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Ansprechpartner
Dr. Silvia Stumpf
Projektträger Karlsruhe (PTKA-WTE)

Tel.: +49 721 608-23241

Fax: +49 721 608-923241

Email: silvia stumpfVmz0∂kit edu

Forschung zur nuklearen Entsorgung

Bei der Erzeugung von Energie durch Kernspaltung fallen abgebrannte Brennelemente an, die neben Plutonium und Uran noch Spaltprodukte und die Transuranelemente Neptunium, Americium und Curium enthalten. In Deutschland werden bis zur Beendigung der Kernenergienutzung und anschließendem Rückbau der Kernkraftwerke ca. 290.000 Kubikmeter schwach- und mittelaktive Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung und zwischen 30.000 und 40.000 Kubikmeter mittel- und hochaktive Abfälle mit relevanter Wärmeentwicklung anfallen.

Durch die in Deutschland favorisierte Option der Endlagerung aller Arten radioaktiver Abfälle ist sicherzustellen, dass eine Mobilisierung dieser Stoffe und ein Eintrag in die Biosphäre selbst für sehr lange Zeiträume auszuschließen ist. Für hochradioaktive Abfälle mit hoher Radiotoxizität, Wärmeentwicklung und z.T. langen Halbwertszeiten ist dies von besonderer Relevanz und eine große wissenschaftlich-technische Herausforderung.

Zu folgenden Themenbereichen sollen Forschungsvorhaben gefördert werden: 

Forschung zur nuklearen Entsorgung

Bei der Erzeugung von Energie durch Kernspaltung fallen abgebrannte Brennelemente an, die neben Plutonium und Uran noch Spaltprodukte und die Transuranelemente Neptunium, Americium und Curium enthalten. In Deutschland werden bis zur Beendigung der Kernenergienutzung und anschließendem Rückbau der Kernkraftwerke ca. 290.000 Kubikmeter schwach- und mittelaktive Abfälle mit vernachlässigbarer Wärmeentwicklung und zwischen 30.000 und 40.000 Kubikmeter mittel- und hochaktive Abfälle mit relevanter Wärmeentwicklung anfallen.

Durch die in Deutschland favorisierte Option der Endlagerung aller Arten radioaktiver Abfälle ist sicherzustellen, dass eine Mobilisierung dieser Stoffe und ein Eintrag in die Biosphäre selbst für sehr lange Zeiträume auszuschließen ist. Für hochradioaktive Abfälle mit hoher Radiotoxizität, Wärmeentwicklung und z.T. langen Halbwertszeiten ist dies von besonderer Relevanz und eine große wissenschaftlich-technische Herausforderung.

Zu folgenden Themenbereichen sollen Forschungsvorhaben gefördert werden:

 

Themen

Partitioning & Transmutation

Neue Strategien zum nuklearen Brennstoffkreislauf, die einerseits auf die Verringerung der endzulagernden langlebigen hochradioaktiven Abfälle und andererseits auf die endlagergerechte Fixierung der langlebigen Abfälle abzielen. 

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Partitioning-Prozess_schem (mehr)
Prozessmodellierung

Untersuchung und quantenchemische Modellierung radiochemischer und radiogeochemischer Prozesse.

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Mess- und Diagnosetechniken

Radioaktiver Abfall muss die jeweils gültigen Spezifikationen und Annahmebedingungen erfüllen, die von den zuständigen nationalen Aufsichtsbehörden für die Zwischen- und Endlagerung festgelegt werden. Die Einhaltung der Annahmebedingungen ist nachzuweisen.

Abfallcharakterisierung bezeichnet die Ermittlung der endlagerrelevanten Eigenschaften von Abfallgebinden. Bei der Charakterisierung oder der Produktkontrolle radioaktiver Abfälle finden vorzugsweise zerstörungsfreie Messverfahren für die Bestimmung relevanter Parameter oder für die Überprüfung von deklarierten Aktivitätswerten Anwendung. In vielen Fällen ist es bereits während der Konditionierung radioaktiver Abfälle sinnvoll bzw. erforderlich, an den Rohabfällen Proben zu nehmen und zu analysieren. Oftmals können fehlende Informationen über bereits konditionierte Abfälle nur durch den Einsatz zerstörender Messverfahren ermittelt werden. In der Praxis tendiert man dazu, die zerstörenden Verfahren zur vermeiden, um die Menge an Sekundärabfällen und die Strahlenbelastung des Personals so gering wie möglich zu halten. 

 

Prozessmodellierung

Computer- bzw. Quantenchemie ist ein leistungsfähiges Werkzeug zur Untersuchung von Molekülen, Ober- und Grenzflächen auf Elektronenstrukturniveau. Verschiedene direkt mit dem Experiment vergleichbare Daten, beispielsweise Strukturen, thermodynamische Daten oder auch Schwingungsspektren können durch Lösung der quantenmechanischen Gleichungen bestimmt werden. Quantenchemische Modellierung erlaubt somit die Bereitstellung unabhängiger Informationen für die Interpretation experimenteller Daten.