iCross: Integrität von Endlagersystemen für radioaktive Abfälle - Skalenübergreifendes Systemverständnis und Systemanalyse
- Forschungszentrum Jülich (FZJ) (Koordinator)
- Helmholtz-Zentrum Potsdam – Deutsches GeoForschungsZentrum (GFZ)
- Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)
- Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
- Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ Leipzig)
Kurze Projektbeschreibung:
Das interdisziplinäre Vorhaben "iCross" bündelt Forschungs- und Entwicklungsexpertisen in der Helmholtz Gemeinschaft zu den Themen Radiochemie, Geowissenschaften, Biowissenschaften sowie numerische Simulationen von Umweltsystemen in einem forschungsbereichübergreifenden Projekt. Dabei werden bislang nicht vollständig verstandene Prozesse von der molekularen Ebene bis zur regionalen Skala untersucht, bewertet und beschrieben. Ziel ist es, systematisch Laborexperimente zu planen und durchzuführen, Parameter abzuleiten, und relevante Abläufe skalenübergreifend mit fortgeschrittenen Simulationsmethoden (die mehrere numerische „Upscaling“-Behandlungen erfordern) zu modellieren. Die Validierung der Simulationen erfolgt experimentell, teils in Untertagelabors. Hier liegt der Schwerpunkt auf Arbeiten im Felslabor Mt Terri (CH; Opalinus Ton), wo unter starker Beteiligung deutscher Partner ein neuer Versuchstunnel ausgegraben wird. Weitere Untersuchungen finden im Grimsel Felslabor (CH; Kristallingestein) statt. Die Arbeiten konzentrieren sich auf Wirtsgesteine (Kristalline und Ton), die in der Vergangenheit nicht vorrangig im Fokus der deutschen Endlagerforschung standen.
Ausgewählte Untersuchungsthemen am HZDR:
- Untersuchungen zur Sorption von Eu(III) und Cm(III) an Oberflächen von Kristallingestein und Opalinuston (sandige Fazies): Durchführung von örtlich aufgelösten Interferometrie-, Autoradiografie-, Raman spektroskopischen und µTRLFS-Messungen
- Entwicklung der isothermen Titrationskalorimetrie für Sorptionsprozesse
- Untersuchung des quantitativen Einflusses strahlungsinduzierter Gitterdefekte sowie nachfolgender Kristalloberflächenentwicklung durch Radionuklidsorption
- Analyse der mikrobiellen Vielfalt und Aktivität in Tongestein und Bentonit
- Studien zu Wechselwirkung Tongestein-relevanter Mikroorganismen mit Radionukliden
- Untersuchung des mikrobiellen Einflusses auf die Korrosion von Behältermaterialien wie Gusseisen und Kupfer
- Untersuchung der Radionuklidsorption an chemisch gestörten und mikrobiologisch veränderten Barriereschnittstellen, z.B. Stahl-Bentonit-Grenzfläche
- Modellierung und Simulation des reaktiven Transports im Porenmaßstab, einschließlich Modellierung der Oberflächenkomplexierung (SCM), parametrisiert und validiert durch Laborexperimente
- Modellierung und Simulation der reaktiven Diffusion im Kernmaßstab basierend auf der Parametrisierung der Positronenemissionstomographie (PET)
- Implementierung des smart Kd Konzeptes in OpenGeoSys (OGS) und Ausarbeitung eines einfachen Testfalles als Benchmark für reaktive Transportsimulationen
Veröffentlichungen
Aufsätze in wissenschaftlichen Zeitschriften:
Pulsating dissolution of crystalline matter: A transport- or surface-controlled process?
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Data publication: Pulsating dissolution of crystalline matter: A transport- or …
ROBIS: 37369 HZDR-primary research data are used by this (Id 37368) publication
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Geochimica et Cosmochimica Acta 371(2024), 189-198
DOI: 10.1016/j.gca.2024.02.008
Cited 1 times in Scopus
Europium(III) as luminescence probe for interactions of a sulfate-reducing microorganism with potentially toxic metals
Hilpmann, S.; Moll, H.; Drobot, B.; Vogel, M.; Hübner, R.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
Verknüpfte Publikationen
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Data publication: Europium(III) as luminescence probe for interactions of a …
ROBIS: 37168 HZDR-primary research data are used by this (Id 37162) publication -
Data publication: Europium(III) as luminescence probe for interactions of a …
RODARE: 2357 HZDR-primary research data are used by this (Id 37162) publication
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Ecotoxicology and Environmental Safety 264(2023), 115474
DOI: 10.1016/j.ecoenv.2023.115474
Cited 1 times in Scopus
A comparative study on heterogeneity of clay rocks using pore‐scale diffusion simulations and experiments
Yuan, T.; Yang, Y.; Ait-Mouheb, N.; Deissmann, G.; Fischer, C.; Stumpf, T.; Bosbach, D.
