Der Antragsteller formuliert zwei Hauptforschungsziele: Bestimmung der räumlichen und zeitlichen Veränderungen in aktiven Schlammvulkanen des Marianen Vorbogens sowie Integrierung der durch Laboranalysen produzierten Datensätze mit ähnlichen Daten von Schlammvulkanen aus der Tiefzone in gealterten Ablagerungskomplexen (Mittelmeer, Japan).Dieser Vergleich wird es ermöglichen, die Funktion von Schlammvulkanen in verschiedenen Subduktionszonen zu ermitteln und Aufschluss geben über ihre Rolle als direktes Fenster zu den abtauchenden Sedimenten. Der erste Teil dieses Antrags fokussiert sich auf den Marianen-Konvergenzrand, den nord-westlichen Pazifik, als eine alte, kalte Subduktionszone, die die größten Schlammvulkane der Erde beherbergt. Während IODP 366 werden drei Profile an Gipfeln und Flanken von drei Schlammvulkanen mit unterschiedlichen Größen, Tiefen und in aufsteigenden Entfernungen zum Graben gebohrt. Besonderer Schwerpunkt der Messungen am MARUM (Universität Bremen) wird die Bestimmung der Beziehung zwischen Rheologie und Mineralogie der Schlammmatrix sein. Der Serpentinit-Schlamm wird auf einachsige Verfestigung getestet, und seine mineralogische Zusammensetzung wird mit speziellem Augenmerk auf den Tonanteil bestimmt, der hochwahrscheinlich für die rheologischen Unterschiede verantwortlich ist. Durch Messungen der Viskosität, Permeabilität und Index-Eigenschaften von beiden - Klast und Schlamm - plant der Antragsteller außerdem die Verbindung zwischen der Geometrie der Zuflusskanäle und der Quelle der Schlammvulkane zu untersuchen. Durch eine vorangestellte Charakterisierung des Eruptionsmechanismus werden diese Messungen ermöglichen, die Schlammvulkan-Gebilde mit ihren tiefen Ursprüngen in Zusammenhang zu setzten. Der zweite Teil der Arbeit basiert auf dem Vergleich der Daten vom Marianen Vorbogen mit Schlammvulkanen am Mittelmeerrücken und am Nankaitrog. Dieser Ansatz ist Teil der Erforschung der sogenannten Subduktionsfabrik, denn Schlammvulkane bieten auf natürliche Weise Einblicke in tiefe Subduktionszonenprozesse. Die IODP Expedition 366 zum Marianen Vorbogen ist ein Unternehmen vergleichbar mit der ODP Expedition 160, bei der im Akkretionskeil des Mittelmeerrückens Bohrungen an ebenso vielen Schlammvulkanen erfolgreich durchgeführt wurden. Die Sedimente von ODP Expedition 160 wurden bereits extensiv mit verschiedenen Techniken analysiert und stellen die Grundlage für eine Reihe von Vergleichsanalysen des Antragstellers dar. Zusätzlich werden Sedimentproben aus verschiedenen Expeditionen des MARUM zum Mittelmeerrücken als auch zum Nankaitrog mit den gleichen Methoden analysiert wie im ersten Teil des Antrages beschrieben. Dadurch können die drei Gebiete, die sich in ihrer Geometrie weitgehend unterscheiden, miteinander verglichen werden und es können Rückschlüsse auf das rheologische Verhalten der Produkte der Schlammvulkane gezogen werden und wie diese die Balance zwischen Fluiden und Festkörpern in Subduktionszonen beeinflussen.
Im Forschungsprojekt F158 wurden in der MVA-Schlackedeponie Großmehring zwei vertikale Temperaturmeßprofile im Deponiekörper eingebaut und die Temperaturentwicklung von Beginn der Schlackeschüttung an beobachtet. Die Maximaltemperaturen erreichten hierbei bis zu 87 Grad Celsius. Dabei wurde eine Abhängigkeit der Temperaturen von der Gesamtmächtigkeit der Schlackedeponie nachgewiesen. Zur Klärung der Temperaturentwicklung und der kausalen Zusammenhänge mit den Alterationsprozessen in der Schlacke wurden umfangreiche chemische und mineralogische Untersuchungen des frischen und gealterten Schlackematerials durchgeführt. Dabei konnten folgende Alterationsprozesse aufgezeigt werden: Lösungsreaktionen, Glaskorrosion, Hydratations- und Oxidationsreaktionen, Kalklöschung, Sulfidverwitterung und Verfestigungsreaktionen.
Die Endlagerung hochradioaktiver Abfälle (HAW) in geologischen Steinsalzformationen sieht die Einbringung verglaster HAW-Kokillen, teils auch die direkte Endlagerung von 5 m langen Brennstabkokillen in tiefen vertikalen Bohrlöchern und die direkte Endlagerung von Brennelementen in selbstabschirmenden Pollux-Behältern in horizontalen Strecken vor. Einlagerungs-Bohrlöcher und -Strecken werden für den völligen Einschluss der Abfälle im Wirtsgestein mit artgleichem Salzgrusversatz verfüllt. Anhand der bisherigen Ergebnisse kann nicht sicher genug abgeschätzt werden, welcher Kompaktionsgrad und welche Restporosität/-permeabilität erreicht werden, und welche Konsequenzen sich für Langzeitsicherheitsanalysen ergeben. Es wird ermittelt, welche Prozessabläufe hinsichtlich des vollständigen Einschlusses eine besondere Signifikanz besitzen, und welche experimentellen Daten für verbesserte Systemanalysen bereit zu stellen sind. Ziel ist die relevanten Prozesse bei der Konsolidierung von Salzversatz zu ermitteln und ein Arbeitsprogramm für die erforderliche Weiterentwicklung von THMC-Modellen für die Langzeitsicherheitsanalyse von HAW-Endlagern bereitzustellen.
