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Jennifer Steglich
Biogeochemistry
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Promotionsarbeiten


Mikrobielle Prozesse in nuklearen Endlagern – mikrobielle Umwandlung von Bentonit und mikrobiell-bedingte Korrosion von Behältermaterial

Jennifer Steglich

Promotionsstudent:
Jennifer Steglich
Betreuer:
Prof. Dr. Thorsten Stumpf, Dr. Johannes Raff, Dr. Andrea Cherkouk (HZDR)
Abteilung:
Biogeochemie
Zeitraum:
02/2017–01/2020


Die sichere und dauerhafte Lagerung von hochradioaktiven Abfällen in tiefen geologischen Schichten soll über ein Multibarrierenkonzept aus geologischen, geotechnischen und technischen Barrieren erreicht werden. Mögliche Materialien für eine geotechnische Barriere sind die sogenannten Bentonite. Es handelt sich dabei um Tonminerale, die aufgrund ihrer mineralogischen Zusammensetzung eine hohe Quellfähigkeit und eine geringe Lösungsmittelpermeabilität aufweisen und deshalb als geotechnische Barriere besonders geeignet sind.1
Wie alle natürlichen Materialien enthalten auch Bentonite unterschiedliche Mikroorganismen. Ziel dieser Arbeit ist deshalb zu untersuchen, inwiefern diese Mikroorganismen durch die mikrobielle Umwandlung des Bentonits und die Korrosion von Behältermaterial die Bedingungen in einem nuklearen Endlager beeinflussen können.

Dazu sollen zunächst im Bentonit vorkommende Mikroorganismen identifiziert und der Einfluss unterschiedlicher Temperaturen auf die mikrobielle Gemeinschaft bestimmt werden.
Im Weiteren soll untersucht werden, in welchem Umfang die gefundenen Mikroorganismen in der Lage sind, vorhandenes Fe(III) zu Fe(II) reduzieren und inwiefern dieser Prozess die Rückhaltung von Radionukliden wie beispielsweise von Uran und Technetium beeinflusst.
Dafür werden Sorptionsversuche mit mikrobiell transformierten Bentonit und den entsprechenden Radionukliden durchgeführt und der Anteil an sorbierten Radionukliden mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) bestimmt. Desweiteren können die Proben mittels zeitaufgelöster laserinduzierter Fluoreszenzspektroskopie (TRLFS) näher analysiert werden.

Außerdem soll untersucht werden, inwiefern die im Bentonit enthaltenen Mikroorganismen die Korrosion des Behältermaterials beeinflussen. Dazu wird in Laborexperimenten die Korrosion von in Bentonit eingeschlossenen Behältercoupons unter verschiedenen Bedingungen untersucht.



1Sellin P. & Leupin, O. (2013). The Use of Clay as an Engineered Barrier in Radioactive-Waste Management – A Review, Clays and Clay Minerals, 61, (6), 477-498.

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