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Journal of Geophysical Research - Solid Earth 127(2022), e2022JB025428
Online First (2022) DOI: 10.1029/2022JB025428
Cited 6 times in Scopus
The influence of sedimentary heterogeneity on the diffusion of radionuclides in the sandy facies of Opalinus Clay at the field scale
Chen, C.; Yuan, T.; Lu, R.; Fischer, C.; Kolditz, O.; Shao, H.
Verknüpfte Publikationen
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Data for: The influence of sedimentary heterogeneity on the diffusion of …
ROBIS: 35558 HZDR-primary research data are used by this (Id 35556) publication -
Data for: The influence of sedimentary heterogeneity on the diffusion of …
RODARE: 1959 HZDR-primary research data are used by this (Id 35556) publication
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Advances in Geosciences 58(2022), 77-85
DOI: 10.5194/adgeo-58-77-2022
Variability of radionuclide sorption efficiency on muscovite cleavage planes
Schabernack, J.; Faria Oliveira, A.; Heine, T.; Fischer, C.
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Data publication: Variability of radionuclide sorption efficiency on muscovite …
ROBIS: 35469 HZDR-primary research data are used by this (Id 35468) publication
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Advanced Theory and Simulations 6(2023)2, 2300406
DOI: 10.1002/adts.202300406
The influence of sedimentary and diagenetic heterogeneity on the radionuclide diffusion in the sandy facies of the Opalinus Clay at the core scale
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Applied Geochemistry 146(2022), 105478
DOI: 10.1016/j.apgeochem.2022.105478
Cited 2 times in Scopus
Y(III) sorption at the orthoclase (001) surface measured by X-ray reflectivity
Neumann, J.; Lessing, J.; Lee, S. S.; Stubbs, J. E.; Eng, P. J.; Demnitz, M.; Fenter, P.; Schmidt, M.
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Data publication: Y(III) sorption at the orthoclase (001) surface measured by …
ROBIS: 35735 HZDR-primary research data are used by this (Id 35153) publication -
Data publication: Y(III) sorption at the orthoclase (001) surface measured by …
RODARE: 2001 HZDR-primary research data are used by this (Id 35153) publication
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Environmental Science & Technology 57(2022)1, 266-276
Online First (2022) DOI: 10.1021/acs.est.2c06703
Cited 1 times in Scopus
Presence of uranium(V) during uranium(VI) reduction by Desulfosporosinus hippei DSM 8344T
Hilpmann, S.; Roßberg, A.; Steudtner, R.; Drobot, B.; Hübner, R.; Bok, F.; Prieur, D.; Bauters, S.; Kvashnina, K.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Data publication: Presence of uranium(V) during uranium(VI) reduction by …
ROBIS: 34974 HZDR-primary research data are used by this (Id 34911) publication
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Science of the Total Environment 875(2023), 162593
DOI: 10.1016/j.scitotenv.2023.162593
Cited 3 times in Scopus
Pore network and solute flux pattern analysis towards improved predictability of diffusive transport in argillaceous host rocks
Bollermann, T.; Yuan, T.; Kulenkampff, J.; Stumpf, T.; Fischer, C.
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Chemical Geology 606(2022), 120997
DOI: 10.1016/j.chemgeo.2022.120997
Cited 8 times in Scopus
Improved Kinetics for Mineral Dissolution Reactions in Pore-Scale Reactive Transport Modeling
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Data publication: Improved Kinetics for Mineral Dissolution Reactions in …
ROBIS: 34376 HZDR-primary research data are used by this (Id 34374) publication
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Geochimica et Cosmochimica Acta 334(2022), 99-118
DOI: 10.1016/j.gca.2022.08.003
Cited 6 times in Scopus
Microscopic and spectroscopic bioassociation study of uranium(VI) with an archaeal Halobacterium isolate
Hilpmann, S.; Bader, M.; Steudtner, R.; Müller, K.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Data publication: Microscopic and spectroscopic bioassociation study of …
ROBIS: 33002 HZDR-primary research data are used by this (Id 33000) publication
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PLOS ONE 17(2022)1, e0262275
DOI: 10.1371/journal.pone.0262275
Cited 3 times in Scopus
Effects of surface roughness and mineralogy on the sorption of Cm(III) on crystalline rock
Demnitz, M.; Molodtsov, K.; Schymura, S.; Schierz, A.; Müller, K.; Jankovsky, F.; Havlova, V.; Stumpf, T.; Schmidt, M.
