Neue Methode enthüllt Zersetzungsprozesse in den Einschlussmineralien Atommüll: Strahlung degradiert Gestein schneller als erwartet - scinexx | Das Wissensmagazin
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Neue Methode enthüllt Zersetzungsprozesse in den Einschlussmineralien

Atommüll: Strahlung degradiert Gestein schneller als erwartet

Kontrollpult eines Atomkraftwerks © DOE/PNNL

Wohin mit dem Atommüll? Noch immer ist diese Frage weitestgehend ungeklärt, die Suche nach geeigneten Endlagern nur bedingt erfolgreich. Jetzt könnte eine in „Nature“ veröffentlichte Studie den Gegnern solcher Lagerung weitere Argumente liefern. Denn offenbar schädigt die Strahlung das umliegende Gestein so stark, dass innerhalb von nur 1.400 Jahren ein struktureller Zusammenbruch eintreten kann.

Ein Forscherteam der Universität von Cambridge und des Pacific Northwest National Laboratory nutzte die die Methode der Kernspintomographie (NMR), um die Auswirkungen der radioaktiven Strahlung von Plutonium auf das Mineral Zirkon zu analysieren. Nach bisherigen Theorien soll die Verschmelzung oder der Einschluss von hochradioaktiven Stoffen in Glas oder synthetischen Mineralien ihre Mobilität und damit auch ihre Gefährlichkeit deutlich herabsenken. Doch die Überlebensdauer dieser Schutzhülle scheint begrenzter als angenommen, wie die neuen Untersuchungen zeigen:

Bombardement von Alpha-Teilchen

Die radioaktiven Zerfallsprozesse im Inneren der künstlichen Kristalle setzen winzige atomare Partikel, die so genannten Alpha-Teilchen frei, die wie ein Dauerfeuer das umgebende Material langsam aber sicher zerstören. „Schon nach rund 210 Jahren kann dies zu einem Verlust der Stabilität und letztlich zu Rissen im Mineral führen – lange bevor die Strahlung im Inneren auf sichere Werte abgeklungen ist“, erklärt Ian Farnan, Forscher an der Universität Cambridge und Leiter der Studie.

Allerdings, so erklärt auch sein Kollege William J. Weber, haben die Forscher die Rissbildung bisher nicht genauer untersucht. Immerhin könne auch die amorphe oder strukturell degradierte natürliche Form des Zirkons in der Natur Millionen von Jahre intakt überdauern. Einige Materialwissenschaftler gehen davon aus, dass es möglicherweise gelingen könnte, eine Schutzhülle zu erzeugen, die sich nach solchen Einwirkungen der Alphateilchen von selbst wieder repariert und so länger standhält. Die jetzt von den Wissenschaftlern entwickelten neuen Analysemethoden könnten die Entwicklung solcher Stoffe in Zukunft erleichtern.

Langzeitverhalten nahezu unbekannt

„Zurzeit haben wir nur sehr wenige Methoden, die uns zeigen, wie sich Materialien über die extrem langen Zeiträume hinweg verhalten, über die wir hier sprechen“, erklärt Farnan. „Unsere neue Studie ändert das. Wir schlagen vor, größere Anstrengungen zu unternehmen um eine stabile und haltbarere Atommüll-„Verpackung“ zu finden, bevor die Stoffe unter die Erde gebracht werden und wir versuchen müssen, ingenieurstechnische Lösungen zu finden. Die Methode gibt uns eine neue Forschungsperspektive, sie stellt aber auch die Frage, wie adäquat unser Verständnis des Langzeitverhaltens solcher Materialien wirklich ist.“

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(DOE/Pacific Northwest National Laboratory, 11.01.2007 – NPO)

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