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Institut für Energie- und Klimaforschung

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SKIN – Endlagerrelevante Prozesse für Radionuklide an der Wasser/Festkörper Grenzfläche in der Nähe des thermodynamischen Gleichgewichts

SKIN ist ein EU-Projekt mit zehn nationalen und internationalen Partnern, das die Grundlagen zur Modellierung der nuklearen Endlagersicherheit durch Einbeziehung neuer Aspekte verbessern soll.

Aktuelle geochemische Modellrechnungen zur Endlagersicherheit gehen von thermodynamischen Größen wie Löslichkeitsgleichgewichten, Verteilungskoeffizienten und Komplexbildungskonstanten aus. Durch das SKIN-Projekt sollen diese Modelle durch experimentelle und theoretische Untersuchungen um Prozesse erweitert werden, die in der Nähe des thermodynamischen Gleichgewichts stattfinden und aufgrund ihrer Dauer und der beteiligten radioaktiven Stoffe einen wesentlichen Einfluss auf die Langzeitsicherheit haben könnten.

Im Rahmen des vom IEK-6 koordinierten Arbeitspaketes ist ein experimentelles Programm vorgesehen, welches diese Prozesse z.B. die Bildung von Oberflächenschichten oder der Einbau von Radionukliden in bereits vorhandene Mineralphasen (Carbonate, Sulfate, Silikate und Zemente) untersuchen wird. Obwohl diese Systeme grundsätzlich gut charakterisiert sind, fehlen Daten, die auf die besonderen Bedingungen in der Nähe des thermodynamischen Gleichgewichts eingehen. Für die Endlagersicherheit werden die untersuchten Prozesse einen wesentlichen Beitrag im Sinne einer realistischen Sicherheitsbetrachtung über geologische Zeiträume hinweg liefern.

Der Jülicher Beitrag zu SKIN bezieht sich auf den strukturellen Einbau von Radium (226Ra) in Baryt (BaSO4). In aktuellen Langzeitsicherheitsbetrachungen wird Ra-Sulfat als löslichkeitsbestimmende Phase für Radium angenommen. Durch die Gegenwart von Barium kann es aber zur Bildung von Ra-Ba-Sulfat Mischkristallen kommen.
Die Radiumkonzentration in Lösung könnte in diesem Fall um mehrere Größenordnungen niedriger liegen als bei der Annahme einer reinen Ra-Sulfatphase.

Die Bildung von Ra-Ba-Sulfat in der Nähe des thermodynamischen Gleichgewichts wird vom IEK-6 und zwei weiteren Partnern - KIT Karlsruhe, Chalmers University of Technology, Schweden - experimentell untersucht. Die Arbeiten in WP 2.1 sind zusätzlich stark mit einem theoretischen Teil verknüpft, der die experimentellen Ergebnisse in Modellrechnungen integrieren wird.

Weiterführende Links:

Link zum EU-Projekt (englisch): SKIN – Homepage
Bericht zum Einbau von Radium in Baryt (englisch): Technical Report TR-10-43

SKIN - EU-Projekt


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