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Anwendung von Eisen-Aktivkohle-Systemen zur Grundwassersanierung

Im Mittelpunkt der vorliegenden Dissertation stehen die Untersuchung und Weiterentwicklungvon Eisen-Aktivkohle-Systemen für die In-situ-Grundwassersanierung, wobei ein besondererSchwerpunkt auf das Kompositmaterial Carbo-Iron® gelegt wird. Nachdem die prinzipielle Eignung des In-situ-Reagenzes bereits in früheren Studien gezeigt wurde, kann in dieser Arbeit eine deutliche Optimierung der Partikel hinsichtlich ihrer Korrosionsbeständigkeit, der Dechlorierungseffizienz sowie ihrer Lebensdauer durch die Anwendung reduzierter Schwefelspezies erzielt werden. Der positive Einfluss von Carbo-Iron auf den mikrobiologischen Schadstoffabbau wird am Beispiel einer Feldstudie gezeigt. Auf Grundlage der dabei gewonnenen Erkenntnisse werden verschiedene Möglichkeiten des Zusammenspiels von Eisen-Aktivkohle-Kompositen und biotischen Vorgängen diskutiert. Ein weiterer Schwerpunkt der vorliegenden Arbeit stellt die Untersuchung des Einflusses von Aktivkohle auf die Selektivität und Kinetik der mikroeisenbasierten Reduktion chlorierter Ethene dar. Eine deutliche Beschleunigung der eisenbasierten Dechlorierung kann vor allem in Gegenwart von Aktivkohlesorten mit redoxaktiven funktionellen Gruppen beobachtet werden. Die Ergebnisse zeigen, dass Aktivkohle bei der Dechlorierung nicht nur als Sorptionsmittel agiert, sondern aktiv an der chemischen Reaktion teilnehmen bzw. diese sogar beschleunigen kann. Die in der vorliegenden Dissertation gewonnenen Erkenntnisse liefern ingesamt einen substanziellen Beitrag zur effizienten Gestaltung von Eisen-Aktivkohle-Systemen, wodurch ihre Anwendungsmöglichkeiten in der Grundwassersanierung ausgebaut werden. Quelle: Verlagsinformation

Kalenderwochen 3 und 4/2018

Aktuelle Arbeiten - Endlager Morsleben Übersicht über die wesentlichen Arbeiten in den Kalenderwochen 3 und 4/2018 Sichere Stilllegung des Endlagers Die BGE muss die Funktionalität von Stilllegungsmaßnahmen aufzeigen. Für die Optimierung von  Planungsunterlagen müssen Untersuchungen durchgeführt werden. Die Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung (BAM) hat mit Ultraschallmessungen am Versuch zur Abdichtung von Strecken im Steinsalz begonnen. Die Messungen sollen weitere Erkenntnisse über die Beschaffenheit der Abdichtung liefern. Gewährleistung der Betriebssicherheit Bergleute müssen das Endlager nach Berg- und Atomrecht betreiben. An einer Lösungszutrittsstelle im Norden des Bergwerks (Lager H, Schachtanlage Marie) werden 16,2 Kubikmeter Salzwasser (Lauge) aus einem Auffangbecken abgepumpt. Dies geschieht üblicherweise einmal im Jahr. Sie wird zum Fahrbahnbau unter Tage verwendet. Ein Dienstleistungsunternehmen wartet die Strahlenschutzgeräte. Das erfolgt halbjährlich. Die Geräte befinden sich auf der 4. Ebene (Sohle; Schachtanlage Bartensleben, Einlagerungsbereich) des Endlagers und am Abwetterbauwerk des Schachts Marie. Dort wird die Abluft aus dem Bergwerk abgeleitet. Ein Dienstleistungsunternehmen erneuert in der Schachtröhre des Schachts Bartensleben Druckkissen zur Langzeitspannungsmessung. Die Messung dient der Überwachung der Stabilität der Schachtröhre. Auf der 2. Ebene (Sohle) der Schachtanlage Bartensleben findet die jährliche Kontrolle zur Sicherheit der Decken (Firste) statt. Der TÜV Nord nimmt Prüfungen auf den Ebenen (Sohlen) 1 bis 3 der Schachtanlage Bartensleben vor. Geprüft werden Druckbehälter (alle fünf beziehungsweise