Durch Anwendung eines bereits entwickelten Sol/Gel-Verfahrens eroeffnet sich die Moeglichkeit, den gamma-Strahler Cs-137 und den beta-Strahler Sr-90 aus dem hochradioaktiven Abfall einer Wiederaufarbeitungsanlage abzutrennen und diese beiden Radionuklide als Strahlenquellen zu nutzen. Anwendungsgebiete fuer die Nuklide finden sich in Medizin, Biologie und Technik. Die uebrigen im HAW enthaltenen Spaltprodukte und alpha-Strahler werden im Zuge der Durchfuehrung des Verfahrens in keramischen Partikeln fixiert, die ein endlagertaugliches Produkt sein duerften. Der Waermeeintrag in das Endlager wird durch die Abtrennung des Caesiums und Strontiums um ueber 80 v.H. verringert. Grundlage des Prozesses ist ein Sol/Gel-Verfahren, das fuer die fernbedienliche Herstellung von HTR-Brennstoffen entwickelt worden ist. Fuer die Abfallverfestigung wird zunaechst ein HAW-haltiges Hydrosol (z.B. Al2O3-Sol) hergestellt.
The study named above is divided into 5 parts. After receiving the first payment in November 1986, we started to work on the part 'briquetting of straw from cereals and rape'. The aim of this part of the study is to minimize the demand for storage space, to increase the energy density and to ease transport and handling of the straw to enlarge the scope to users of small solid fuel combustion plants like tiled stoves or fireplaces. This demands briquetts of good quality. Therefore the suitability of different crushers and briquetting systems should be tested with straw of different cereals and rape and suggestions for improving these systems should be given. First field tests of briquetting rape - and cereal straw were carried out with continuous drive piston presses and a crusher with different sieves. The measured datas of the process are shown in the table.
,) Bei industriellen Fertigungsprozessen fallen groessere Mengen schwer verwertbarer Reststoffe in Form von Staeuben und Schlaemmen an, die leicht freisetzbare, umweltrelevante Inhaltsstoffe, insbesondere Schwermetalle, enthalten koennen. Sofern ein Reststoff nicht anders genutzt werden kann, ist die Verfestigung die beste verfuegbare Technologie, um solche Stoffe handhaben zu koennen. Durch eine Verfestigung koennen die Standfestigkeit und die Undurchlaessigkeit des Deponiekoerpers verbessert sowie umweltrelevante Schadstoffe eingebunden werden. Hierzu liegen umfassende Erfahrungen mit Zement nach DIN 1164 vor. 2) Forschungsziel ist es, Bindemittel auf der Basis von Huettensand und feinkoernigen Reststoffen zu entwickeln, um belastete Reststoffe sicher fuer die Umwelt einzubinden. Auf der Grundlage des FV 6600 sollen Bindemittelmischungen fuer die verschiedenen Anwendungsgebiete optimiert und damit eine Verwertung belasteter Reststoffe als Baustoffe sichergestellt werden. 3) Die Untersuchungsergebnisse zeigen, dass aus gemahlenem Huettensand mit 10 bis 40 Prozent Zusaetzen von Wirbelschichtasche aus der Braunkohlen- oder Steinkohlenfeuerung Bindemittel mit hohen Festigkeiten hergestellt werden koennen. Diese Bindemittel eignen sich fuer die Verfestigung von MV-Aschen und Recyclingmaterialien, wobei die damit hergestellten Mineralstoffgemische niedrige Auslageraten und Durchlaessigkeiten aufweisen. Die Mineralstoffgemische zeichnen sich durch hohe Druckfestigkeit aus, die je nach angestrebtem Verwertungsgebiet weiter optimiert werden koennen. 4) Feinkoernige Abfallstoffe koennen nach der Verfestigung im Bereich der Hohlraumverfuellung, als Schuettmaterial oder im Untertagebau eingesetzt werden. Grundsaetzlich ist auch der Einsatz als Dichtungsbaustoff fuer Deponiebasisabdichtungen, zur Bodenverfestigung oder fuer hydraulisch gebundene Tragschichten moeglich. Die Verwertung feinkoerniger Reststoffe durch Verfestigung eroeffnet den mit der Verwertung von industriellen Rest- und Recyclingstoffen befassten ueberwiegend klein- und mittelstaendischen Unternehmen ein neues Anwendungsgebiet, wodurch die wirtschaftliche Basis dieser Unternehmen gestaerkt wird.
Im Rahmen der Deponieerweiterung der Deponie Deiderode wird im Laufe der naechsten Jahre ein Altbereich der Deponie mit ca. 800.000 Kubikmeter umgelagert. Mit Hilfe von Schuerfungen wurde die Zusammensetzung der abgelagerten Materialien untersucht. In dem noch laufenden Versuch werden verschiedene Aufbereitungs- und Behandlungsverfahren zur stofflichen Trennung des Muellgemisches und die Stabilisierung der organischen Substanz untersucht.
Zur Lagerung und Verfestigung von MAW/LAW in untertaegigen Hohlraeumen werden die Anforderungen an ein geeignetes Belueftungssystem formuliert und der Einlagerungsbetrieb dargestellt. Fuer das Belueftungssystem werden Erfahrungen gesammelt und ausgewertet sowie Design Criterias aufgestellt. Beim Einlagerungsbetrieb werden unterschiedliche Bohrlochausruestungen beschrieben, Standzeit und Betriebsdauer fuer Kaverne und Bohrlochausruestung geprueft sowie wichtige Stoerfaelle untersucht.
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