Das Projekt "Optimisation of measurement techniques for very low-level radioactive material" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Kraftwerk Union AG durchgeführt. Objective: in decommissioning nuclear installations, various types of waste materials which are either free of activity or activated/contaminated have to be released. Unrestricted use of these materials may be permitted if the residual activity concentrations are below limits set by the licensing authority with regard to the radiological risk. In order to prove compliance with these limits residual activity concentrations have to be measured on every single piece of material, which can be very complicated and time-consuming. The derivation of dependable results is difficult because of the non-ideal conditions usually prevailing and the high degree of precision required. The aim of this research programme is to assess eligible measuring techniques and to optimise them with respect to accuracy, time and cost. General information: b.1. General basic studies to determine the source-dependent frequency distribution for the nuclide content of radioactive material. B.2. Compilation of radio logically and metro logically relevant parameters. B.3. Assessment of parameter importance by measurements on representative geometries using various detectors. B.4. Procurement/production of representative samples, of volume-related and area-related activity standards and of suitable detectors. B.5. Experimental determination of detector efficiencies and detection limits for various relevant geometries and nuclides. B.6. Evaluation of results supported by computation if necessary, in order to set up a guide for selection of the optimum measuring technique accounting for material, measurement time and cost. Achievements: in order to determine and quantify the radiological relevance of certain waste nuclides in release measurements, relative radio toxicities of all waste nuclides were defined and calculated according to the limits set by the German radiation protection ordinance (Strahlenschutzverordnung, StrSchV). It was found that the hard to detect nuclides such as iron-55, nickel-59 and nickel-63 are of minor radiological relevance and therefore their explicit measurement is not necessary even if their abundance in certain waste categories is predominant. Standard beta or gamma measurements are highly sufficient if alpha contamination can be excluded. For determination of the suitability for release measurements, 20 different detectors were tested and their detection efficiencies, limits of detection and minimum measuring times determined using standards of carbon-14, prometheum-147, cobalt, caesium, strontium-90 and yttrium-90, chromium-51 and americium-241 in 5 geometries representative of contaminated waste material. It was found that in most geometries proportional counters are fully adequate for release measurements, while for the detection of alpha radiation small detectors such as surface barrier detectors, photodiodes or Geiger-Müller counters are needed in difficult geometries.
Das Projekt "Messverfahren Hydratationswärme" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Die Hydratationswärme eines Zementes bzw. Mörtels oder Betons kann mit verschiedenen Messverfahren bestimmt werden. Die Prüfung der einzelnen Verfahren unterscheidet sich grundsätzlich in den Prüfrandbedingungen (isotherm, teiladiabatisch, adiabatisch). Die Verfahren sollen vergleichend hinsichtlich deren Möglichkeiten zur Bewertung der Hydratationswärmeentwicklung im Beton betrachtet werden. Die Entwicklung der Hydratationswärme im Beton ist zur Erfassung der daraus resultierenden Zwangsspannungen insbesondere in massigen Bauteilen von Bedeutung. Die Hydratationswärmeentwicklung ist im Bereich der WSV bei dem Großteil der Bauvorhaben von Interesse, da häufig massige Bauteile vorhanden sind. Durch die Anwendung alternativer Prüfverfahren zur Hydratationswärmebestimmung mit geringerem Aufwand als bei den Kalorimeterversuchen wird auch im Hinblick auf die Anwendung von Berechnungsverfahren zur Abschätzung der Hydratationswärme ein Erkenntnisgewinn erwartet. Ausgangsstoffuntersuchungen zur Optimierung der Freisetzung von Hydratationswärme könnten bei Eignung der Verfahren im Vorfeld von Baumaßnahmen mit deutlich reduziertem Aufwand durchgeführt werden, um eine Optimierung der Betonzusammensetzung in Bezug auf die