Das Projekt "Sub project: Up-Scaling" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Technische Chemie durchgeführt. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens sind das systematische Design und die Herstellung innovativer makrozyklischer Verbindungen (Calixarene) mit maximal 3 Synthesestufen. Diese hochselektiv wirkenden Käfigverbindungen sollen mittels funktioneller organischer Gruppen zur Abtrennung radioaktiver Elemente (Th, U) und zur Separation einzelner Seltener Erden eingesetzt werden. Die Entstrahlungseffizienzen bei der Wechselwirkung der Calixarene mit U und Th werden mit klassischer Analytik bestimmt. Um die Abtrennung einzelner Lanthanoiden und Actinoiden zu unterscheiden, kommt die Radiotracertechnik zur Quantifizierung zum Einsatz. Dafür sollen im Projekt aus Modellsystemen und aus realen Proben mit den neu entwickelten Calixarenen mit Tracerverfahren effektive Abtrennungsverfahren von U und Th und anschließender elementselektive Separation der Seltenen Erden entwickelt werden, zunächst im Labormaßstab. Es folgen verfahrenstechnische Untersuchungen mit Mixer-Settlern im halbtechnischen und industriellen Maßstab. Eine Machbarkeitsstudie soll die wirtschaftlichen und technischen Erfolgsaussichten herausarbeiten. Das Arbeitsvorhaben umfasst die Überführung der mehrstufigen Calixarensynthese vom Labormaßstab in den halbtechnischen Maßstab unter der Maßgabe einer hohen Produktausbeute und der Minimierung von Nebenprodukten. Die hergestellten Calixarene werden anschließend für die Flüssig-Flüssig-Extraktion von Seltenen Erden aus Modelllösungen und realen Rohlösungen eingesetzt und hinsichtlich ihres Extraktions-, Strip- und Regenerationsverhalten charakterisiert. Die Ergebnisse dieser Untersuchungen werden durch eine wirtschaftliche und technologische Machbarkeitsanalyse unterstützt und bewertet.
Das Projekt "Teilvorhaben: Test der ActiFind Sonde in realer Umgebung" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sicherheitsmanagement - Analytische Labore durchgeführt. Eine Gefährdung des Trinkwassersystems durch radioaktive Stoffe mit Folgen für die öffentliche Gesundheit kann durch Unfälle in Kernkraftwerken oder durch terroristische Anschläge erfolgen. Schon sehr geringe Mengen an alphastrahlenden Radionukliden im Trinkwasser können zu nennenswerten Dosen bei der Bevölkerung führen. Das Ziel des Projektverbunds ActiFind liegt in der Entwicklung eines Messsensorsystems, mit dem bestimmte radioaktive Elemente, nämlich die alphastrahlenden Radionuklide, in der aquatischen Phase deutlich rascher nachgewiesen werden sollen, als es bisher möglich ist. Dadurch soll eine potentielle Gefährdung durch Radionuklide schneller identifiziert werden, was wiederum die mögliche Einleitung von Gegenmaßnahmen beschleunigt. Dies erhöht letztlich den Schutz der Bevölkerung vor kontaminiertem Trinkwasser. Der generelle Prozess zur Messung der Alphateilchen besteht darin, dass diese am Sensor durch Komplexbildung angereichert und nach der Messung wieder abgeschieden werden. Nun ist allerdings das Problem, dass die Radionuklide nur in sehr geringen Mengen im Trinkwasser vorkommen, womit die Bestimmung der Alphateilchen mit der Suche nach der Nadel im Heuhaufen vergleichbar ist. Zusätzlich kommt erschwerend hinzu, dass andere Elemente oder Verbindungen, die ebenfalls im Trinkwasser enthalten sind, die Messung stören könnten. All diese generellen Probleme sollen über das neue Messsensorsystem eliminiert werden. Die teilnehmenden Projektpartner bringen ihre jeweiligen Kompetenzen in die ihnen zugewiesenen Arbeitspakete ein. Diese sind grob unterteilt in 'Geräte Setup', 'elektrochemische Methodik', 'Reinigung der aquatischen Lösung' sowie den 'Tests in realer Umgebung'. Dies bedeutet, dass nachdem ein Prototyp des neuen Sensors nebst Methode zur elektrochemischen Abscheidung der Alphateilchen sowie ein Verfahren zur Elimination störender Matrixkomponenten entwickelt wurde, dieser Sensor unter realen Bedingungen getestet werden soll, um mögliche Beeinträchtigungen der Messung zu identifizieren. Die Validierungen in allen Teilpaketen erfolgen entweder durch die Verwendung von Simulaten mit zertifizierten Standards oder Proben mit zertifizierter Aktivität. Wenn bei Einsatz von realen Proben die Aktivitätskonzentration unbekannt ist, werden zur Validierung der Messungen mit dem Sensor Vergleichsanalysen mit akkreditierten Methoden durchgeführt. Durch dieses neue Messverfahren wird eine schnelle und online einsatzbare Messmethode bereitgestellt, die gegenüber den aktuellen Überwachungsverfahren erhebliche Zeitersparnis erbringt. Dieses Verbundprojekt hat das Ziel nachzuweisen, dass eine Online-Überwachung mit dem System des im Verbund entwickelten Sensors im Trinkwasser möglich ist und die gewünschten Schutzziele für die Bevölkerung erreichen kann.
