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Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

Wenn Fässer rosten

Hochradioaktive Abfälle aus Kernreaktoren müssen über Jahrtausende von der Biosphäre isoliert werden, doch weder Stahl noch andere dafür vorgesehene Materialien können den sicheren Einschluss über solche Zeiträume garantieren. Ein wichtiges Ergebnis haben 2011 die HZDR-Wissenschaftler um Dr. Regina Kirsch und Dr. Andreas Scheinost erzielt. Sie konnten zeigen, wie Eisenminerale, die beim Rosten der Fässer als Korrosionsprodukte entstehen, das Element Plutonium binden, welches wegen seiner Langlebigkeit und Radiotoxizität besonders problematisch ist.

Handschuhboxen
Handschuhboxen schützen die Wissenschaftler bei der Arbeit mit radioaktiven Stoffen und schirmen die Proben gleichzeitig vor Einflüssen aus der Umgebung ab. Foto: Oliver Killig/HZDR

Besonderen Aufwand mussten die Forscher bei der Herstellung der Proben im Labor und deren Messung an der Rossendorf Beamline am Europäischen Synchrotron ESRF in Grenoble treiben, um die Bedingungen zu simulieren, die auch später in Endlagern herrschen werden. Insbesondere gibt es dort keinen Sauerstoff, so dass alle chemischen Prozesse unter sogenannten „anoxischen“
Bedingungen stattfinden. Andere Gruppen hatten die Reaktionen solcher hochradioaktiven Abfälle dagegen bislang unter atmosphärischen Sauerstoffkonzentrationen untersucht, weil dies technisch einfacher ist. Nun zeigten Scheinost und Kirsch, dass Plutonium unter diesen anoxischen Bedingungen stärker reduziert wird als bisher angenommen (zur Oxidationsstufe 3). Obwohl dreiwertiges Plutonium in Wasser leicht löslich ist und damit außerordentlich mobil sein sollte, wird es an der Oberfläche der Rostminerale stark gebunden und damit immobilisiert.

„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass auch durchrostende Stahlbehälter Plutonium noch zurückhalten können. Sie zeigen aber auch, dass wir weitere Untersuchungen unter realistischen Endlager-ähnlichen Bedingungen brauchen, um die Sicherheit von künftigen Endlagern bewerten zu können“, sagt Scheinost.

HZDR/Red.