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Data publication: Effects of surface roughness and mineralogy on the sorption …
ROBIS: 33137 HZDR-primary research data are used by this (Id 32811) publication
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Journal of Hazardous Materials 423(2021)Part A, 127006
DOI: 10.1016/j.jhazmat.2021.127006
Cited 6 times in Scopus
New insights into U(VI) sorption onto montmorillonite from batch sorption and spectroscopic studies at increased ionic strength
Stockmann, M.; Fritsch, K.; Bok, F.; Marques Fernandes, M.; Baeyens, B.; Steudtner, R.; Müller, K.; Nebelung, C.; Brendler, V.; Stumpf, T.; Schmeide, K.
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Science of the Total Environment 806(2022), 150653
Online First (2021) DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.150653
Cited 18 times in Scopus
Heterogeneous sorption of radionuclides predicted by crystal surface nanoroughness
Yuan, T.; Schymura, S.; Bollermann, T.; Molodtsov, K.; Chekhonin, P.; Schmidt, M.; Stumpf, T.; Fischer, C.
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Data for: Heterogeneous sorption of radionuclides predicted by crystal surface …
ROBIS: 33364 HZDR-primary research data are used by this (Id 32490) publication
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Environmental Science & Technology 55(2021)23, 15797-15809
DOI: 10.1021/acs.est.1c04413
Cited 5 times in Scopus
Effective diffusivity prediction of radionuclides in clay formations using an integrated upscaling workflow
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Data for: Effective diffusivity prediction of radionuclides in clay formations …
ROBIS: 32519 HZDR-primary research data are used by this (Id 32489) publication
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Transport in Porous Media 138(2021), 245-264
DOI: 10.1007/s11242-021-01596-0
Cited 4 times in Scopus
Influence of Muscovite (001) Surface Nanotopography on Radionuclide Adsorption Studied by Kinetic Monte Carlo Simulations
Schabernack, J.; Kurganskaya, I.; Fischer, C.; Luttge, A.
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Data for: Influence of Muscovite (001) Surface Nanotopography on Radionuclide …
ROBIS: 32491 HZDR-primary research data are used by this (Id 32483) publication
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Minerals 11(2021), 468
DOI: 10.3390/min11050468
ISSN: 2075-163X
Cited 5 times in Scopus
Molecular-level speciation of Eu(III) adsorbed on a migmatized gneiss as determined using µTRLFS
Molodtsov, K.; Demnitz, M.; Schymura, S.; Jankovský, F.; Havlová, V.; Schmidt, M.
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Environmental Science and Technology 55(2021)8, 4871-4879
DOI: 10.1021/acs.est.0c07998
Cited 5 times in Scopus
Simulation of diffusive uranium transport and sorption processes in the Opalinus Clay
Hennig, T.; Stockmann, M.; Kühn, M.
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Applied Geochemistry 123(2020), 104777
DOI: 10.1016/j.apgeochem.2020.104777
Cited 14 times in Scopus
Crystal surface reactivity analysis using a combined approach of X-ray micro-computed tomography and vertical scanning interferometry
Kahl, W.-A.; Yuan, T.; Bollermann, T.; Bach, W.; Fischer, C.
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American Journal of Science 320(2020), 27-52
DOI: 10.2475/01.2020.03
Cited 12 times in Scopus
Temporal evolution of dissolution kinetics of polycrystalline calcite
Bollermann, T.; Fischer, C.
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American Journal of Science 320(2020), 53-71
DOI: 10.2475/01.2020.04
Cited 17 times in Scopus
Konferenzbeiträge (Vorträge und Poster):
The Heterogeneity of the Sandy Facies of Opalinus Clay across Scales, from Seismic Surveys to Radionuclide Diffusion - an in-situ Test in the Swiss Rock Laboratory Mont Terri
Heberling, F.; Albers, H.; Beilecke, T.; Deissmann, G.; Fischer, C.; Furche, M.; Geckeis, H.; Hoyer, E.-M.; Joseph, C.; Liebscher, A.; van Loon, L.; Lüth, S.; Ma, B.; Metz, V.; Müller, K.; Nowak, U.; Quinto, F.; Rebscher, D.; Rühaak, W.; Schulte, F.; Steegborn, F.; Tietz, T.