Radioaktive Stoffe treten in uns selbst und in unserer Umgebung alltäglich auf, wobei die in unserer Umwelt vorhandenen radioaktiven Stoffe sowohl natürlichen als auch künstlichen Ursprung haben. Natürliche Radioaktivität ist allgegenwärtig und unvermeidbar. Zu ihr tragen ohne menschliches Zutun kosmische Strahlung und terrestrische Strahlung bei. Radioaktive Stoffe dringen aus der Erde und werden in der Atmosphäre von der Sonnenstrahlung gebildet. Sie sind in der Luft, die wir atmen, und sogar unser Körper enthält radioaktive Stoffe. Die gesamte Entwicklung des Lebens einschließlich der menschlichen Evolution erfolgte unter Einwirkung der natürlichen Strahlung. Einige radioaktive Elemente in der Erdkruste, unter anderen Kalium, sind seit der Erdentstehung vorhanden und weit verbreitet. So ist Kalium z.B. für Menschen und Tiere lebensnotwendig. Es gelangt über die Nahrungsaufnahme von Kartoffeln, Nüssen oder Bananen in den menschlichen Organismus. Dort sorgt es unter anderem für einen regelmäßigen Herzschlag. Ferner benötigen auch Pflanzen Kalium für ihre Entwicklung. Die natürliche Radioaktivität kann je nach geologischen Gegebenheiten stark schwanken. Ein Einfluss der örtlichen Unterschiede auf den Gesundheitszustand der Bevölkerung konnte bisher nicht nachgewiesen werden. Zur Belastung durch natürliche Radioaktivität, die ohnehin in der Umwelt vorhanden ist, kommt die künstliche, die vom Menschen verursachte Strahlenbelastung hinzu. Radioaktive Stoffe sind in erheblicher Menge bei den über 600 oberirdischen Tests von Kernwaffen in den Jahren zwischen 1945 und 1980 freigesetzt und verbreitet worden (Fallout). Abhängig von Umfang und Form der Freisetzung haben sich die radioaktiven Spaltprodukte der Kernexplosionen verteilt und sind selbst in sonst vom Menschen noch weitgehend unbeeinflussten Gebieten deutlich nachweisbar. Weitere Mengen radioaktiver Stoffe wurden weltweit durch schwere Unfälle in kerntechnischen Einrichtungen verbreitet. Der vor 2011 bekannteste fand 1986 im Kernkraftwerk Tschernobyl in der Ukraine statt. Wie die Schwere eines Störfalles oder Unfalles bestimmt wird, erfahren Sie auf der Internetseite des Bundesamtes für Strahlenschutz . Ebenso wie jede Industrieanlage, jedes Kraftfahrzeug, Flugzeug etc. gibt ein Kernkraftwerk, selbst im Normalbetrieb Schadstoffe, hier radioaktive Substanzen, an die Umgebung ab. Zu fragen ist daher, in welchem Maße diese in den gemessenen Mengen für den Menschen und die Natur gefährlich bzw. schädlich sind. Um dies zu ermitteln, betrachtet man die von einer bestimmten Substanz ausgehende stofftypische Gefährdung (Toxizität), die vorliegende Konzentration und die Aufenthaltsdauer des betroffenen Organismus am Einwirkungsort. Wie gefährlich die einzelnen radioaktiven Stoffe sind, hat man durch Tests und Experimente – überwiegend an Tieren – bestimmt. Die auf diese Weise