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 Synchrotronstrahlungsquelle des KIT ("KIT Light Source") 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 vier Forschungsgruppen. Die Arbeitsgruppe "Radiochemische & Elementanalytik" betreibt hochempfindliche Messverfahren und entwickelt für spezifische Fragestellungen in den Forschungsbereichen des Instituts adaptierte Messroutinen zum Nachweis von Element- bzw- Radionuklid-Gehalten in Probensystemen aus der Enlagersicherheits- und der Grundlagenforschung. Die Gruppe "Spektroskopische Methoden und Strahlrohr-Betrieb" ist für die Bereitstellung und die Weiterentwicklung der dedizierten Messeinrichtungen des Instituts an der KIT Light Source - der INE-Beamline und dem ACT-Labor an der CAT-ACT-Strahlführung - und den zugehörigen Strahlenschutz beim Umgang mit radioaktiven Proben an den Beamlines zuständig. Im Bereich der Laserspektroskopie werden hochempfindliche Laser-basierte Messverfahren zur Speziation von Actiniden und Lanthaniden im Spurenbereich (vor allem mittels zeitaufgelöster Laserfluoreszenz-Spektroskopie) oder zum Nachweis aquatischer Radionuklid-Kolloide mittels laserinduzierter Breakdown-Verfahren betrieben. Die Gruppe "Oberflächenanalytik und Mikroskopie" ist für  lichtoptische und elektronenmikroskopische Verfahren verantwortlich und betreibt oberflächenempfindliche spektroskopische Messverfahren wie Photoelektronen- und Raman-Spektroskopie. Quantentheoretische "ab initio" Verfahren werden von der Arbeitsgruppe "Computational Chemistry" am INE eingesetzt, um das fundamentale Verständnis der chemischen Wechselwirkungen von Radionukliden auf Basis ihrer elektonischen Strukturen zu vertiefen. Quantentheoretische Methoden tragen entscheidend zur Interpretation spektroskopischer Untersuchungen radionuklidhaltiger Probensysteme bei.