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Beitrag zu Proceedings
18th international conference on the chemistry and migration behaviour of actinides and fission products in the geosphere, 24.-29.09.2023, Nantes, France -
Poster
18th international conference on the chemistry and migration behaviour of actinides and fission products in the geosphere, 24.-29.09.2023, Nantes, France, 24.-29.09.2023, Nantes, France
Influence of microbial uranium reduction processes on the final disposal of radioactive waste
Hilpmann, S.; Jeschke, I.; Steudtner, R.; Hübner, R.; Schymura, S.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Poster
Interdisziplinäres Forschungssymposium SafeND, 13.-15.09.2023, Berlin, Deutschland -
Beitrag zu Proceedings
Interdisziplinäres Forschungssymposium Safe ND, 13.-15.09.2023, Berlin, Deutschland
DOI: 10.5194/sand-2-151-2023
Microcosm study of indigenous microorganisms in bentonite and its effect on the corrosion of cast iron
Sushko, V.; Kluge, S.; Matschiavelli, N.; Schierz, A.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Poster
(Online Präsentation)
TransRet2020 - Workshop on Processes Influencing Radionuclide Transport and Retention, 12.-13.10.2021, Karlsruhe, Germany
A mechanistic view on curium(III) sorption on natural K-feldspar surfaces
Demnitz, M.; Schymura, S.; Neumann, J.; Schmidt, M.; Schäfer, T.; Stumpf, T.; Müller, K.
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Beitrag zu Proceedings
ATAS-AnXAS 2022 - Joint Workshop, 17.-21.10.2022, Grenoble, France -
Poster
ATAS-AnXAS 2022 - Joint Workshop, 17.-21.10.2022, Grenoble, France
The effects of Calcigel bentonite naturally occurring microorganisms on corrosion of cast iron
Sushko, V.; Matschiavelli, N.; Wei, T.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Poster
EUROCORR 2022, 28.08.-1.09.2022, Berlin, Deutschland
Microscopic and spectroscopic investigations of uranium(VI) reduction by Desulfosporosinus hippei DSM 8344
Hilpmann, S.; Drobot, B.; Steudtner, R.; Hübner, R.; Bok, F.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Poster
Interdisziplinäres Forschungssymposium für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung, 10.-12.11.2021, Berlin, Deutschland
Microscopic and spectroscopic study of the uranium(VI) reduction by a sulfate-reducing microorganism
Hilpmann, S.; Steudtner, R.; Hübner, R.; Roßberg, A.; Prieur, D.; Bauters, S.; Kvashnina, K.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Poster
(Online Präsentation)
TransRet2020, 12.-13.10.2021, Karlsruhe, Deutschland
Radionuclide transport modelling: The Smart Kd-concept in reactive transport codes
Stockmann, M.; Lu, R.; Gehrke, A.; Montoya, V.; Noseck, U.; Brendler, V.
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Poster
(Online Präsentation)
TransRet2020 Workshop, 12.-13.10.2021, Karlsruhe, Germany
Uranium(VI) reduction by a sulphate-reducing microorganism in Opalinus Clay pore water
Hilpmann, S.; Drobot, B.; Steudtner, R.; Bok, F.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Vortrag (Konferenzbeitrag)
(Online Präsentation)
Tage der Standortauswahl Freiberg 2021, 11.-12.02.2021, Freiberg, Deutschland -
Poster
(Online Präsentation)
Tage der Standortauswahl Freiberg 2021, 11.-12.02.2021, Freiberg, Deutschland
Radionuclide sorption in heterogeneous systems: Form model mineral oxides to complex rock
Schierz, A.; Stockmann, M.; Jordan, N.; Foerstendorf, H.; Steudtner, R.; Bok, F.; Brendler, V.
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Poster
GDCh, Jahrestagung der Fachgruppe Nuklearchemie 2019, 25.-27.09.2019, Dresden, Germany
Radionuclide sorption in heterogeneous systems: From model mineral oxides to complex rocks
Schierz, A.; Stockmann, M.; Jordan, N.; Foerstendorf, H.; Steudtner, R.; Bok, F.; Brendler, V.
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Poster
Goldschmidt2019, 18.-23.08.2019, Barcelona, Spain
Investigations of the interactions of a Halobacterium isolate with uranium using different microscopic and spectroscopic methods
Hilpmann, S.; Bader, M.; Bachran, M.; Steudtner, R.; Schmidt, M.; Stumpf, T.; Cherkouk, A.
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Poster
Jahrestagung der Fachgruppe Nuklearchemie 2019, 25.-27.09.2019, Dresden, Deutschland
Formation and evolution of porosity pattern in a potential host rock
Bollermann, T.
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Poster
KompOst Doktorandenseminar 2018, 13.12.2018, Zittau, Deutschland