erzielten Ergebnisse werden mittels Modellen und unter Anwendung von Sicherheitsfaktoren auf den Menschen extrapoliert und ermöglichen eine Aussage, welche Dosis einer Substanz ohne erkennbare schädliche Wirkung bleibt. Mit diesen Erkenntnissen wäre es möglich zu bestimmen, auf welchen Wert die Emissionen für eine bestimmte Komponente begrenzt werden müssen, damit der Schutz des Menschen vor unmittelbaren Schäden gewährleistet ist. Radioaktive Strahlung kann aber Schädigungen hervorrufen, die nicht unmittelbar erkannt werden können: Folgen wie z.B. eine Krebserkrankung treten eventuell erst lange Zeit nach der Bestrahlung und nur mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auf. Bei der Festlegung von Grenzwerten für die Abgabe radioaktiver Stoffe an die Umwelt hat man sich deswegen daran orientiert, wie hoch die Schwankungen der natürlichen Umweltradioaktivität sind. Da diese Schwankungen keinen nachweisbaren Einfluss auf den Gesundheitszustand der Bevölkerung haben, darf vermutet werden, dass Abgaben mit noch geringerer Wirkung ebenfalls keine nachweisbaren Schädigungen verursachen. Die rechts stehende Abbildung soll der Veranschaulichung dienen. Die Flächen zeigen die Belastung durch die Abgabe radioaktiver Stoffe in die Umwelt der Neutronenquelle BER II in Berlin-Wannsee im Vergleich zur theoretischen Belastung bei Ausschöpfung der genehmigten Abgabewerte oder des rechtlich höchstens zulässigen Genehmigungswertes und zur Belastung aus natürlichen Quellen. Die aus medizinischen und Forschungsanwendungen stammenden oder bei dem bestimmungsgemäßen Betrieb von Kernanlagen in die Umwelt abgegebenen Mengen radioaktiver Stoffe liegen deutlich unterhalb der festgelegten Grenzwerte und sind entsprechend zu vernachlässigen. 0,01 mSv entspricht der Belastung durch eine Röntgenaufnahme des Brustkorbs oder einen Transatlantikflug.
Das Projekt "KASANDRA: Die Dynamik der ozeanischen Spurenstoffe im Erdsystem von den Quellen bis zu den marinen Senken und deren Einfluss auf das Klimageschehen der Erde" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Ozeanforschung Kiel (GEOMAR) durchgeführt. Das Ziel des KASANDRA Antrages ist es hochauflösende Isotopenverhältnisse radioaktiver, radiogener und stabiler Elemente an einem neuartigen Thermionen-Massenspektrometer (TIMS) und einem Plasma-Massenspektrometer (MC-ICP-MS) zu bestimmen, um das Wissen über die biogeochemischen Prozesse, Stoffflüsse und Transportwege von den kontinentalen Quellen bis hin zu den marinen Senken im heutigen, als auch im Ozean der Vergangenheit zu verbessern. Dies ist wichtig, da die Ergebnisse Rückschlüsse auf gesellschaftlich relevante Prozesse an den Plattenränder und der Verteilung von Erdbeben, über biologische Prozesse und Nährstoffverteilung, sowie über die Verteilung und den Chemismus submariner silikatischer als auch gasförmiger Lagerstätten erlauben.
