Kontakt

Porträt Dr. Müller, Katharina; FWOG

Photo: André Wirsig

Dr. Katharina Müller

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

Soziale Medien

  Twitter-Logo

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, z. B.: RADEKOR-Projekt.
  • Molekulare Charakterisierung von RN Reaktionen an natürlichen und künstlichen Mineral-Wasser-Grenzflächen, z. B. im Projekt REDOX.
  • Einbau von Actiniden und Lanthaniden in feste Phasen, z. B.: AcE-Projekt.
  • 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

Self-healing ThSiO4-ZrSiO4 system under conditions relevant to underground nuclear waste repositories

Svitlyk, V.; Weiß, S.; Garbarino, G.; Shams Aldin Azzam, S.; Hübner, R.; Worbs, A.; Huittinen, N. M.; Hennig, C.

Abstract

Two series of Th1-xZrxSiO4 phases were synthesized hydrothermally under weakly basic (pH = 8) and strongly acidic (pH = 1) conditions. Changes in pH were found to have a significant effect on experimental phase diagrams. Synthesis at pH = 8 favors the formation of Th-rich phases with resulting Th1-xZrxSiO4 solid solution for x = 0 – 0.5. Contrary, synthesis at pH = 1 results in the formation of pure end-members of the ThSiO4-ZrSiO4 pseudo-binary system separated by multiple miscibility gaps. Phases formed both under basic and acidic conditions were found to retain water, which can be discharged from the structure upon heating. A different high-pressure (HP) behaviour was found for Th-rich and Zr-rich solid solutions. While Th-rich Th0.9Zr0.1SiO4 and Th0.6Zr0.4SiO4 phases retain their stoichiometry and crystal structure upon compression at HP, a significant reduction of the Th occupancy related to a decrease of the Th-O distances is observed for the Th-poor Th0.26Zr0.74SiO4 phase at P > 8 GPa, with the subsequent formation of a Th-rich amorphous phase. The Th diffusion between the crystalline and amorphous phases was found to be fully reversible. This unique self-healing property makes these phases promising candidates for nuclear applications under extreme pressure and temperature conditions, in particular those found in underground repositories.

Beteiligte Forschungsanlagen

Verknüpfte Publikationen

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-39571


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

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
Dr. Norbert Jordan801/P2182148
n.jordanAthzdr.de
Stephan Weiß801/P3162758
2523
s.weissAthzdr.de
Maud Emilie Zilbermannm.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