Published October 1997 | Version v1
Report

Applicability of laboratory experimental data (solubilities and sorption coefficients) to natural aquifer systems, for example, the Gorleben aquifer system. Final report

Description

The main objective of the research project is to elucidate the migration behaviour of long-lived radionuclides, especially actinides and technetium, in natural aquifer systems. Particular emphasis is directed to answer the question whether or not the experimental data obtained in laboratory can be applied without restriction to natural aquifer systems. For this purpose, the Gorleben aquifer system is taken as an example. As the subject encompasses a wide variety of geochemical reactions of long-lived radionuclides of diverse elements, experiments have been confined to notable examples selected with regard to chemical nature of each element. Common reactions of geochemical importance, which are not well or poorly understood in the literature, are given priority in the present investigation. Laboratory experiments have been conducted on hydrolysis, carbonate complexation, humate complexation, redox reaction and colloid generation. Column experiments were performed for the elucidation of the migration behaviour of colloid-borne actinides. The applicability of laboratory data has been examined by comparison of thermodynamic speciation with direct spectroscopic speciation for given actinides in natural aquatic solution. Whenever the colloid generation is involved, either formation of 'real' or 'pseudo' colloids, the application of thermodynamic speciation becomes failed. In this case a new approach to appraisal of the actinide migration behaviour appears indispensable. This fact has inspired us to develop a novel method for the quantification of aquatic colloids of nanosize (10-100 nm) in very dilute concentrations (ppt range). (orig.)

Availability note (English)

Available from TIB Hannover: RO 9945(197)

Abstract (German)

Das Hauptthema dieses Forschungsprojektes stellt die Klaerung des Migrationsverhaltens langlebiger Radionuklide, insbesondere der Actiniden und von Technetium, in natuerlichen Aquifersystemen dar. Mit besonderer Betonung ist hierbei die Frage zu beantworten, ob die im Labor erhaltenen experimentellen Daten uneingeschraenkt auf die Bedingungen in natuerlichen Aquifersystemen uebertragen werden koennen. Zu diesem Zweck werden Aquifersysteme aus dem Raum Gorleben als natuerliche Beispiele in die Untersuchungen einbezogen. Aufgrund der Bandbreite der moeglichen geochemischen Reaktionen der bei den verschiedenen Elementen auftretenden langlebigen Radionuklide sind die durchgefuehrten Experimente auf die bedeutenden chemischen Reaktionen beschraenkt worden, wobei aber die chemischen Eigenschaften jedes einzelnen Elementes beruecksichtigt worden sind. Primaer wurden in diesen Untersuchungen allgemeine, geochemisch bedeutende Reaktionen bearbeitet, die in den Literaturangaben mit grosser Unsicherheit behaftet sind. Dabei sind die Laborexperimente im Hinblick auf die Hydrolyse, Carbonat- sowie Humatkomplexierung, Redoxreaktionen und Kolloidbildung durchgefuehrt worden. Zur Klaerung des Migrationsverhaltens kolloidgebundener Actiniden sind Saeulenexperimente durchgefuehrt worden. Durch Vergleich der auf thermodynamischen Daten basierenden Speziation mit direkter spektroskopischer Speziation bestimmter Actiniden in natuerlichen, aquatischen Loesungen ist die Uebertragbarkeit der Labordaten ueberprueft worden. Hierbei zeigt sich, dass die Uebertragbarkeit der thermodynamisch basierten Speziation immer dann fehlerhaft ist, wenn sich Kolloide bilden. Hieraus resultiert die Notwendigkeit eines neuen Ansatzes zur Vorhersage des Migrationsverhaltens von Actiniden unter kolloidbildenden Bedingungen. Aus diesem Grund haben wir eine neuartige Methode entwickelt, um Kolloide im nano-Groessenbereich (10-100 nm Durchmesser) in aquatischen Systemen auch bei geringen Gehalten (ppt-Bereich) zu quantifizieren. (orig.)

Additional details

Additional titles

Original title (German)
Untersuchung der Uebertragbarkeit von Labordaten (Loeslichkeiten und Sorptionskoeffizienten) auf natuerliche Verhaeltnisse am Beispiel von Gorleben Aquifer-Systemen. Abschlussbericht

Publishing Information

Imprint Pagination
178 p.
Report number
RCM--00197