Das Projekt "Sub project: SE-Konzentraten und Ligandensynthese" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Leipzig, Institut für Anorganische Chemie durchgeführt. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist das systematische Design und Herstellung innovativer makrocyclischer Verbindungen mit maximal 3 Synthesestufen. Diese Käfigverbindungen sollen mittels funktioneller organischer Gruppen zur selektiven Abtrennung radioaktiver Elemente (Th, U) als auch zur Separation einzelner Seltener Erden voneinander eingesetzt werden. Da bisherige Trennungsmethoden zu unselektiv waren und die Gewinnung einzelner Seltener Erden nur mit sehr vielen Trennschritten erreicht wurde. Die Entstrahlungseffizienzen bei der Wechselwirkung der Calixarene mit U/Th werden mit klassischer Analytik bestimmt. Um die Abtrennung einzelner Lanthanoiden und Actinoiden zu unterscheiden, kommt die Radiotracertechnik zur Quantifizierung zum Einsatz. Dafür sollen im Projekt aus Modellsystemen und aus realen Proben mit den neu entwickelten Calixarenen mit Tracerverfahren effektive Abtrennungsverfahren von U und Th und anschließender elementselektive Separation der Seltenen Erden entwickelt werden, zunächst im Labormaßstab. Es folgen verfahrenstechnische Untersuchungen mit Mixer-Settlern im halbtechnischen und industriellen Maßstab. Eine Machbarkeitsstudie soll die wirtschaftlichen und technischen Erfolgsaussichten herausarbeiten. Das Marktpotenzial für Seltene Erden wird als groß angesehen, da sie für die Hochtechnologie weiterhin unentbehrlich sind. Die steigende Nachfrage für reine Seltene Erden ergibt ein hohes Marktpotenzial für die hochselektiven Calixarene als Extraktionsmittel. Dazu kommt ein potenziell entstehender Wettbewerbsvorteil, der im Falle der Produktion und des Vertriebs eines neuen Extraktionsmittels auf Calixaren-Basis durch den Partner BASF SE sowie den u.a. auf SE-spezialisierten Anlagenbauer CMI UVK GmbH zu einem verbesserten Marktzugang zu Herstellern von SE-Konzentraten inner- und außerhalb Chinas führt und über Multiplikatoren wie die Rohstoffallianz an die deutsche Industrie weitergegeben werden kann.
Das Projekt "Untersuchungen zur radiologischen Emission der Uran-Tailings, Teilthema: Migration und biogener Transfer von Radionukliden im System Pflanze-Boden (IAA Schneckenstein)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Fachrichtung Forstwissenschaften, Institut für Allgemeine Ökologie und Umweltschutz durchgeführt. Es wurde die Mobilisierung, der Transport und die Bioakkumulation von radioaktiven und nicht radioaktiven Elementen im Boden- und Pflanzenpfad auf rekultivierten industriellen Absetzanlagen (IAA, Tailing) der Uranerzaufbereitung analysiert. Dazu wurden Proben von Interstititalwaessern, Pflanzen und Bodenprofilen auf 'hot spots' gewonnen und mittels ICP-Massenspektrometrie und Gamma-Spektrometrie analysiert. Hervorzuheben ist, dass ueber den Wasserpfad bevorzugt Uranverbindungen ausgetragen werden. Die Austraege duerfen strahlenschutzrechtlich relevant sein. Uran und Nuklide der Zerfallsreihen werden in Boden- und Pflanzenkompartimenten aufgereichert. Ueber den Transpirationsstrom werden Radon und Schwerelemente in die Pflanzen und organischen Auflagen transportiert. Dabei kann eine 226 Ta- und 210 Pb-Aufreicherung stattfinden. Sie ist im Holz am geringsten und eine forstliche Nutzung des Holzes ist moeglich. Bei einer Trockenlegung des Tailings im Zuge einer Sanierung muss mit einem verstaerkten Transfer ueber den Biopfad gerechnet werden. Es werden abschliessend Empfehlungen zur Gefahrenabwehr ueber den Wasserpfad ueber 'gesteuerte Feuchtgebiete' gegeben.