zehn Jahre) und Fahrzeuge (jährlich). Weitere Fahrzeugprüfungen finden im Verlauf des Jahres statt. Einblick Aufgenommen im November 2017 Der Druckversuch für die Streckenabdichtung im Steinsalz auf der 2. Ebene (Sohle). Er läuft seit 2011 und soll zeigen, dass die im Stilllegungsantrag genannten Abdichtungen auch realisiert werden können. Das Bauwerk ist so dicht wie geplant (Permeabilität). Es hat aber auch einen Riss, der potenziell die Funktion der Abdichtung (Korrosionsbeständigkeit) beeinträchtigt. Die Abdichtung soll weiter optimiert werden. Das Bauwerk wird weiter untersucht, zum Beispiel mit Ultraschallmessungen, um weitere Erkenntnisse über den Baustoff (Salzbeton) zu sammeln. Über die Aktuellen Arbeiten Mit der Übersicht zu den aktuellen Arbeiten bieten wir Ihnen einen regelmäßigen Überblick zu den wichtigsten Arbeiten und Meilensteinen im Endlager Morsleben. Die Arbeiten sind den wesentlichen Projekten zugeordnet, um den Fortschritt der einzelnen Projekte nachvollziehbar zu dokumentieren. Wir bitten zu beachten, dass nicht alle Arbeiten, die täglich über und unter Tage stattfinden, an dieser Stelle dokumentiert werden können. Bei Bedarf steht Ihnen das Team der Infostelle Morsleben gerne für weitere Auskünfte zur Verfügung. Links zum Thema Alle Aktuellen Arbeiten im Überblick

Einblicke #03 - Interview Kreienmeyer

Wo geht es hin? „Wir müssen noch einiges verbessern“ - Interview mit Dr. Monika Kreienmeyer Risse im Salzbeton, mangelnde Quelleigenschaften des Baustoffs im Anhydrit – Kritiker halten die Versuche mit horizontalen Abdichtbauwerken für gescheitert. Dr. Monika Kreienmeyer, verantwortlich für die technische Planung der Abdichtungen, steht Rede und Antwort. Einblicke: Wie stufen Sie das Ergebnis der Versuche ein? Monika Kreienmeyer: Die Versuche haben tatsächlich nicht alle unsere Prognosen erfüllt. Einige Kritiker sprechen davon, dass wir gescheitert seien. Das ist ein hartes Wort. Aber auch wir sagen: So reicht es nicht – was wir da gebaut haben, würden wir in der Stilllegung so nicht noch mal errichten. Andererseits haben wir auch sehr gute Ergebnisse damit erzielt. Wir haben etwa gezeigt: Man kann es so dicht wie erforderlich bauen. Dennoch müssen wir noch einiges verbessern. Einblicke: Das Abdichtbauwerk im Steinsalz weist Risse auf. Was ist da schiefgegangen? Monika Kreienmeyer: Im Betonbau wird viel darüber gestritten, inwiefern es rissfreien Beton überhaupt gibt. Kleine Risse tauchen immer auf. Was man aber schon sagen kann: Hier ist ein größerer Riss aufgetreten, der nicht sein dürfte. Jetzt gilt es, herauszufinden, ob es sich um einen durchgehenden Riss handelt, der von der einen zur anderen Seite reicht. Über den Grund für die Rissbildung wissen wir aber schon mehr: Nach derzeitigem Erkenntnisstand hat das mit der zu starken Wärmeentwicklung von Salzbeton und dem Schwindverhalten des Betons zu tun. Im Zusammenwirken mit dem umliegenden Gebirge ist es in dem Bauwerk dadurch zu Spannungen gekommen. Die Risse beeinträchtigen aber nicht die Dichtigkeit des Abdichtbauwerks, sondern die Korrosionsbeständigkeit. Einblicke: Und beim Versuch im Anhydrit, was war da das Problem? Monika Kreienmeyer: Während Steinsalz sozusagen „kriecht“ und so den Kontaktbereich zwischen Bauwerk und umliegendem Gebirge nach und nach von außen schließt, muss das beim Anhydrit andersherum funktionieren: Da Anhydrit sich kaum bewegt, wollten wir einen Baustoff einsetzen, der aufquillt und den Übergang von innen mit Druck verschließt. Diese