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Basic Nuclear Chemistry Research: A Building Block in the Safe Management of Radioactive Waste Nuklearchemische Grundlagenforschung: Baustein für eine sichere Entsorgung radioaktiver Abfälle


Basic nuclear chemistry research provides building blocks covering various aspects of nuclear waste management:rn(1) Within the demonstration of long-term safety of a repository for radioactive waste, it covers credible scenarios in which a contact of water and the respective waste form is assumed. Over the past few years, significant progress has been made in elucidating relevant chemical/geochemical processes. Thus, research performed over the past few years about the behavior of spent nuclear fuel has shown that, unlike earlier assumptions, corrosion of the waste matrices under oxidizing repository conditions can almost be excluded. In the presence of a corroding cask, many radionuclides are reduced to sparingly soluble or highly sorb-ent compounds, and the corrosion rate of the fuel proper is lower in the relevant scenarios than assumed so far. In a similar way, this applies to radionuclide releases from cemented low and intermediate-level radioactive waste. In the meantime, also processes have been understood much better which give rise to radionuclide retention in host rock, such as argillaceous rock. This has led to the development of geo-chemical models able also to take into account changes in geochemical conditions and resulting in conservative assumptions being relaxed.rn(2) Various partitioning & transmutation (P&T) processes are currently under intense international discussion in an effort to separate selectively minor actinides (Am, Cm, Np) from the nuclear fuel for subsequent transmutation.Even if a P&T process were to become reality, a repository would still be needed. However, the share especially of longlived radiotoxic transuranium elements in the waste could be reduced by several orders of magnitude. Liquid-liquid extraction processes using highly selective extraction ligands, which are based on the existing technical-scale PUREX process, have reached a most advanced state. In addition, some countries also study electrochemical processes employing molten salt. Research is conducted into the development and improvement of extractands, extraction processes, but also to improve knowledge of the molecular aspects of chemical reactions.%Nuklearchemische Grundlagenforschung liefert Bausteine zu verschiedenen Aspekten der nuklearen Entsorgung: 1) Im Rahmen des Langzeitsicherheitsnachweisesfür ein Endlagerfür radioaktive Abfälle befasstsie sich mit denkbaren Szenarien, die einen Wasserkontakt mit der jeweiligen Abfallform unterstellen. In den letzten Jahren wurden signifikante Erkenntnisfortschritte zu relevanten chemischen/geochemischen Prozessen erzielt. So haben die in den letzten Jahren durchgeführten Forschungsarbeiten zum Verhalten von abgebranntem Kernbrennstoff - im Gegensatz zu früheren Annahmen - deutlich gemacht, dass eine Korrosion der Abfallmatrizes unter oxidierenden Bedingungen im Endlager nahezu ausgeschlossen werden kann. In Gegenwart eines korrodierenden Behälters werden viele Radionuklide zu schwerlöslichen oder stark sorbierenden Verbindungen reduziert und die Korrosionsrate des Brennstoffs selbst ist für relevante Szenarien niedriger als bislang angenommen. Ähnliches gilt für die Radionuklidfreisetzung aus zementierten schwach- und mittelradioaktiven Abfällen. Auch das Verständnis von Prozessen, die zu einer Radionuklidrückhaltung in Wirtsgesteinen wie z.B. Tongestein führen, wird mittlerweile wesentlich besser verstanden. Dies führte zur Entwicklung geochemischer Modelle, die auch Änderungen in geochemischen Bedingungen berücksichtigen können und zu einem Abbau konservativer Annahmen führen können. Unterschiedliche Partitioning&Transmu-tation(P&T)-Prozesse werden derzeit international intensiv diskutiert, um minoreActi-niden (Am, Cm, Np) selektiv aus dem Kernbrennstoffabzutrennen und anschließend zu transmutieren. Bei einer Realisierung eines P&T-Verfahrens wäre dennoch ein Endlager erforderlich. Allerdings könnte der Anteil insbesondere an langlebigen radiotoxischen Transuranelementen im Abfall um Größenordnungen reduziert werden. Flüssig-flüssig-Extraktionsverfahren mit hochselektiven Extraktionsliganden, angelehnt an den bereits großtechnisch betriebenen PUREX-Prozess, sind am weitesten fortgeschritten. Daneben werden in einigen Ländern auch elektrochemische Verfahren in Salzschmelzen untersucht. Forschungsarbeiten betreffen die Entwicklung und Verbesserung von Extraktanden, Extraktionsprozessen aber auch ein verbessertes molekulares Verständnis chemischer Reaktionen.......

【作者名称】: Horst Geckeis, Bernhard Kienzier, Klaus Gompper
【作者单位】: Karlsruher Institut für Technologie Institut für Nukleare Entsorgung, Campus Nord Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen, Karlsruher Institut für Technologie Institut für Nukleare Entsorgung, Campus Nord Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen, Karlsruher Institut für Technologie Institut für Nukleare Entsorgung, Campus Nord Hermann-von-Helmholtz-Platz 1 76344 Eggenstein-Leopoldshafen
【关 键 词】: Basic Nuclear Chemistry Research: A Building Block in the Safe Management of Radioactive Waste Nuklearchemische Grundlagenforschung: Baustein für eine sichere Entsorgung radioaktiver Abfälle
【期刊名称】: ATW
【期刊论文数据库】: [DBS_Articles_01]
【期刊论文编号】: 108,463,433
【摘要长度】: 4,487
【上篇论文】: 外文期刊 - Assessment of the Standard EPR™ Reactor against the European Utility Requirements (EUR) Analyse de la conformité du réacteur EPR™ standard par rapport aux exigences EUR
【下篇论文】: 外文期刊 - Combustibles pour réacteurs à eau sous pression : retour d'experience d'EDF

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