Das Projekt "Teilprojekt F" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Potsdam, Institut für Chemie, Professur für Physikalische Chemie durchgeführt. Die Universität Potsdam (Physikalische Chemie, UPPC) wird Laser-basierte optische Verfahren zur Bearbeitung der im Verbund 'Geochemische Radionuklidrückhaltung an Zementalterationsphasen' definierten Arbeitspakete AP1 - AP4 einsetzen bzw. (weiter)entwickeln. Ziel der durchgeführten Arbeiten besteht in der Entwicklung analytischer, optischer Methoden, die sich nutzen lassen, ein weitreichendes molekulares Prozessverständnis der Wechselwirkung von Actinoid-Ionen (bzw. Lanthanoid-Ionen als Analoga) mit Mineralphasen, wie Bentonit, Tongestein und Zementalterationsphasen zu erlangen. Hierfür lässt sich besonders die intrinsische Lumineszenz von Lanthanoiden nutzen, da diese sich charakteristisch infolge einer geänderten chemischen Umgebung in der spektralen und zeitlichen Dimension ändert. Mit Hilfe moderner, ortsauflösender Schwingungsspektroskopie (wie Raman-Mikroskopie und SFG-Spektroskopie) lassen sich andererseits die interessierenden Wechselwirkungen auch aus Sicht der Mineralphase beobachten. Hier sind speziell Änderungen in der Schwingungssignatur von funktionellen Gruppen an Grenzflächen von Interesse. Bei den Untersuchungen werden die endlagerrelevanten Umgebungsparameter wie Temperatur, Ionenstärke und pH-Wert berücksichtigt werden. Die Auswahl der verschiedenen Systembestandteile bzw. -parameter ist an das Endlagerkonzept NORD angepasst. Dabei werden in der Konzeption der Experimente zwei Teilbereiche im Endlager betrachtet: i) die Endlagerkomponente Zement (Bohrlochverschluss) am Übergang zum Buffer und ii) der Zement des Betons (als Außenliner) mit Übergang zum Tongestein. In AP1 wird die Speziation von Eu(III) an CSH-Phasen mittels TRLFS und Schwingungsspektroskopie untersucht. In AP2 werden Laser-spektroskopische Verfahren zur Untersuchung von Opalinuston und Ca-Bentonit-Oberflächen unter hyperalkalinen Bedingungen und hohen Ionenstärken angewandt. In AP4 werden optische Methoden für die ortsaufgelöste Speziation auf Oberflächen (weiter)entwickelt.
Das Projekt "Teilvorhaben: Akustische Messverfahren" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Hochschule Zittau,Görlitz, Institut für Prozeßtechnik, Prozeßautomatisierung und Meßtechnik durchgeführt. Das Gesamtziel des Vorhabens besteht in einer Bewertung verschiedener physikalischer Messprinzipien, Verfahren und Methoden zur nichtinvasiven Überwachung des Zustandes des Inventars von TLB bei verlängerter Zwischenlagerung. Damit sollen Möglichkeiten eruiert werden, Veränderungen der Brennelemente bzw. der aufnehmenden Behälterstrukturen über sehr lange Zeiträume von mehreren Jahrzehnten erkennen zu können, ohne die Behälter zu öffnen. Mit einem geeigneten Verfahren oder einer Verfahrenskombination könnte damit ein wichtiger Beitrag zur Langzeitsicherheit zwischengelagerter hochradioaktiver Abfälle geleistet werden, da mit einem solchen Verfahren Aussagen über die Transport- und Konditionierungsfähigkeit der Abfälle vor Verbringung im Endlager möglich wären. Das Verbundvorhaben ist in die folgenden 10 Arbeitspakete gegliedert (Bearbeitungsmonate in Klammern): AP1: Allgemeine Analyse des Standes von Wissenschaft und Technik (M1-6, TUD, HSZG) AP2: Methodenscreening für Strahlungsemission, Myonen und Thermographie (M5-12, TUD) AP3: Methodenscreening für Schwingungsspektroskopie (M5-12, HSZG) AP4: Analysen zum Gamma- und Neutronenstrahlungsfeld mittels Monte-Carlo-Simulation (M13-M33, TUD) AP5: Monte-Carlo-basierte Analysen zur Bewertung der Myonen-Radiographie (M13-M33, TUD) AP6: FEM-Analysen zur Bewertung der Thermographie (M13-M33, TUD) AP7: Entwicklung von Zustandserkennungsmethoden für multimodale Behälterüberwachungsdaten (M13-M33, HSZG) AP8: Experimentelle Analysen für Gammastrahlung und Thermographie (M13-M33, HSZG) AP9: Experimentelle Analysen zur Schwingungsspektroskopie (M13-M33, HSZG) AP10: Entwicklung von Verfahrenskonzepten zur Behälterüberwachung (M31-M36,TUD, HSZG).
Das Projekt "Bestimmung von Phosphatformen in Böden sowie Detektion von Uran, Thorium und Chrom (VI) in P-Düngemitteln mittels Raman und Synchrotron Infrarot Spektroskopie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Monash University, School of Chemistry durchgeführt. Phosphor ist essentiell für alle Lebensformen. Es wird benötigt für den Stoffwechsel-Prozess und ist Bestandteil der DNA. Aus diesem Grund wird Phosphor in Form von Phosphaten in der Düngemittelindustrie eingesetzt. Früher würden dafür Düngemittel auf der Basis von Rohphosphaten verwendet. Heutzutage, mit schwindenden Rohphosphat-Ressourcen, gewinnen Recycling-Phosphatdüngemittel aus Abwasserströmen an Bedeutung. In diesem Forschungsprojekt sollen die Phosphat-Formen im Boden mittels Mikro-Raman und Synchrotron-Strahlung Infrarot Mikrospektroskopie für eine ressourcenschonende Düngung in der Zukunft bestimmt werden. Des Weiteren sollen ebenfalls Dünger-Boden Reaktionen der Recycling-Phosphate analysiert werden um die Eigenschaften der zukünftigen Düngemittel zu verbessern. Die Resultate dieser Forschung sind wichtig, da neben den Phosphatformen im Düngemittel auch die des Bodens für ein gutes Wachstum der Pflanzen von Bedeutung ist. Dadurch leistet dieses Forschungsvorhaben einen Beitrag dazu, dass die Düngemittelindustrie nicht mehr von Rohphosphat exportierenden Ländern abhängig ist da Recycling-Phosphate aus den lokalen Kläranlagen gewonnen werden können. Im Gegensatz zu den neuen Recycling-Phosphaten enthalten Dünger auf der Basis von Rohphosphaten Uran, Thorium und Chrom (VI) welche über die Nahrungskette in den menschlichen Körper gelangen können. Um Verbindungen dieser Elemente zu bestimmen sind schnelle Analysenmethoden nötig die in diesem Projekt auf der Basis von Schwingungsspektroskopie entwickelt werden.