Eigenschaft haben wir bei dem dort verwendeten Baustoff Magnesiabinder im Labor gemessen. Doch unter Tage hat sich das Material anders verhalten und den Quelldruck nicht dauerhaft aufrechterhalten. Einblicke: War es ein Fehler, im Steinsalz und im Anhydrit jeweils nur auf eine Lösung zu setzen, anstatt gleich mehrere Optionen zu erproben? Monika Kreienmeyer: Ja, das muss man schon so sagen. Man hatte damals gute Gründe für diese Lösungen, aber jetzt haben wir dazugelernt und machen es anders.. Einblicke: Man wird nun also ganz neu planen müssen? Monika Kreienmeyer: Erst mal werden wir noch weitere Untersuchungen an den bestehenden Versuchen durchführen, um die richtigen Rückschlüsse ziehen zu können. Und wir sind schon dabei, die beiden Baustofflinien mit verschiedenen Bauverfahren für die unterschiedlichen Standorte zu testen. Wir schauen, was wir damit bauen können und wo das jeweils am besten einzusetzen ist – anstatt von vornherein nur diese Lösung für Steinsalz und jene für Anhydrit zu planen. Einblicke: Sie sprechen von den „beiden Baustofflinien“. Heißt das: Es soll doch wieder mit den gleichen Baustoffen gearbeitet werden? Monika Kreiemeyer: Bei Magnesiabinder ist der Stand der Technik weiter fortgeschritten, da gibt es inzwischen sehr gut angepasste Rezepturen. Außerdem werden wir für diesen Baustoff unterschiedliche Bauverfahren untersuchen, etwa auch eine Spritzbetonbauweise. Beim Salzbeton wiederum ist die Erkenntnis, dass wir ein Bauwerk dieser Größe nicht mehr aus einem Stück bauen würden. Wir würden den Salzbeton stattdessen zum Beispiel abschnittsweise einbringen und ihn dann besser kühlen. Einblicke: Was bedeutet das nun alles für das Stilllegungskonzept, rein planerisch? Monika Kreienmeyer: Das Konzept selber bleibt prinzipiell erhalten. Aber es muss noch einiger Aufwand betrieben werden, bis wir alle nötigen Belege zusammenhaben. Die bisherigen Versuche werden wir nicht als Nachweise im Planfeststellungsverfahren nutzen können, deshalb sind neue Versuche unter Tage notwendig. Die müssen jetzt neu geplant und neu gedacht werden. Zum Teil muss sogar die dafür notwendige Technik erst noch entwickelt werden. Denn das sind Sachen, die man nicht einfach so auf dem Markt kaufen kann. Einblicke: Wie soll es vor diesem Hintergrund gelingen, zügig zu einer Stilllegung zu kommen? Monika Kreienmeyer: Das wird alles noch einige Zeit in Anspruch nehmen. Wir gehen grob geschätzt davon aus, dass wir für die Planung der Abdichtbauwerke noch bis etwa 2023 brauchen. Das Gute in Morsleben ist, dass das Gebirge sich so langsam bewegt, dass wir dadurch nicht unter Zeitdruck geraten. Einblicke: Kann man für Zehntausende von Jahren überhaupt wirklich zuverlässige Prognosen erstellen? Monika Kreienmeyer: Wir haben natürlich immer bestimmte Ungewissheiten in unseren Modellen zu betrachten. Denn alle Parameter, mit denen wir rechnen, haben Bandbreiten – sie können sich also im Zusammenspiel unterschiedlich verhalten. Daher müssen wir verschiedenste Szenarien durchspielen und berechnen. Zum Beispiel: Was könnte über Tage passieren? Wie ändert sich das Klima? Kommt eine Eiszeit? Was macht sie mit der Tagesoberfläche? Das Gleiche gilt auch für die Baustoffe und das umliegende Gebirge: Die Festigkeit des Betons unterliegt Schwankungen, ebenso die Art und Weise, wie das Steinsalz kriecht. Das alles müssen wir in unserem Modell berücksichtigen. Einblicke: Bedeuten die Ungewissheiten einen Verlust an Langzeitsicherheit? Monika Kreienmeyer: Diese Ungewissheiten