UV-ToN

Untersuchungen im Labormaßstab zum Verhalten von Tongestein im Nahfeld des Einlagerungsbereiches radioaktiver Abfälle (UV-ToN)

Themengebiet: Endlagerforschung

Förderkennzeichen: 4725P10401

Projektförderung: Bundesamt für die Sicherheit der nuklearen Entsorgung (BASE)Externer Link, Wegelystraße 8, 10623 Berlin

Projektzeitraum: 03/2026 – 02/2029

Projektleitung: Prof. Thorsten Schäfer

Kontakt: Jakob Fröhlich

Projektbeschreibung

Für eine sichere tiefengeologische Endlagerung von hochradioaktiven Abfällen ist es erforderlich genaue Kenntnisse über die Eigenschaften des umgebenden Wirtsgesteins zu erlangen. Eines der in Frage kommenden Wirtsgesteine für die Endlagerung in Deutschland (neben Steinsalz und Kristallin) ist Tongestein.

Im Kanton Jura in der Schweiz wird unter Beteiligung internationaler Projektpartner das Untertagelabor Mont Terri zur Erforschung des Opalinustons im Kontext der Endlagerung hochradioaktiver Abfälle betrieben. Vor Ort werden verschiedenste Experimente direkt im Gestein (in situ) durchgeführt. Eines dieser Experimente ist das BN-Experiment (Bitumen-Nitrate-Clay Interaction) unter Beteiligung des BASE und der internationalen Projektpartner SCK CEN (Belgien), ANDRA (Frankreich), FANC (Belgien), IRSN (Frankreich) und swisstopo (Schweiz) als ausführende Stelle.

Das Langzeitexperiment BN dient dabei zur biogeochemischen Untersuchung des Einflusses von Nitrat und weiterer Zersetzungsprodukte aus bituminierten radioaktiven Abfällen auf das Transportverhalten von Radionukliden in Tongestein.

Innerhalb von UV-ToN sollen in diesem Zusammenhang deshalb folgende Aspekte näher betrachtet werden. Mit Blick auf den Transport des langlebigen Spaltprodukts ⁷⁹Se ist speziell die Oxidationsstufe entscheidend, da anionische Se-Spezies als mobil anzunehmen sind. Dabei wird die Speziation unter anderem vom vorhandenen Nitrat beeinflusst (hohe Redoxsensitivität von Selen). Auch die Rolle der mikrobiellen Gemeinschaft soll näher betrachtet werden. Weiterhin soll untersucht werden, wie sich eine In-situ-Erhöhung des pH-Wertes des Artificial Pore Waters (APW) auf die Oxidationsstufe des Selens auswirkt.

 Folgende Aspekte sollen im Rahmen des Projektes UV-ToN daher näher untersucht werden:

• Charakterisierung der faziesabhängigen Mikrobiologie im Opalinuston
• Bestimmung der Tonmineralogie der Bohrkernproben
• Variation der Versuchsbedingungen: oxisch, anoxisch
• Untersuchung des Verhaltens von - im Hinblick auf das dosisrelevante ⁷⁹Se - radiologisch inaktiven Se-Spezies unter verschiedenen Redoxbedingungen (Erhöhung des pH-Wertes)
• in Abhängigkeit von den erhaltenen analytischen Ergebnissen die Modellierung von Transportprozessen (optional)

 Die Erkenntnisse aus UV-ToN sollen insbesondere dazu genutzt werden, realitätsnahe Konzepte für die in-situ Erhöhung des pH-Wertes des Porenwassers (APW) im Rahmen des BN-Experimentes zu entwickeln, um die bio- und hydrogeochemischen Prozesse im Opalinuston besser erstehen zu können. Dies soll zu einem tieferen mechanistischen Verständnis des Verhaltens des Opalinustons auf geochemische Störungen im Kontext der Endlagerung hochradioaktiver Abfälle in Deutschland beitragen.

Methoden (Auswahl)

•  Batch-Sorptionsexperimente: Sorption von Nitrat und Selen an Tongesteinproben
• Mikrobiologische Plattenversuche: Untersuchung der mikrobiellen Gemeinschaft
• Asymmetrische-Fluss-Feldfeldflussfraktionierung (AF4): Charakterisierung der Größe und Verteilung von Tonpartikeln
• LA-ICP-MS und spICP-MS: Bestimmung der Zusammensetzung der Tonproben
• SEM/EDX: Verteilung und Vorkommen von Elementen auf Oberflächen z.B. von Tonmineralen
• XRD unter Verwendung der Rietveld-Methode: Charakterisierung der Tongesteinsproben und deren verschiedene Fazies

 Weiterführende Informationen

• Allgemeines zur Endlagersuche in DeutschlandExterner Link
• Untertagelabor Mont TerriExterner Link
  
  

 [JF1]Thorsten argued that we should add links to the methods