Hochradioaktiver Abfall

Über

Aufgrund der chemischen und strukturellen Komplexität von abgebrannten Brennelementen und ihres hohen Strahlungsfeldes können Studien an Proben von abgebrannten Brennelementen nicht alle Mechanismen und Prozesse dokumentieren, die zur langfristigen oxidativen Matrixkorrosion von abgebrannten Brennelementen in der Endlagerumgebung beitragen. Daher untersuchen wir auch vereinfachte UO2-basierte Modellsysteme in einem mehrstufigen Bottom-up-Ansatz. Diese Einzelwirkungsstudien tragen dazu bei, die Beiträge verschiedener Prozesse zur gesamten langfristigen Matrixkorrosion von abgebrannten Brennelementen zu quantifizieren. Ergänzend zu den verschiedenen experimentellen Ansätzen zielen atomistische Simulationen zu den chemischen Zuständen von Spalt- und Aktivierungsprodukten in abgebrannten Brennelementen darauf ab, weitere Einblicke in das Verhalten dieser Materialien zu gewinnen. Diese innovativen Ansätze, die am IFN-2 verfolgt werden, verfeinern das Verständnis des Verhaltens von abgebrannten Brennelementen in der Lagerungsumgebung. Die Ergebnisse tragen zur wissenschaftlichen Grundlage des Sicherheitsnachweises für die geologische Tiefenlagerung bei, indem sie die Unsicherheiten hinsichtlich der Matrixauflösung von abgebrannten Brennelementen und der Freisetzung von Radionukliden aus abgebrannten Brennelementen verringern.

Forschungsthemen

Die Forschungsaktivitäten zu hochradioaktiven Abfällen am IFN-2 konzentrieren sich auf materialwissenschaftliche Aspekte des Verhaltens von Abfallformen unter für Endlager relevante Bedingungen, wobei der Schwerpunkt auf den Wechselwirkungen von abgebrannten Brennelementen und Grundwasser liegt.

Dieser Schwerpunkt umfasst die Erforschung der schnellen oder „sofortigen“ Freisetzung einiger flüchtiger Radionuklide (z. B. Spaltgase und Teile der Cs- und I-Bestände) aus abgebrannten Brennelementen unmittelbar nach dem Kontakt mit Wasser (sogenannte Instant Release Fraction, IRF) sowie die Erforschung langfristiger Korrosionsprozesse der Matrix abgebrannter Brennelemente.

Diese Aktivitäten zielen darauf ab, das molekulare Verständnis der Prozesse, die die Freisetzung von Radionukliden aus abgebrannten Brennelementen in der Umgebung eines Endlagers (d. h. den Radionuklid-Quellterm) steuern, zu verbessern, um Unsicherheiten und Konservativismen in Leistungsbewertungen zu reduzieren und das Vertrauen in das Systemverständnis über eine einfache phänomenologische Beschreibung hinaus zu verbessern.

Kontakt

Prof. Dr.rer.nat. Giuseppe Modolo

IFN-2

Gebäude 05.3 / Raum 374

+49 2461/61-4896

E-Mail

Letzte Änderung: 30.06.2026