haben in dem Sinne einen Einfluss auf die Langzeitsicherheit, dass es in unseren Simulationen mathematisch günstige und ungünstigere Ergebnisse gibt. Aber auf unsere Sicherheitsaussage hat das letztendlich keinen Einfluss, denn wir gehen davon aus, dass wir auch für diese ungünstigeren Fälle die notwendige Langzeitsicherheit aufzeigen können. Das Interview ist Teil der Einblicke Nr. 3 Thema: Wo geht es hin? Links zum Thema Die Einblicke Nr. 3 zum Herunterladen Alle Publikationen im Überblick Alle Meldungen und Pressemitteilungen der BGE im Überblick

Poster: Endlagerkonzepte (PDF)

Endlagerbehälterentwicklung STA-SU.3 Abfallmengengerüst Folgende Menge an hochradioaktivem Abfall muss endgelagert werden1:  Ca. 10.100 Mg SM2 in Form bestrahlter Brennelemente aus den Leistungsreaktoren (laut aktueller Prognose)  7.979 Kokillen aus der Wiederaufarbeitung  10 bis 12 Mg SM aus den Versuchs-, Demonstrations- und Forschungsreaktoren Endlagerbehälterentwicklung  Die BGE ist mit der Entwicklung der Endlagerbehälter für die hochradioaktiven Abfälle beauftragt worden  Behälterentwicklung erfolgt wirtsgesteinsspezifisch, d. h. für jedes Wirtsgestein eine separate Bearbeitung  Abfolge ist gestaffelt: • Kristallines Wirtsgestein (insb. ohne einschlusswirksamen Gebirgsbereich - ewG): Ausschreibung veröffentlicht (Januar 2021) • Tongestein und Steinsalz in Planung Herausforderungen Rückholbarkeit  Bis zum Beginn der Stilllegung  Technische Einrichtungen sind vorzuhalten (Rückholung ist zu planen)  Behälterintegrität, Einschluss der radioaktiven Stoffe  Technischer/zeitlicher Aufwand Rückholung darf den Aufwand Einlagerung nicht unverhältnismäßig übersteigen Bergbarkeit  Bis 500 Jahre nach dem vorgesehenen Verschluss des Endlagers Kristallingestein ohne ewG  Behälter und geotechnische Bauwerke als wesentliche Barriere  Mechanische Stabilität / Handhabung Sehr hohe Anforderungen an Korrosionsbeständigkeit über lange Zeiträume  Bei Handhabung keine Freisetzung von radioaktiven Aerosolen Erkenntnisse aus Finnland und Schweden können genutzt werden, Übertragbarkeit ist zu prüfen  Auffind- / Identifizierbarkeit, umfassende Dokumentation 1: Verzeichnis radioaktiver Abfälle (Bestand zum 31. Dezember 2017 und Prognose), Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und nukleare Sicherheit, 2017, Bonn. 2: „Megagramm Schwermetall (Mg SM) ist die Einheit der Schwermetallmasse und damit ein Maß für den Brennstoffgehalt (Uran, Plutonium und Thorium) eines Brennelements.“ aus Programm für eine verantwortungsvolle und sichere Entsorgung bestrahlter Brennelemente und radioaktiver Abfälle (Nationales Entsorgungsprogramm). Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit, 2015, Bonn GZ: SG01101/19-4/8-2021#33 | Objekt-ID: 879310 | Stand 20.05.2021 | 1 Zielstellung: Sicherer Einschluss STA-SU.3 1 Sicherer Einschluss der radioaktiven Abfälle (§ 4 EndlSiAnfV) (1) Die einzulagernden radioaktiven Abfälle sind im Endlagersystem mit dem Ziel zu konzentrieren und sicher einzuschließen, die darin enthaltenen Radionuklide mindestens im Bewertungszeitraum von der Biosphäre fernzuhalten. (2) Das vorgesehene Endlagersystem hat den sicheren Einschluss der radioaktiven Abfälle passiv und wartungsfrei durch ein robustes, gestaffeltes System verschiedener Barrieren mit unterschiedlichen Sicherheitsfunktionen zu gewährleisten. (3) Die wesentlichen Barrieren zum Erreichen des sicheren Einschlusses der radioaktiven Abfälle sind 1. ein oder mehrere einschlusswirksame Gebirgsbereiche oder 