabhüllrohren im Kontext einer verlängerten trockenen Zwischenlagerung von bestrahlten Brennelementen und der Langzeitsicherheit eines Endlagers für hochradioaktive Abfälle in tiefen geologischen Formationen.

Bei der verlängerten trockenen Zwischenlagerung muss die Integrität der Hüllrohre über den gesamten Lagerzeitraum gewährleistet sein um eine sichere Konditionierung der Brennelemente für die Endlagerung zu ermöglichen. Hinsichtlich der Sicherheitsanalysen für ein tiefengeologisches Endlager sind profunde Kenntnisse der Wechselwirkungen von eintretendem Formations- oder Grundwasser mit den eingelagerten hochradioaktiven Abfällen unabdingbar um fundierte Rückschlüsse auf das Freisetzungsverhalten von Radionukliden aus der Abfallform zu treffen.

Hierzu bedient sich die Gruppe einer, in der deutschen Forschungslandschaft, einzigartigen Laborinfrastruktur nämlich der abgeschirmten Boxenlinie (ABL). Die ABL ermöglicht das Hantieren, Präparieren und Experimentieren mit hochradioaktiven Proben mittels Fernhantierung. Weiterhin ist die ABL mit verschiedenen Spektroskopie- und Messgeräten wie z.B. einem optischen Mikroskop, Raman-Videosonden oder einem Laser Scan Mikrometer ausgestattet.

Aktuelle Untersuchungen beschäftigen sich mit

• dem Verständnis chemischer und mechanischer Degradationsmechanismen von Brennstabhüllrohren unter Bedingungen der trockenen Zwischenlagerung;
• dem Prozessverständnis zur Mobilisierung und Rückhaltung von Radionukliden aus hochradioaktiven Abfallformen unter endlagerrelevanten Bedingungen;
• der Bestimmung des Radionuklidinventars der untersuchten hochradioaktiven Abfallproben.

Die Arbeiten umfassen eine Vielzahl experimenteller Studien zum Verhalten hochradioaktiver Abfallprodukte unter Zwischen- und Endlagerbedingungen. So werden verschiedene spektroskopische Methoden sowie (nano-)mechanische Prüfverfahren zur Untersuchung der Integrität von Hüllrohren während der verlängerten trockenen Zwischenlagerung eingesetzt.

Aufschlüsse zur Radionuklidinventarbestimmung oder Auslaugexperimente mit abgebrannten Kernbrennstoffen und hochradioaktiven Gläsern unter Bedingungen eines Tiefenlagers in verschiedenen synthetischen Grundwässern erlauben die Untersuchung der Radionuklidfreisetzung aus solchen Abfallprodukten sowie das Ableiten von Freisetzungsmechanismen. Komplementiert werden die experimentellen Arbeiten durch theoretische Rechnungen zum Radionuklidinventar in den o.g. Abfallformen.

Unsere Arbeiten sind in nationalen wie auch internationalen Kooperationen und Projekten eingebunden und wissenschaftliche Ergebnisse werden in Sicherheitsanalysen, bei der Validierung von Rechencodes oder der Entwicklung von Sicherheitskonzepten berücksichtigt.

Darüber hinaus beschäftigt sich die Gruppe mit dem Betrieb, der Wartung und der (experimentellen) Weiterentwicklung der ABL.

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