Verbesserte Barrieresysteme für die Entsorgung radioaktiver Abfälle
Das Ziel des Projekts BELBAR (Bentonite erosion: effects on the long term performance of the engineered barrier and radionuclide transport) war die Untersuchung wichtiger Prozesse, die bei der Entsorgung hochgradig radioaktiven Abfalls beinhaltet sind. Die im Rahmen des Projekts durchgeführten Experimente und entwickelten Modelle werden dabei behilflich sein, Unsicherheiten zu reduzieren, die mit Erosion sowie Instabilitätsproblemen bei technischen Barrieresystemen (engineered barrier systems, EBS) und gebrochenem Wirtgestein verbunden sind. Die Bildung von Tonkolloiden kann EBS verschlechtern und den Transport von Radionukliden negativ beeinflussen, wodurch sich die Effizienz der natürlichen Barriere verringert. Die Wissenschaftler ermittelten daher zunächst die Bedingungen, die für kolloidale Stabilität erforderlich sind, da Instabilitäten und kurze Lebensdauern nicht in die aktualisierten Modelle eingefügt werden mussten. Die Forscher fokussierten sich daraufhin auf die Verbesserung der quantitativen Modelle zur Erosion des EBS für die Szenarien, in denen die Kolloide stabil waren. Dazu gehörte die Erlangung eines besseren Verständnisses zur Radionuklidbindung an und zum Transport durch Tonkolloide für eine realistische Prozessmodellierung. Die Wissenschaftler entwickelten zudem mehrere Versuchsaufbauten, um den Transport von Radionukliden in stehendem Wasser und in Rissen zu bewerten. Letztere umfassten künstliche Kluftsysteme, um die Extrusion von Blähton in nahen Rissen zu studieren. Ergebnisse von einer Vielzahl von Bedingungen wiesen auch bei ungünstigen Szenarien auf eine starke kolloidale Bindung an Rissoberflächen hin. Das Konsortium erforschte ebenfalls die Kolloidstabilität und untersuchte fünf unterschiedliche Tonarten aus fünf unterschiedlichen Ursprungsregionen. Dies deutete auf eine wachsende Aggregation hin, die zu einer Destabilisierung von Kolloiden mit zunehmender Ionenstärke führt. BELBAR wird dazu beitragen, das insgesamte Risiko bezüglich der Lagerung zu verringern und Orientierungshilfe bezüglich Beschreibungsprogrammen für die Auswahl zukünftiger Standorte geben. Das Projekt wird außerdem bei der Auswahl von technisch hergestellten Barrieren für Atomendlager behilflich sein. Ein einzigartiger Aspekt des Projekts ist der kurze Schritt von der Grundlagenwissenschaft zur industriellen Anwendung. Dementsprechend wird das Projekt insbesondere in den Bereichen der Oberflächen- und Kolloidchemie von erheblichem Nutzen für die Wissenschaftsgemeinde sein.
Schlüsselbegriffe
BELBAR, radioaktiver Abfall, Bentonit, Kolloide, Lager