2. im Fall des Wirtsgesteins Kristallingestein, sofern kein einschlusswirksamer Gebirgsbereich ausgewiesen werden kann, für die jeweilige geologische Umgebung geeignete technische und geotechnische Barrieren. (4) Der sichere Einschluss muss innerhalb der wesentlichen Barrieren nach Absatz 3 so erfolgen, dass die Radionuklide aus den radioaktiven Abfällen weitestgehend am Ort ihrer ursprünglichen Einlagerung verbleiben. vereinfachte schematische Darstellung Multibarrierenkonzept Endlagerbehälter Abfallform  Technische Barriere  Einschluss der  Technische radioaktiven Abfälle Barriere  Material u. a. Abb. 1: Schematische Darstellung  Brennstoff- bzw. des Multibarrierenkonzeptes. abhängig vom Quelle: BGE Glasmatrix mit Wirtsgestein, z. B. Hüllrohr bzw. Stahl oder Kupfer Stahlkokille 1: Endlagersicherheitsanforderungsverordnung vom 6. Oktober 2020 (BGBl. I S. 2094) Wirtsgestein Schacht- und Streckenverschlüsse  Geologische Barriere  Endlagerung der Versatz/Verfüllung  Geotechnische Barriere hochradioaktiven  Kompensation der bei  Geotechnische Barriere Abfälle in tiefen der Errichtung des  Verringerung des geologischen Endlagerbergwerks Hohlraumvolumens, Formationen entstandenen mechanische  Kristallingestein, Verletzung der Stabilisierung der Steinsalz oder geologischen Barriere geologischen Barriere Tongestein  Material u. a. abhängig  Material u. a. abhängig vom Wirtsgestein vom Wirtsgestein, z. B.  Wirksamkeit und Wirkungszeiträume der Bentonit oder Salzgrus Barrieren sind abhängig vom Endlagerkonzept GZ: SG01101/19-4/8-2021#33 | Objekt-ID: 879310 | Stand 20.05.2021 | 2 Vorläufige Endlagerauslegung STA-SU.3 Vorläufige Auslegung des EndlagersBerechnung teufenabhängiger Flächenbedarf Für die Durchführung der repräsentativen vorläufigen Sicherheitsuntersuchungen (§ 14 Abs. 1 StandAG1) für die Teilgebiete sind vorläufige Endlagerauslegungen notwendig. Diese vorläufige Auslegung des Endlagers orientiert sich an § 6 Abs. 4 EndlSiUntV2: „Für die repräsentativen vorläufigen Sicherheitsuntersuchungen nach § 14 Absatz 1 des Standortauswahlgesetzes ist abweichend von Absatz 2 in Übereinstimmung mit dem vorläufigen Sicherheitskonzept folgende vorläufige Auslegung des Endlagers ausreichend: 1. die Beschreibung der wesentlichen Barrieren nach § 4 Absatz 3 der Endlagersicherheitsanforderungsverordnung, deren grundlegende Eigenschaften und deren räumliche Erstreckung sowie die Beschreibung der weiteren Barrieren des Endlagersystems, 2. die maximale Größe eines möglichen Endlagerbergwerkes, einschließlich der Zugangs- und Bewetterungsbauwerke und der Infrastrukturbereiche sowie die geplante Tiefenlage, 3. die geplante Art der Einlagerung, 4. mögliche Maßnahmen zur Gewährleistung der Rückholbarkeit bereits eingelagerter Endlagergebinde, 5. mögliche Verschluss- und Versatzmaßnahmen und 6. mögliche Maßnahmen zur Geringhaltung der Schädigung der wesentlichen Barrieren während der Erkundung, der Errichtung, dem Betrieb und der Stilllegung des Endlagers.“ Erhöhter Flächenbedarf bei größerer Teufe durch • geothermischen Gradienten • Gebirgsdruck  Analyse des Flächenbedarfs basierend auf numerischen Temperaturfeldsimulationen • Grenztemperatur an Behälteroberfläche von 100 °C • Annahme geothermischer Gradient: 3 °C / 100 m  Art der Einlagerung: • Kristallingestein: Behälter in vertikaler Bohrlochlagerung (vgl. Schweden/Finnland) • Tongestein: Behälter in Streckenlagerung (vgl. Schweiz) • Steinsalz: Behälter in Streckenlagerung – Berechnungsergebnisse liegen noch nicht vor  Arbeiten zu anderen Aspekten noch ausstehend bzw. in Planung Abb. 2: Ergebnisse Flächenbedarf eines Endlagers in Tongestein bzw. Kristallingesteins in Abhängigkeit der Teufe. Quelle: BGE / BGE TEC Wichtiger Hinweis: Beim Flächenbedarf für Kristallingestein sind Klüftigkeiten und Schädigungen nicht berücksichtigt. 