Hydratationswärmeentwicklung zu erreichen. In DIN EN 196-8 verankert ist das Verfahren der Lösungskalorimetrie, bei dem an einem unhydratisierten Zement und an einem für 7 Tage*/ /*unter genormten Bedingungen hydratisierten Zement die Lösungswärme in einer Säuremischung bestimmt wird. Aus der Differenz wird die Hydratationswärme berechnet. Gerätetechnisch wird in diesem Versuch die Temperatur konstant gehalten. Die mit diesem Verfahren ermittelte Hydratationswärme wird zur Beschreibung der Eigenschaft LH bzw. VLH eines Zementes verwendet. Zunehmende Verbreitung findet derzeit das ebenfalls unter nahezu isothermen Bedingungen zu prüfende Verfahren der isothermen Wärmeflusskalorimetrie. In der Zementindustrie wird dieses Verfahren auf Grund der bei der Lösungskalorimetrie arbeitsschutztechnisch kritischen Randbedingungen (Arbeit mit Flusssäure und Salpetersäure) zunehmend häufiger eingesetzt. Die Bestimmung der Hydratationswärme im teiladiabatischen Versuch nach DIN EN 196-9 (Thermosflaschenversuch) ist in Deutschland nicht weit verbreitet, wird aber beispielsweise im Rahmen von Zulassungsverfahren des Deutschen Instituts für Bautechnik (DIBt) für allgemeine bauaufsichtliche Zulassungen von Massenbetonen eingesetzt. In diesem Versuch wird ein Mörtel vorgegebener Zusammensetzung geprüft. Es können aber auch alternative Zusammensetzungen untersucht werden. Die Temperaturentwicklung wird kontinuierlich gegen eine bereits erhärtete Mörtelprobe aufgezeichnet. Über die Wärmekapazität der Ausgangsstoffe und des Kalorimeters sowie einer Berücksichtigung des Wärmeverlustes wird die unter diesen Bedingungen freigesetzte Hydratationswärme ermittelt. In einem abgewandelten Thermosflaschenversuch nach Hintzen können auch Betone untersucht werden.
Das Projekt "Influence of steam sterilisation on soil chemical characteristics, trace metals and clay mineralogy^Valutazione delle modificazioni fisiche, chimiche, biologiche e mineralogiche indotte nel suolo da vari processi di disinfestazione ecologica (FRA)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Zürich, Geographisches Institut durchgeführt. Soil sterilisation with steam under pressure and additives, such as CaO or KOH that react exothermically in water, is an alternative technology to fumigants. The influence of soil sterilisation (system Bioflash, Ecoflash SC 600) on the chemical behaviour of organic matter, heavy metals (Cd, Cu, Zn and Pb) and clay mineralogy was investigated on three typical soil materials (Ap horizons) with different carbonate contents. These materials were treated in the laboratory in wooden containers. Soil heating produced temperatures ranging between 60°C-80°C for at least 20 min. The treatment generally seemed to increase the pH values and may lead in the long-term to a certain alkalisation with high dosages of CaO or KOH. The effects of the CaO treatment on the K and Ca speciation in the soil were rather small, whereas those of the KOH treatment were more pronounced for K. The addition of KOH favoured the fixation of K in the interlayers of smectite. The XRD measurements were in agreement with the chemical speciation of K. The K chemistry was affected by the treatment by higher contents of the fixed fraction. Organic matter partially decreased after the soil heating treatment. The behaviour of the heavy metals was also affected. In some cases, the EDTA-extractable fractions of Cu, Zn or Pb as well as the soluble fractions of Cu and Zn were distinctly changed after the treatment. The soil-heating treatment probably affected the type and amount of organic ligands and also the adsorbing surfaces that control the solubility of the heavy metals. The heavy metal solubility, however, still remained low after the treatment. The effects of the soil sterilisation on the chemical and mineralogical properties did not seem to be dramatic. It is, however, difficult to predict possible changes if the treatment is repeated over years to decades. We presume that there might be quite substantial effects (especially on the behaviour of organic matter under certain circumstances) in the long term if, as seen at some sites, changes (i.e. decrease) are already measurable after one treatment. Mulching or the addition of organic manure would be possible measures to counter a destabilisation of the soil (i.e. increase in soil erosion susceptibility) and a continuous disintegration of the organic matter pool.