Eine Sicherheitsanalyse der geologischen Endlagerung
Es wurde umfassende Forschungsarbeit durchgeführt und signifikantes Wissen zu der komplexen Feststoff-Flüssigkeit-Interaktion radioaktiven Materials und zu natürlichem Grundwasser gesammelt, das in Kanister mit verbrauchtem Kernbrennstoff gelangt. Es gibt jedoch nach wie vor offene Fragen. Hierzu zählt etwa die Frage, wie Laborexperimente in eine reale Lagerumgebung übertragen werden können. Wissenschaftler initiierten das EU-finanzierte Projekt „Reducing uncertainty in performance prediction“ (REDUPP), um Antworten auf zwei verschiedene Aspekte dieser Frage zu finden. Das Team untersuchte, wie Ergebnisse relativ kurzfristig ausgerichteter Auflösungsexperimente auf sehr lange andauernde Lagerprozesse extrapoliert werden können. Des Weiteren wurden die Auswirkungen von Spurenelementen untersucht, die in natürlichem Grundwasser entdeckt worden waren. Verbrauchter Nuklearbrennstoff besteht hauptsächlich aus Uranoxid (UO2), welches eine Fluoritstruktur aufweist. Die REDUPP-Forschung war auf eine Reihe von Stoffen mit einer ähnlichen Fluoritstruktur fokussiert. Hierzu zählen bspw. Ceriumoxid und Calciumfluorid. Es wurden umfassende Laborexperimente zu Auflösungsprozessen unter Verwendung von Fragment- oder Pulverproben gemacht, die spitze Kanten und Defekte aufwiesen. Während der Auflösung wurden die Fragmente rundlicher. Zu den Projektzielen zählte, herauszufinden, wie diese stufenweise Veränderung der Probenoberfläche die Auflösungsrate beeinflusst. Über eine Integrierung der experimentellen Ergebnisse in Computermodelle entwickelten die REDUPP-Wissenschaftler ein Theoriemodell zu Interaktionen der festen Oberflächenstruktur mit Wasser während der Auflösung verbrauchten Kernbrennstoffs im Grundwasser. Die Auswirkungen der Präsenz von Spurenelementen wurden unter der Verwendung echten Grundwassers im Rahmen von Auflösungsexperimenten mit UO2 untersucht. In vorhergehenden Experimenten wurde synthetisches Grundwasser verwendet, das eine andere chemische Zusammensetzung aufweist, als natürliches Grundwasser. Der Mangel an chemischen Elementen, die in natürlichem Wasser vorhanden sind, führte zu einer nicht vernachlässigbaren Unsicherheit bei bisherigen Modellierungsversuchen und musste verringert werden. Eine extrem geringe Löslichkeit mancher verwendeter Stoffe machte eine sorgfältige und genaue Analyse der Lösungen erforderlich. Über hochauflösende induktiv gekoppelte Plasma-Massenspektroskopieinstrumente wurden hochspezifische Analysedaten gesammelt. Ein weiteres Ergebnis des REDUPP-Projekts bestand in der Verbesserung von Datenbanken zu Auflösungsprozessen verbrauchten Kernbrennstoffs. Die REDUPP-Forschungsergebnisse sind sowohl für Forschungsabteilungen weltweit als auch für Beteiligte im industriellen Bereich der Behandlung radioaktiver Abfälle von Interesse. Es wird damit gerechnet, dass eine Zusammenarbeit dieser Art nicht nur einen wichtigen Beitrag zu der grundlegenden Frage liefern kann, wie sich feste Oberflächenstrukturen auf Auflösungsprozesse auswirken, sondern auch Unsicherheiten im Hinblick auf die Bewertung der Endlagerungssicherheit verringert werden können.
Schlüsselbegriffe
Geologische Endlagerung, verbrauchter Kernbrennstoff, Auflösungsprozesse, Untergrundlager, Grundwasser
