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PD Dr. habil. Moritz Schmidt
Chemie der f-Elemente
moritz.schmidtAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 3156, +49 351 260 2536

Strukturen und Reaktionen an der Wasser-/Mineralgrenzfläche

RetentionsmechanismenDie Helmholtz-Nachwuchsgruppe "Strukturen und Reaktionen an der Wasser/Mineralgrenzfläche" war eine von der Helmholtz Gemeinschaft geförderte Nachwuchsgruppe am Institut für Ressourcenökologie von 2013 - 2018. Die Gruppe beschäftigte sich mit den Reaktionen der Actiniden (v.a. Pu, Am und Cm) mit Mineralphasen auf der molekularen Ebene. Im Kontext der Langzeitsicherheitsanalyse eines Endlagers für radioaktive Reststoffe sollen Prozesse die zur Rückhaltung der Actiniden beitragen können detailliert beschrieben werden, um ihre Relevanz für die Radionuklidmigration beschreiben zu können.

Im ternären System Actinid/Wasser/Mineraloberfläche können eine Vielzahl von Reaktionen auftreten (s. Abbildung), die sich in ihrer Retentionsstärke teilweise signifikant voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann ein in eine Mineralphase strukturell eingebautes Ion nur remobilisiert werden, wenn sich diese Mineralphase makroskopisch auflöst, wohingegen ein "outer sphere" sorbiertes Ion oftmals bereits bei Änderungen in der Ionenstärke der Lösung wieder mobil wird.

Um ein solches System akkurat beschreiben zu können, müssen wir also Methoden einsetzen, die in der Lage sind oberflächenspezifisch, molekulare Informationen zu liefern. Unsere Nachwuchsgruppe bedient sich hierzu einerseits der Oberflächenröntgenbeugung (crystal truncation rods - CTR und resonant anomalous X-ray reflectivity - RAXR) sowie der site-selektiven zeitaufgelösten Laser-Fluoreszenzspektroskopie (time-resolved laser fluorescence spectroscopy - TRLFS). Beide Techniken sind in der Lage die Speziation von Spurenkonzentrationen von Actiniden an einer Grenzfläche in situ abzubilden. Die TRLFS liefert hierbei Informationen aus der Perspektive des Adsorbats, wohingegen CTR und RAXR ein Gesamtbild der Grenzfläche vom ungestörten Mineral bis zur ungestörten Lösung abbilden. Die Grundlagenforschung der Nachwuchsgruppe soll so einen Beitrag zur langfristig sicheren Verwahrung radioaktiver Abfälle leisten.

Die Gruppe wurde positiv evaluiert und ist zum 1. Oktober 2018 planmäßig ausgelaufen.


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