Das Projekt "Vorhaben: Teilprojekt 2b" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Angewandte Physik durchgeführt. Altersbestimmungen stellen eine wesentliche Grundlage für die Interpretation der quartären Umweltdynamik dar. Das Projekt beinhaltet die Erarbeitung geochronometrischer Daten für verschiedene Teilbereiche des Gesamtprojektes 'Kohlenstoff im Permafrost' auf der Basis von Lumineszenz-Altersbestimmungsmethoden. Datiert werden Permafrostsedimente. Das erfordert Grundlagenuntersuchung zu datierungsrelevanten Parametern in Permafrostablagerungen (Radionuklidgeochemie, Lumineszenzstabilität u.a.) mit einem hohen analytischen Aufwand. Die Ergebnisse sollen sich in entsprechenden methodischen Weiterentwicklungen niederschlagen, die zu verbesserten Lumineszenz-Altern von solchen Ablagerungen führen, die sich insbes. durch ein höherer Genauigkeit auszeichnen, als bisher erreichbar war. Als Grundgrößen der Lumineszenzdatierung sollen die Lumineszenz von Quarz und Feldspat als Messgröße der akkumulierten Strahlungsdosis und die Radionuklide im Sediment als Messgröße des natürlichen Strahlungsfeldes systematisch untersucht werden. Wesentliche, bisher nur phänomenologisch erkannte Einflussgrößen im Permafrost sollen durch detaillierte Analyse und Experimente aufgeklärt und möglichst quantifiziert werden. Einzelkorn-Datierungen mit verschiedenen Lumineszenzverfahren sollen sowohl das Problem von unzureichender Bleichung bei der primären Ablagerung als auch umlagerungsbedingter Dosisinhomogenitäten näher untersuchen bzw. deren Vorteile sollen für Isochronenmethoden nutzbar gemacht werden.
Das Projekt "Teilprojekt: Machbarkeit und Nachhaltigkeit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von CMI UVK GmbH durchgeführt. Ziel des geplanten Forschungsvorhabens ist das systematische Design und Herstellung innovativer makrozyklischer Verbindungen (Calixarene) mit maximal 3 Synthesestufen. Diese Käfigverbindungen sollen mittels funktioneller organischer Gruppen zur selektiven Abtrennung radioaktiver Elemente (Th, U) als auch zur Separation einzelner Seltener Erden (SE) voneinander eingesetzt werden. Das ist neu, da bisherige Trennungsmethoden zu unselektiv waren und die Gewinnung einzelner SE nur mit sehr vielen Trennschritten erreicht wurde. Die Entstrahlungseffizienzen bei der Wechselwirkung der Calixarene mit U und Th werden mit klassischer Analytik bestimmt. Um die Abtrennung einzelner Lanthanoiden und Actinoiden zu unterscheiden, kommt die Radiotracertechnik zur Quantifizierung zum Einsatz. Dafür sollen im Projekt aus Modellsystemen und aus realen Proben mit den neu entwickelten Calixarenen mit Tracerverfahren effektive Abtrennungsverfahren von U und Th und anschließender elementselektive Separation der SE entwickelt werden, zunächst im Labormaßstab. Es folgen verfahrenstechnische Untersuchungen mit Mixer-Settlern im halbtechnischen und industriellen Maßstab. Eine Machbarkeitsstudie soll die wirtschaftlichen und technischen Erfolgsaussichten herausarbeiten. Das Marktpotenzial für SE wird als sehr groß angesehen, da sie für die Hochtechnologie weiterhin unentbehrlich sind. Die steigende Nachfrage für reine SE ergibt ein hohes Marktpotenzial für die hochselektiven Calixarene als Extraktionsmittel. Dazu kommt ein potenziell entstehender Wettbewerbsvorteil, der im Falle der Produktion und des Vertriebs eines neuen Extraktionsmittels auf Calixaren-Basis durch den Partner BASF SE sowie den u.a. auf SE-spezialisierten Anlagenbauer CMI UVK GmbH zu einem verbesserten Marktzugang zu Herstellern von SE-Konzentraten inner- und außerhalb Chinas führt und über Multiplikatoren wie die Rohstoffallianz an die deutsche Industrie weitergegeben werden könnte.
