Synthese und Charakterisierung keramischer Samarium-Phosphat- und Samarium-Phosphosilicat-Phasen zur Immobilisierung von Actinoiden

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Roth; Privatdozent Dr. Hartmut Schlenz
• Fachliche Zuordnung: Festkörper- und Oberflächenchemie, Materialsynthese
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 204152707

Eine der zentralen Aufgaben der nuklearen Entsorgung besteht in der Immobilisierung von Actinoiden (U, Th u. a.) aus abgebrannten Brennelementen. Für die Immobilisierung sind unter anderem Phosphatkeramiken mit Monazitstruktur hervorragend geeignet, da solche Phasen in der Lage sind, größere Mengen Actinoide auf regulären Positionen in ihren Kristallstrukturen aufzunehmen und dort dauerhaft zu binden. Natürlicher Monazit, mit einem Alter von bis zu 3.2 Milliarden Jahren, enthält bis zu 27 Gewichtsprozent UO2 und ThO2, ohne dabei nennenswerte Strahlenschäden aufzuweisen. Aus diesem und anderen Gründen sind keramische Monazitphasen potenzielle Kandidaten für zukünftige Entsorgungsstrategien. Im Rahmen des Projektes sollen neue keramische Samarium-Phosphat- und Samarium-Phosphosilicatphasen mit Monazitstruktur synthetisiert und strukturell charakterisiert werden. Ziel ist die Entwicklung neuer Phasen zur dauerhaften Einbindung von U und Th sowie die Untersuchung der bei einer Strahlenexposition ablaufenden Vorgänge innerhalb der Kristallstruktur. Dabei sollen insbesondere die reversiblen Phasentransformationen kristallin ↔ amorph im Detail betrachtet und verstanden werden, um so die Langzeitbeständigkeit beurteilen zu können. Dementsprechend ist der Charakter des Projektes stark grundlagenorientiert. Die erfolgreiche Entwicklung solcher Immobilisierungsphasen stellt eine neue Option für eine sichere nukleare Entsorgung dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen