Kontakt

Porträt Prof. Dr. Kvashnina, Kristina; FWOS

Prof. Dr. Kristina Kvashnina

Head of Department "Molecular Structures"
Responsible for the BM20 (ROBL) beamline at ESRF

Tel.: +33 476 88 2367

Abteilung für Molekulare Strukturen

Methoden und Forschungsgebiete

Molecular Structures Uranyl ©Copyright: Dr. habil. Scheinost, Andreas

Synchrotron-Methoden zu Erforschung der Nahordnung, Oxidationstufe und dem Bindungsverhalten von Actiniden, unter Verwendung dieser Methoden: 

  • EXAFS: Röntgenabsorptionsspektroskopie zur Aufklärung der Nahordnung eines spezifischen Elements, d.h. der Anzahl, des radialen Abstandes und der Elementart der Atome in der Koordinationsschale und den folgenden Schalen bis ca. 5 Å Abstand.

  • HERFD-XANES: Hoch-aufgelöste zur Aufklärung von Oxidationsstufen

  • XES and RIXS: Röntgenemissionsspektroskopie und sogenannte "resonant inelastic X-ray spectroscopy" zur Aufklärung des Bindungscharakters (kovalent <-> ionisch)

  • P-XRD: Pulver-Diffraktometrie mit wesentlich höherer Aufloesung oder höherer Geschwindigkeit (in-situ und in-operando Studien) im Vergleich zu Laborquellen.

  • SX-XRD: Einkristall-Diffraktion

  • Oberflächen-sensitive Techniken wie CTR (crystal truncation rods) und RAXR (resonant anomalous X-ray reflectivity)

  • EXAFS, HERFD-XANES, XES und RIXS sind nicht beschränkt auf kristalline Festphasen, sondern können auf einen weiten Bereich von Proben angewendet werden, um z. B. die wässrige Speziierung, die Komplexierung mit anorganischen (Chlorid, Sulfat, Nitrat,...) wie organischen Liganden (Acetat, Huminsaeuren,..), die Interaktion mit Bakterien und Pflanzen, oder die Sorption an Mineral- und Gesteinsoberflaechen zu untersuchen.

  • Wegen der grossen Penetrationstiefe der verwendetetn harten Röntgenstrahlung können die Methoden eingesetzt werden, um chemische Reaktionen in situ/ in operando zu untersuchen, z. B. bei sehr niedrigen oder hohen Temperaturen, unter spezifischen Atmosphären oder mit elektrochemischen Potenzial.

Neuste Publikation

A disposal-MOX concept for plutonium disposition

Cole, M. R.; Blackburn, L. R.; Haigh, L. T.; Bailey, D. J.; Townsend, L. T.; Kvashnina, K.; Hyatt, N. C.; Corkhill, C. L.

Abstract

In case it is desirable to dispose of inventories of separated civil PuO2 that have no further use, a
suitable immobilisation matrix is required, prior to disposition in a geological disposal facility. Conversion
of Pu into a mixed oxide (MOX)-type material with characteristics suitable for disposal has previously
been suggested, but not yet demonstrated at laboratory or industrial scale. We here demonstrate the
feasibility of different synthesis routes for simulant ‘‘disposal-MOX’’, using Th 4+ as a Pu4+ surrogate and
containing Gd3+ in a suitable quantity to ensure criticality control. Compositions of (U(1(x+y))ThxGdy)O2d,
where x = 0.1, 0.2 and x : y = 10 : 1 or 100 : 1, were synthesised by a solid state route mimicking the industrial
MIMAS MOX fuel fabrication process, or through an oxalic wet co-precipitation
method. Both synthesis routes gave a single phase fluorite structure upon heat-treatment at 1700 1C, with a
grain size similar to (Pu,U)O2 MOX fuel. The relative density of the sintered pellets was 490% but was
highest in co-precipitated materials, with Th4+ and Gd3+ additions more homogenously distributed. Though
no unincorporated ThO2 or Gd2O3 was observed in any sample, Th and Gd-rich regions were more
prevalent in materials produced through solid state synthesis, in accordance with MIMAS MOX fuel
microstructures. The incorporation of Gd3+ within the fluorite lattice, which is favourable from a criticality
control perspective in a Pu wasteform, was found to be charge balanced via the generation of oxygen
vacancy defects, but not U5+. These results demonstrate feasible synthesis routes for a disposal-MOX
wasteform product via both solid state and wet co-precipitation fabrication routes.

Beteiligte Forschungsanlagen

Verknüpfte Publikationen

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-39606

Mehr Publikationen

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Equipment

Die Experimente werden an der Rossendorf Beamline (BM20-ROBL), an der European Synchrotron Radiation Facility in Grenoble, Frankreich, durchgeführt.
 

Das Team

Die meisten von uns sind permanent an der ESRF in Grenoble.

Foto: Abteilung

Abteilung "Molekulare Strukturen" (Forschungsstandort Grenoble)

Bild: Prof. Dr. Kvashnina, Kristina

Leitung

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Prof. Dr. Kristina KvashninaROBL/21.6.04+33 476 88 2367

Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Lucia AmidaniROBL/14.1.04+33 476 88 1982
Dr. Nils BaumannROBL/21.6.03+33 476 88 2849
Dr. Elena BazarkinaROBL/14.1.01+33 476 88 4578
Clara Lisa E SilvaROBL/14.1.04+33 476 88 2044
Jörg ExnerROBL/BM20+33 476 88 2372
Dr. Christoph HennigROBL/21.6.02a+33 476 88 2005
Dr. Eleanor Sophia Lawrence Bright+33 476 88 2462
Dr. Damien PrieurROBL/21.6.03+33 476 88 2463
Dr. André Roßberg801/P3162758