RCM Institut für Radiochemie der TUM

Kolloide und Migration

Kolloidchemie von Actiniden in natürlichen aquatischen Systemen

Der Umgang mit nuklearem Abfall ist nicht nur ein wichtiges Hindernis zur friedlichen Nutzung von Kernenergie. Auch beim Verzicht auf Kernenergie, bleibt er eine primäre Aufgabe der nächsten Generationen. Die Langzeitsicherheit der Endlagerung kann nur gewährleistet werden, wenn sie von Grundlagenforschung über die aquatische Chemie von den langlebigen Actiniden (Pu, U, Am etc.) unterstützend begleitet wird. Weltweit wird in diesem Zusammenhang die Chemie und Migrationsverhalten von Actiniden in die Geosphäre untersucht. Im RCM-TUM befassen wir uns insbesondere mit dem Einfluß von natürlichen aquatischen Kolloiden auf die Migration von Actiniden.

Anorganische und organische Kolloide, die überall im Grundwasser vorhanden sind, sind einerseits eine Voraussetzung für die Bioverfügbarkeit von lebensnotwendigen natürlichen Spurenelementen. Andererseits stellen diese Nanopartikel (< 100 nm) eine potentielle Gefahr dar, falls sie Spuren von Actiniden in sich tragen, die auf diese Weise mobilisiert, in die Biosphäre gelangen würden. Es ist jedoch sehr wenig darüber bekannt, wie die aquatischen Kolloide entstehen, wie sie die natürlichen und vor allem künstlich aus atomaren Spaltung entstandenen Elemente inkorporieren, wie stabil sie sind, und mit welcher Geschwindigkeit sie sich in und mit dem Grundwasser bewegen können. Grund dafür ist, daß die Erforschung von sehr kleinen Teilchen in extrem geringen Konzentrationen und in Kombination mit Tracermengen an radioaktiven Substanzen ein hochentwickeltes Instrumentarium benötigt, das teilweise erst eigens zu diesem Zweck in den letzten Jahren entwickelt wurde. Methoden basierend auf Radiometrie, Lasertechnologie, Synchrotronstrahlung, etc. kommen zum Einsatz. Aus diesem Grund arbeiten wir mit verschiedenen anderen Institutionen im In- und Ausland zusammen.

Unsere Grundlagenforschung wird sowohl vom BMWi (Deutsches Bundesministerium für Wirtschaft und Industrie) als auch von der Europäischen Gemeinschaft seit vielen Jahren finanziell unterstützt. Sie bietet Doktoranden sehr interessante Themen, die nicht nur die sichere Behandlung und Endlagerung von radioaktiven Abfällen dienen, sondern auch auf dem Gebiet der Biochemie, Pharmazie, Medizin sowie Ingenieurwesen von großer Bedeutung sind.

Veröffentlichungen

[1] M.A. Kim, P.J. Panak, J.I. Yun, J.I. Kim, R. Klenze, K. Köhler: „Interaction of actinides with aluminosilicate colloids in statu nascendi, Part I: Generation and characterization of actinide(III)-pseudocolloids“; Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 216 (2003) 97-108.

[2] P.J. Panak, M.A. Kim, J.I. Yun, J.I. Kim: „Interaction of actinides with aluminosilicate colloids in statu nascendi, Part II: Spectroscopic speciation of colloid-borne actinides(III); Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 227 (2003) 93-103.

[3] P.J. Panak, P. Loiseau, K. Dardenne, J. Rothe, M. A. Denecke, R. Klenze, M. A. Kim, J. I. Kim, Th. Fanghänel: “Interaction of Eu(III) with silica and aluminosilicate colloids in statu nascendi, ANKA/FZK, Annual Report 2003 (2003) 51-52.

[4] M.A. Kim, P.J. Panak, J.I. Yun, A. Priemyshev, J.I. Kim: “Interaction of actinides with aquatic colloids and generation of actinide pseudocolloids”; Annual Rep. BMWA (2003).

[5] M.A, Kim, P.J. Panak, J.I. Yun, A. Priemyshev, J.I. Kim: “Interaction of actinides with aquatic colloids and generation of actinide pseudocolloids; IAEA Waste Management Research Abstracts (WMRA), Vol. 28, Abstract No. 4959, International Atomic Energy Agency, IAEA (2003).

[6] M. A. Kim, P.J. Panak, J.I. Yun, J.I. Kim: “Aquatic colloids of actinides. How are they generated under natural aquifer conditions?”, AIP Conference Proceedings 673, 93-94.

[7] P.J. Panak, M.A. Kim, J.I. Yun, R. Klenze J.I. Kim: ”Interactions of actinides with hydroxyaluminosilicate colloids in statu nascendi”, 82. Jahrestagung der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft, gemeinsame jahrestagung der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft und der Deutschen Ton- und Tonmineralgruppe, Karlsruhe, September 19-22, 2004: Kurzfassungen der Vorträge und Posterberichte der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft, No.1 (2004) 103 (Beihefte zum European Journal of Mineralogy, 16 (2004).

[8] P.J. Panak, M.A. Kim, R. Klenze, J.I. Kim, Th. Fanghänel: “Complexation of Cm(III) with aqueous silicic acid”: Radiochim. Acta, 93 (2005) 133-139.

[9] M.A. Kim, P.J. Panak, J.I. Yun, A. Priemyshev, J.I. Kim: „Interaction of actinides with aluminosilicate colloids in statu nascendi, Part III: Colloid formation from monosilanol and polysilanol“; Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 254 (2005) 137-145.

[10] J.I. Yun, M.A. Kim, P.J. Panak, J.I. Kim, Th. Fanghänel: “Formation of aquatic Th(IV) colloids and stabilization by interaction with Cm(III)/Eu(III), accepted by the Journal of Physical Chemistry B (2005).

[11] D. Breban, P.J. Panak, K. Dardenne, J. Rothe, M.A. Denecke, M.A. Kim, J.I. Kim, Th. Fanghänel: „Interaction of U(VI) with silica and aluminosilicate colloids in statu nascendi”: ANKA/FZK Annual Report 2005 (2005).

[12] M.A.Kim, P.J. Panak, J.I. Yun, A. Priemyshev, J.I. Kim: “Interaction of tetravalent actinides with aluminosilicate colloids: Generation of Th-pseudocolloids”, in preparation (2006).

[13] M.A. Kim, P.J. Panak, D.C. Breban, A. Priemyshev, J.I. Yun, J.I. Kim, Th. Fanghänel: “Interaction of actinides(III) with aluminosilicate colloids in statu nascendi, Part IV: Influence of humic acid”, in preparation (2006).