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Technical Report NTB 85-43

An analytical overview of the consequences of microbial activity in a Swiss HLW repository

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Mikroorganismen spielen bekanntlich eine wichtige Rolle in geochemischen Prozessen, und ihre Anwesenheit in einem potentiellen Endlager für stark radioaktive Abfälle in der Schweiz kann als gesichert angesehen werden. Es ist wahrscheinlich, dass, neben den bereits vorhandenen, auch von aussen eingeführte Mikroben das Nahfeld bevölkern werden, und dies selbst dann, wenn die vorherrschende Temperatur und die radioaktive Strahlung relativ hoch sind. Ein einfaches quantitatives Modell wurde entwickelt, welches zeigt, dass das Mikrobenwachstum im Nahfeld durch die Zuführungsrate chemischer Energie aus der Behälterkorrosion limitiert wird.

Die betrachteten mikrobiellen Prozesse sind der biologische Abbau von Verpackungs- und Verfüllmaterialien, die Veränderung der Grundwasserchemie (Eh, pH, organische Komplexbildner) und die direkte Aufnahme von Nukliden durch die Mikroorganismen. Die wichtigsten Auswirkungen solcher Organismen sind wahrscheinlich erhöhte Freisetzung und Mobilität von wichtigen Nukliden, weil sie von mikrobiellen Nebenprodukten komplexiert werden. Im Fernfeld bereits vorhandene Mikroorganismen könnten grundsätzlich als «lebende Kolloide» wirken und so den Nuklidtransport erhöhen. Dagegen würden auf Fliesswegen durch Kakirit-Zonen alle Mikroben, die in die umgebende verwitterte Gesteinsmatrix eindringen können, stark zurückgehalten.

Obwohl viele Lücken im Verständnis relevanter geomikrobieller Prozesse bestehen, können Forschungsprioritäten gesetzt werden, indem die Anwendbarkeit der vorhandenen Daten auf die Sicherheitsabschätzungen von Endlagern überprüft wird. Es wird gefolgert, dass mikrobielle Prozesse für hochradioaktive Abfälle wahrscheinlich insignifikant sind, für mittel- und schwachaktive Abfälle dagegen mehr Bedeutung erlangen werden. Da die Erfordernisse an solche Daten für alle Abfallsorten ähnlich sind, können die Ergebnisse aus experimentellen Studien auch für die Behebung von Unsicherheiten bei der Sicherheitsabschätzung von Endlagern hochradioaktiver Abfälle dienen. Es wird anerkannt, dass die Charakterisierung folgender Parameter von Bedeutung ist: a) Verfügbarkeit von Nährmaterialien im Nahfeld, b) biochemische Energieproduktion bei der Eisenkorrosion, c) Bildung organischer Nebenprodukte, d) Nuklidsorption an Organismen, e) Mobilität von Mikroben im Nah- und Fernfeld.

Feldversuche werden zwar empfohlen, die Probeentnahme muss jedoch mit der Erforschung der Widerstandsfähigkeit wichtiger Mikrobengruppen, die unter Endlagerbedingungen zu erwarten sind, gekoppelt werden. Die gesamte Arbeit muss sorgfältig in ein vollständiges Forschungsprogramm integriert werden, da viele Prozesse miteinander verknüpft sind.

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