Promotionsarbeiten

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In situ observation of incorporation processes

Sophia Hellebrandt
Dr. Moritz Schmidt (HZDR)
Grenzflächenprozesse
1/2014–12/2016

Die Motivation meiner Arbeit begründet sich in der Sicherheitseinschätzung von Endlagern radioaktiver Abfälle in geologischen Formationen und dem Auftreten möglicher Störfälle, wie der Freisetzung von Radionukliden durch einen Wassereinbruch. Welche Rückhalteprozesse im Multibarrierensystem eines Endlagers stattfinden, ist Gegenstand aktueller Forschung. Im Fokus stehen u.a. die langlebigen Actiniden, da diese die Radiotoxizität über lange Zeiträume dominieren. Dies macht Voraussagen der Endlagersicherheit über 1 Ma notwendig.

Calcit ist als Sekundärmineral (durch Verwitterung der geochemischen Barriere) sowie als Primärmineral im umgebenden Gestein präsent. Er verfügt über die Eigenschaft Fremdionen in seine Kristallstruktur einbauen zu können.

Diese Einbauprozesse (solid solutions) sind Gegenstand meiner Forschung. Zunächst wird über den Zeitraum eines Jahres dem Calcit unter annähernden Gleichgewichtsbedingungen Curium (als nichtradioaktives Äquivalent im ersten Schritt Europium) zum Einbau zur Verfügung gestellt. Die in den einzelnen Phasen des Einbaus auftretenden Spezies werden mit site-selektiver TRLFS charakterisiert.

Im weiteren Verlauf meiner Arbeit sollen auch Untersuchungen mit RAXR und CTR durchgeführt werden, sodass ein Verständnis auf molekularer Ebene erreicht werden kann. Weiterhin ist geplant auch andere Minerale mit Einbauvermögen (z. B. Aragonit, Aluminaphasen) zu untersuchen und die verschiedenen Einbaumechanismen (struktureller Einbau, Überdeckung, Einbau in Partikelgrenzen) zu vergleichen.