Abteilung Grenzflächenprozesse
Warum? Wie? Was?
Das oberste Ziel unserer von wissenschaftlicher Neugier getriebenen Forschung ist es, grundlegende und unabhängige Erkenntnisse über die (Geo-)Chemie und das Umweltverhalten langlebiger Radionuklide (RN) zu gewinnen. Eine herausragende und gesellschaftlich wichtige Anwendung ist die sichere Entsorgung radioaktiver Abfälle, um künftigen Generationen die Verantwortung für den Umgang mit "unserem" Erbe aus der Energieerzeugung in Kernreaktoren zu erleichtern.
Zu diesem Zweck liefern wir das radiochemische Wissen, nämlich strukturelle und mechanistische Daten wichtiger mobilisierender und immobilisierender Reaktionen von RN in Lösung, an Grenzflächen und in Festkörpern.
Unser besonderer Schwerpunkt liegt auf dem Einsatz einer Vielzahl etablierter und fortschrittlicher mikroskopischer und spektroskopischer Techniken, um Komplexbildungsreaktionen und Komplexstrukturen, die die Wechselwirkungen von RN in der Geosphäre bestimmen, genau zu beschreiben. Darüber hinaus untersuchen wir die Entstehung und chemische Speziation von Aktivierungsprodukten in Materialien aus Kernkraftwerken im Zusammenhang mit deren sicherer Stilllegung.
Als Teil einer Wertschöpfungskette bilden die abgeleiteten Strukturinformationen eine solide Grundlage für eine zuverlässige thermodynamische Beschreibung der untersuchten Systeme, die in thermodynamische Datenbanken integriert werden kann. Die thermodynamischen Arbeiten erfolgen in enger Zusammenarbeit mit der Abteilung Aktiniden-Thermodynamics.
Unsere Kernkompetenzen
- Chemie langlebiger RN – Fachwissen im Umgang mit RN, von Spalt- und Aktivierungsprodukten bis hin zu Transuranen, und Zugang zu Strahlenschutzlabors.
- Strukturelle Charakterisierung – Fachwissen in der Anwendung und Kopplung von spektroskopischen und mikroskopischen sowie Beugungstechniken für den Zugang zu molekularen Informationen.
- Thermodynamische Beschreibung von RN-Komplexen – Verwendung makroskopischer, spektroskopischer und kalorimetrischer Informationen über Reaktant-Wasser-Grenzflächenphänomene als Grundlage für die Ableitung von Oberflächenkomplexierungsmodellen und deren thermodynamischen Parametern.
Forschungsgebiete
- Koordinationschemie von RN in wässriger Lösung und in künstlichen menschlichen Bioflüssigkeiten, z. B.: RADEKOR-Projekt.
- Molekulare Charakterisierung von RN Reaktionen an natürlichen und künstlichen Mineral-Wasser-Grenzflächen.
- Einbau von Actiniden und Lanthaniden in feste Phasen, z. B.: AcE-Projekt.
- Technetium Umweltchemie, z. B. Young Investigator Group TecRad.
- Entwicklung einer Methode zur Pre-Aktivitäts- und Dosisleistungsberechnung von reaktornahen Bauteilen auf Basis von Neutronenfluenzverteilungen (EMPRADO) 12/2018 –11/2022, BMBF.
Neuste Publikation
Analysis of Cadmium Retention Mechanisms by a Smectite Clay in the Presence of Carbonates
Missana, T.; Alonso, U.; Mayordomo, N.; García-Gutiérrez, M.
Cadmium (Cd) is a toxic heavy metal with very low permissible exposure limits and is, thus, a very dangerous pollutant for the environment and public health and is considered by the World Health Organisation as one of the ten chemicals of major public concern. Adsorption onto solid phases and (co)precipitation processes are the most powerful mechanisms to retain pollutants and limit their migration; thus, the understanding of these processes is fundamental for assessing the risks of their presence in the environment. In this study, the immobilisation of Cd by smectite clay has been investigated by batch sorption tests, and the experimental data were interpreted with a thermodynamic model, including cation exchange and surface complexation processes. The model can describe the adsorption of Cd in smectite under a wide range of experimental conditions (pH, ionic strength, and Cd concentration). Under the conditions analysed in this study, the precipitation of otavite (CdCO₃) is shown to have a limited contribution to Cd immobilisation.
