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Porträt Dr. Müller, Katharina; FWOG

Photo: André Wirsig

Dr. Katharina Müller

Leiterin Grenzflächenprozesse
k.muellerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 2439

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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.

Foto: Forschungsfelder der Abteilung Grenzflächenprozesse ©Copyright: Dr. Katharina Müller

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.
  • Molekulare Charakterisierung von RN Reaktionen an natürlichen und künstlichen Mineral-Wasser-Grenzflächen, z. B. in den Projekten REDOX und RULET.
  • Technetium Umweltchemie, z. B. Young Investigator Group TecRad.
  • Experimentelle Unterstützung für Berechnungen von Neutronenfeldern und den daraus resultierenden Aktivitäten in der Nähe von Kernreaktoren, z. B. EBENE-Projekt

Neuste Publikation

Relationship between Mineralogically Complex Iron (Oxyhydr)oxides and Plutonium Sorption and Reduction: A High-Energy Resolution X‑ray Absorption Spectroscopy Perspective

Vejar, M. R.; Zengotita, F. E.; Weiß, S.; Shams Aldin Azzam, S.; Huittinen, N. M.; Beutner, S.; Bazarkina, E.; Amidani, L.; Kvashnina, K.; Hixon, A. E.

Abstract

o facilitate the continued use of commercial nuclear power and
address environmental contamination, it is essential to understand the fate and
transport of plutonium (Pu) in (sub)surface environments. Current geochemical
models do not account for complexity in mineral assemblages, such as metal
substitution or the role of nanoscale crystallite sizes. In this work, we studied
mineralogically complex systems where Pu(V) was the sorbate and Al-substituted
or nanoscale iron (oxyhydr)oxides were the sorbents. Using M4-edge and L3-edge
high-energy resolution fluorescence detection X-ray absorption near-edge structure
(HERFD-XANES) spectroscopy, we probed the electronic configuration of Pu,
quantified the extent of Pu surface-mediated reduction, and explored Pu speciation.
Our results indicate that nanoscale iron oxides exert a greater degree of control
over the redox behavior of Pu than Al-substituted iron (oxyhydr)oxides under
circumneutral pH and oxic conditions. This is due to the dependence of Pu surface-mediated reduction on an initial sorption step,
which is greater with the increased specific surface area and reactivity of nanoscale crystallites.

Keywords: plutonium; redox; iron (oxyhydr)oxide minerals; HERFD-XANES; sorption

Beteiligte Forschungsanlagen

Verknüpfte Publikationen

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-41430


Mehr Publikationen

Eine Liste an Publikationen befindet sich hier.


Forschungsgruppen

Derzeit laufende Drittmittelprojekte

  • Experimentell gestützte Berechnungen von Neutronenfeldern und den daraus resultierenden Aktivitäten in reaktorfernen Räumen (EBENE) Start: 04/2024, BMBF
  • Wechselwirkungen von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an der Mineral-Wasser-Grenzfläche - Radioökologische Betrachtungen (TecRad) Start: 07/2022, BMBF
  • Redoxreaktivität von Selen in Mineralen (REDOX) Start: 06/2022, ANDRA
  • Rückhaltung und Löslichkeit dosisrelevanter Radionuklide unter den reduzierenden Nahfeldbedingungen eines Endlagers im Ton- oder Kristallingestein (RULET) Start 11/2024, BMUV

Eine Übersicht der abgeschlossenen Projekte finden Sie hier.

Team

Foto: Abteilung Grenzflächenprozesse

Abteilung "Grenzflächenprozesse"

Grenzflächenprozesse

Leitung

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Katharina Müller801/P2482439
k.muellerAthzdr.de

Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Astrid Barkleit801/P2073136
2512
2518
a.barkleitAthzdr.de
Aline Chlupka801/P2033198
2518
2523
a.chlupkaAthzdr.de
Jiyoung Eumj.eumAthzdr.de
Sebastian Friedrich801/P3523154
s.friedrichAthzdr.de
Dr. Norbert Jordan801/P2182148
n.jordanAthzdr.de
Zarina Salkenovaz.salkenovaAthzdr.de
Stephan Weiß801/P3162758
2523
s.weissAthzdr.de
Maud Emilie Zilbermann801/P2543487
m.zilbermannAthzdr.de

"TecRad" Wechselwirkung von Technetium mit Mikroorganismen, Metaboliten und an Mineral-Wasser-Grenzflächen - Radioökologische Betrachtungen

NameGeb./Raum+49 351 260Email
Dr. Natalia Mayordomo Herranz801/P2522076
n.mayordomo-herranzAthzdr.de
Caroline Börner801/P2542251
c.boernerAthzdr.de
Arkadz Bureika801/P2012434
a.bureikaAthzdr.de
Irene Cardaio801/P2542251
i.cardaioAthzdr.de
Dr. Marcos Felipe Martinez Moreno801/P3523154
m.martinez-morenoAthzdr.de
Vijay Kumar Saini801/P3523328
v.sainiAthzdr.de

Alumni

Name at HZDR
Heidrun Neubert Laborantin
Sara E. Gilson PostDoc
Christa Müller Laborantin
Quirina Isabella Roode-Gutzmer Doktorandin
Isabelle Jessat Doktorandin,
promoviert 2023
Ghada Yassin PostDoc
Maximilian Demnitz Doktorand,
promoviert 2022
Diana Marcela Rodriguez Hernandez Doktorandin,
promoviert 2021
Henry Lösch Doktorand,
promoviert 2021
Manuel Eibl Doktorand,
promoviert 2020
Susanne Lehmann Doktorandin,
promoviert 2020