MOVE - iRn: Untersuchung des Mobilitätsverhaltens von Radionukliden zur Optimierung von Sanierungstechniken
Projektanfang: 15.10.2015
Projektende: 31.12.2018
Projektstand: 31.12.2018
Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) befasst sich im Rahmen ihres Beratungsauftrags auch mit der Umweltgefährdung, die von geogen erhöhter Radioaktivität (NORM - Naturally Occurring Radioactive Material) in nutzbaren Wasserressourcen ausgeht. Diese Problematik beschränkt sich nicht nur auf die Sanierung von Altlasten des ehemaligen Uranbergbaus in Sachsen und Thüringen oder in Zentralasien. Auch bei der Erkundung und Erschließung von neuen Grundwasserressourcen, beispielsweise in Burundi sowie in Nordafrika und im Nahen Osten, sind NORM ein nicht selten auftretendes Problem. Die BGR berät nationale und internationale Organisationen (z. B. BMWi, BMZ, IAEA) zu möglichen Gegenmaßnahmen in Zusammenhang mit der Mobilisierbarkeit und Migration von NORM.
Vor dem Hintergrund hat die BGR ein Forschungsprojekt zum Migrationsverhalten von Uran und Radium in Grund- und Sickerwässern initiiert. Gemeinsam mit dem Institut für Radioökologie und Strahlenschutz der Leibniz Universität Hannover werden nachstehende Fragestellungen systematisch untersucht:
1. Prognosen zum Mobilitätsverhalten von NORM werden vielfach auf Grundlage von thermodynamischen Gleichgewichtsmodellierungen und Speziesberechnungen (z. B. PHREEQC) erarbeitet. Dabei ist die in der Fachliteratur für Modellrechnungen herangezogene thermodynamische Datengrundlage teils uneinheitlich, teils inkonsistent oder selten auf dem aktuellen Kenntnisstand. Eigene Arbeiten zur Simulation des hydrogeochemischen Verhaltens von Uran und Radium zeigen, dass die verfügbaren thermodynamischen Datensätze bzgl. der enthaltenen Uran und Radium-Verbindungen sich sehr hinsichtlich Vollständigkeit und Konsistenz voneinander unterscheiden.
Vor diesem Hintergrund werden im Rahmen des Projekts die Inhalte der verfügbaren thermodynamischen Datensätze hinsichtlich der enthaltenen Uran- und Radium-Spezies systematisch untersucht, verglichen und auf Konsistenz geprüft. Der nach dieser Auswahl geeignetste Datensatz wird durch aktuelle Forschungsergebnisse ergänzt. Die Eignung des so optimierten Datensatzes wird durch vergleichende experimentelle Untersuchungen, radiochemische Analysen und Modellrechnungen verifiziert. Dabei steht eine Anwendung für Fragestellungen in oberflächennahen Grundwasserleitern im Vordergrund. So wird eine konsistente und nach gegenwärtigem Kenntnisstand optimierte Datengrundlage geschaffen, auf der künftige thermodynamische Modellrechnungen und daraus abgeleitete Prognosen zur aquatischen Mobilität von Uran und Radium aufbauen können.
Vergleichende Berechnung der Uran-Speziation mit variierendem pH-Wert in einem beispielhaften Porenwasser mit verbreiteten thermodyna-mischen Datensätzen (thermo.dat, wateq4f.dat, minteq.dat).
2. Altlasten aus dem ehemaligen Uranbergbau besitzen häufig eine nur ungenügende Abdichtung gegenüber der Umwelt, sodass kontaminierte Sickerwässer (insb. U, Ra) in die Umwelt austreten können. Die in situ-Immobilisierung von Radionukliden stellt dabei einen vielversprechenden, gering invasiven Sanierungsansatz dar, der bisher nur vereinzelt im Feldmaßstab untersucht wurde. Aufbauend auf dem im ersten Schritt verbesserten Verständnis des Mobilitätsverhaltens, werden ausgewählte Ansätze zur in situ-Immobilisierung von Uran und Radium in kontaminierten Porenwässern untersucht. Die Machbarkeit eines gering invasiven "best practice"-Ansatzes soll für relevante Fallbeispiele mit Laborexperimenten und geochemischen Modellrechnungen simuliert werden. Als Ergebnis werden Möglichkeiten und Grenzen der in situ-Immobilisierung von Uran und Radium für die Sanierung von Uran-Altlasten (z. B. Thüringen/Sachsen, Zentralasien) aufgezeigt. Damit können wertvolle Informationen für potentielle Anwendungen in einem Pilotgebiet an die Hand gegeben werden.
Partner:
Institut für Radioökologie und Strahlenschutz (IRS), Leibniz Universität Hannover