Das Projekt "Beitraege zur natuerlichen und anthropogenen Stoffdispersion im Osterzgebirge - Quellen und Senken im Oekosystem zwischen Erzgebirgs-Kamm und Talsperre Malter" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Geologie und Dynamik der Lithosphäre durchgeführt. Im Osterzgebirge sind sichtbare Schaedigungen des Oekosystems durch Stoerungen des natuerlichen Stoffhaushaltes zu beobachten. Ursachen dafuer sind: Natuerliche Quellen aus geogener Mineralisation (Strahlung radioaktiver Elemente aus Vererzungen) Altlasten aus der jahrhundertealten Bergbaugeschichte, Eintraege von Luftschadstoffen und der juengeren Nutzung durch Landwirtschaft und Kommunen, Bergbau, letztere vor allem in Verbindung mit dem Uranbergbau der Wismut AG und der Industrie. Die Analyse von ersten Stichproben aus Gewaessern, von Bachfaunen und von Sedimenten zeigt deutliche Anomalien, die nicht monokausal zu erklaeren sind. Ziel der interdisziplinaeren Arbeiten (Geologie, Geochemie, Limnologie) soll es sein, in einem typischen Gebiet beispielhaft Stoffeintraege aus lokalen, regionalen und ueberregionalen Quellen zu erfassen und deren Transportwege und Senken im System aufzufinden (Luftpartikel, Boeden, Gewaesser, Lebewesen, Sedimente). Dabei soll beispielhaft die oekosystemare Bedeutung der ermittelten Stoffdispersion untersucht werden.
Das Projekt "Integrierte geophysikalische Untersuchungen von radiogen gefaehrdeten Altlasten und zur Auswahl neuer Deponiestandorte" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität (TU) Bergakademie Freiberg, Institut für Geophysik und Geoinformatik durchgeführt. Für die Untersuchungen waren die Abraumhalden des Uranbergbaus im Westerzgebirge vor allem in bezug auf eine Mobilisierung radioaktiver Elemente innerhalb des Haldenkörpers und deren Transport ins Grundwasser von großem Interesse. Das Ziel der ober-flächengeophysikalischen Erkundungsarbeiten war der Nachweis physikalischer Wirkungen von radioaktiven Elementen und die Erfassung solcher Zonen, die eine Migration aus der Halde gestatten. Ein weiteres Untersuchungskriterium galt der geologischen Barriere im Untergrund bezüglich einer Eingrenzung des vermuteten Stofftransports. Das Untersuchungsgebiet umfaßte mehrere kleine Halden des Altbergbaus westlich von Schneeberg-Neustädtel. Das Hauptinteresse richtete sich auf die Halde 'Junge Kalbe', die bereits einer geochemischen Analyse durch Glänzer 1994 unterzogen wurde. Die Gesteine des Gebietes sind Phyllite, die nur über eine sehr geringe Klüftungsfreundlichkeit verfügen. Das Haldenmaterial besteht vorwiegend aus Phylliten, Gangmaterial der BiCoNi-Formation und Oxydationsprodukten. Der Boden ist nur flachgründig ausgebildet und besitzt eine lehmige Beschaffenheit. Das Gelände fällt mit ca. 4 nach Nordosten ab. In Abhängigkeit von der Morphologie waren zwei Möglichkeiten der Migration radioaktiver Elemente mit dem Grundwasser zu betrachten: einerseits der oberflächennahe Abfluß längs des Reliefs und andererseits der Abfluß in Kluft- und Störungszonen. Dazu wurden zwei Parallelprofile (Länge 500 m, Abstand 20 m), die sowohl den Aufstrom- als auch den Abstrombereich der Halde erfaßten, im größten Geländegefälle eingemessen. Auf beiden Profilen wurden geothermische und -spektrometrische Messungen durchgeführt. Ein drittes Profil für die Spektrometrie wurde in der Abzugsrösche der Fundgrube 'Gesellschaft' aufgenommen. Als drittes Verfahren kamen Radonmessungen der Bodenluft zum Einsatz. Für die Untersuchung des Migrationsprozesses war weiterhin eine separate Analyse lithologischer und tektonischer Parameter erforderlich. Deshalb wurden ausgehend von den Meßergebnissen sowie den geologischen Verhältnissen einfache Modellrechnungen vorgenommen, um die Transportverhältnisse im Untersuchungsgebiet anhand der Wärmeausbreitung zu erfassen.