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Speziation von Uran und Radium in aquatischen Systemen

Uran und sein Zerfallsprodukt Radium sind natürlich vorkommende Elemente und werden in allen Gesteinen und Böden, sowie in natürlichen Wasserproben gefunden. Zusätzlich schafften die intensiven Bergbau- und Verarbeitungsaktivitäten der WISMUT, bei denen zwischen 1945 und 1990 etwa 220.000 Tonnen Uran im östlichen Deutschland, vor allem in Sachsen und Thüringen abgebaut wurden, erhebliche Rückstände wie zahlreiche Minenhalden, Grubenschächte und Absetzbecken. Uran und seine Zerfallsprodukte können aus diesen Rückständen freigesetzt und von Wasser in die Umwelt transportiert werden. Die genaue Kenntnis der Uran-Speziation in diesen Gewässern ist von wesentlicher Bedeutung für die Vorhersage der Migration von Radionukliden und für die Installation einer effektiven Wasseraufbereitungstechnik. Darüber hinaus ist eine umfassende und genaue Kenntnis der Speziation von Uran und seiner Zerfallsprodukte erforderlich, für die Planung der Sanierungsmaßnahmen der verunreinigten Standorte.

Im Hinblick auf den Umgang mit diesen Altlasten des Uran-Bergbaus sowie mit geogen erhöhter Radioaktivität in strategisch bedeutenden Grundwasservorkommen werden ausgewählte Aspekte des Migrationsverhaltens von Uran und Radium untersucht. Die Mobilität von Uran in der Natur wird hauptsächlich von verschiedenen Aspekten seiner Biogeochemie, insbesondere Oxidationszustand, Löslichkeit, Komplexierung und Sorption bestimmt. Bisherige Arbeiten zur Speziation von Uran und Radium im aquatischen Milieu haben gezeigt, dass die für gängige Modellsoftware verfügbaren thermodynamischen Datensätze hinsichtlich der geochemischen Daten für aquatische Uran- und Radium-Spezies unvollständig und teilweise widersprüchlich sind. Daher werden die verschiedenen publizierten Datensätze auf Konsistenz geprüft, in einem konsistenten Datensatz vereinheitlicht und durch aktuelle Forschungsergebnisse ergänzt. Dabei steht die Gültigkeit der thermodynamischen Daten für die bei den Folgen des Uranabbaus betroffenen Umweltmedien im Vordergrund. Der Erfolg dieser Vorgehensweise wird durch vergleichende Modellrechnungen und experimentelle Untersuchungen verifiziert. Hierbei sollen Extraktion, Massenspektrometrie und zeitaufgelöste Laser-Fluoreszenz Spektroskopie (TRLFS) zum Einsatz kommen. Darauf aufbauend wird die in-situ Immobilisierung von Uran und Radium in kontaminierten Porenwässern untersucht. Dies stellt einen vielversprechenden gering-invasiven Ansatz z.B. für die Sanierung von Altlasten des Uran-Bergbaus dar.

Zusammenarbeit

Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf - Institut für Ressourcenökologie (HZDR-IRE)