Keywords: contaminants; cadmium; adsorption; surface complexation modelling; cation exchange; risk assessment; clays; geochemical barrier; otavite
-
Toxics 11(2023)2, 130
DOI: 10.3390/toxics11020130
Eine List an Publikationen befindet sich hier.
Forschungsgruppen
Derzeit laufende Drittmittelprojekte
- Wechselwirkungen von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an der Mineral-Wasser-Grenzfläche - Radioökologische Betrachtungen (TecRad) 07/2022 – 06/2027, BMBF
- Speziation und Transfer von Radionukliden im Menschen unter besonderer Berücksichtigung von Dekorporationsmitteln (RADEKOR) 07/2020 – 12/2023, BMBF.
- Grundlegende Untersuchungen zur Immobilisierung von Aktiniden mittels Einbau in endlagerrelevante Festphasen (AcE) 01/2021 – 12/2023, BMBF.
- Wege zum effizienten Rückbau von Reaktorkomponenten und Betonabschirmung: Berechnung des Aktivitätsinventars und deren Validierung an Bohrkernen sowie Mobilitätsuntersuchungen von Radionukliden (WERREBA) 07/2019 – 12/2022, BMBF.
Eine Übersicht der abgeschlossenen Projekte finden Sie hier.
Mitarbeiter
Leitung | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
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Dr. Katharina Müller | 801/P248 | 2439 | k.mueller![]() | ||
Mitarbeiter | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
Caroline Börner | c.boerner![]() | ||||
Arkadz Bureika | 801/P201 | 2434 | a.bureika![]() | ||
Daniel Butscher | 801/P352 | 3154 | d.butscher![]() | ||
Irene Cardaio | 801/P254 | 2251 | i.cardaio![]() | ||
Aline Chlupka | 801/P203 | 3198 2518 2523 | a.chlupka![]() | ||
Sebastian Friedrich | 801/P352 | 3154 | s.friedrich![]() | ||
Isabelle Jessat | 801/P352 | 3328 | i.jessat![]() | ||
Dr. Norbert Jordan | 801/P218 | 2148 | n.jordan![]() | ||
Dr. Natalia Mayordomo Herranz | 801/P252 | 2076 | n.mayordomo-herranz![]() | ||
Christa Müller | 3198 2538 | c.mueller![]() | |||
Selina Richter | s.richter![]() | ||||
Stephan Weiß | 801/P316 | 2758 2523 | s.weiss![]() | ||
Einbau in Festphasen | |||||
Name | Geb./Raum | +49 351 260 | |||
Dr. Nina Maria Huittinen | 801/P218 | 2148 | n.huittinen![]() | ||
Dr. Astrid Barkleit | 801/P207 | 3136 2512 2518 | a.barkleit![]() | ||
Luiza Braga Ferreira dos Santos | 801/P254 | 3487 | l.braga![]() |
Alumni
Name | at HZDR | Derzeitigte Institution |
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Quirina Isabella Roode-Gutzmer | Doktorand | Fraunhofer-Institut für Keramische Technologien und Systeme IKTS |
Maximilian Demnitz | Doktorand, promoviert 2022 |
Eindhoven University of Technology, Department of Chemical Engineering and Chemistry, Het |
Diana Marcela Rodriguez Hernandez | Doktorandin, promoviert 2021 |
Rotop Pharmaka GmbH |
Henry Lösch | Doktorand, promoviert 2021 |
Strahlenschutz, Analytik & Entsorgung Rossendorf (VKTA) |
Manuel Eibl | Doktorand, promoviert 2020 |
Avantgarde Labs GmbH |
Susanne Lehmann | Doktorandin, promoviert 2020 |
Friedrich-Schiller-Universität Jena, Institut für Geowissenschaften |