1: StandAG: Standortauswahlgesetz vom 5. Mai 2017 (BGBl. I S. 1074), das zuletzt durch Artikel 1 des Gesetzes vom 7. Dezember 2020 (BGBl. I S. 2760) geändert worden ist. 2: EndlSiUntV: Endlagersicherheitsuntersuchungsverordnung vom 6. Oktober 2020 (BGBl. I S. 2094, 2103) GZ: SG01101/19-4/8-2021#33 | Objekt-ID: 879310 | Stand 20.05.2021 | 3

Implementierung einer innovativen Fertigungstechnologie zur Herstellung von Gewindewerkzeugen

Das traditionsreiche Unternehmen LMT FETTE Werkzeugtechnik, gegründet 1908 in Hamburg Altona, ist heute einer der weltweit führenden Hersteller von Präzisions-Fräswerkzeugen, Wälzfräsern, Gewinderollsystemen sowie Gewindebohrern und -formern. In der Regel werden Gewindewerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl (HSS = High Speed Steel) gefertigt. Es gibt sie mit unterschiedlichen Legierungszusätzen wie Kohlenstoff, Chrom oder Kobalt, die wiederum zu unterschiedlichen Werkzeugeigenschaften wie Formbarkeit, Härte oder Korrosionsbeständigkeit beitragen. Da die Herstellung von Innengewinden bei der Bauteilfertigung meist als einer der letzten Arbeitsgänge in der Fertigungsprozesskette erfolgt, ist je nach bereits zuvor erfolgter Wertschöpfung am Bauteil die Anforderung an die Gewindebearbeitung und damit an die Gewindewerkzeuge sehr hoch. Im Rahmen dieses Vorhaben implementierte LMT FETTE Werkzeugtechnik eine innovative Fertigungstechnologie zur Herstellung von Gewindewerkzeugen. Ziel war es, die Oberflächen- und Schneidkantenbeschaffenheit der Werkzeuge wesentlich zu verbessern, um während der Gewindefertigung im Bauteil die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstückwerkstoff zu verringern. Der Effekt der geringeren Reibung führt beim Endanwender zur Erhöhung der Standzeit der Werkzeuge und zu einer Produktivitätssteigerung (Steigerung der Schnittgeschwindigkeit). Dies stellt gegenüber dem Stand der Technik eine erhebliche Verbesserung dar. Durch die Standzeiterhöhung wird der Werkzeugverbrauch beim Anwender reduziert. Das Verfahrensprinzip dieser Technologie ist die Nassstrahltechnik; die Beaufschlagung der Oberfläche des Werkzeuges erfolgt mit einem Gemisch aus Wasser und Strahlmittel durch Druck. Mittels eines gebündelten Strahls kann man punktgenau den Bereich des Werkzeuges erreichen, an dem Material abgetragen werden soll, bei Gewindewerkzeugen ist das der Schneidenbereich. Durch eine Variabilität der Anstellwinkel der Düsen lässt sich die Verrundungsgeometrie beeinflussen. Somit lässt sich eine gezielte auf den Anwendungsfall des Werkzeuges optimierte Schneidkantenbehandlung realisieren. Eine weitere Zielsetzung des Vorhabens war, die Prozesssicherheit des Entgratungs- und Verrundungsverfahrens zu gewährleisten. Es wurden Maschinenparameter evaluiert, die verlässliche und gleichmäßige Verrundungsergebnisse bringen. Der Be- und Entladezyklus sowie der Strahl- und Reinigungsprozess der zu behandelnden Werkzeuge läuft automatisiert ab. Im Rahmen dieses Vorhabens wurde eine vollständig reproduzierbare Technologie entwickelt, mit der es möglich ist, die anwendungsorientierte Fertigung der Gewindewerkzeuge zu sichern, die prozesssichere Fertigung in konstanter Qualität zu gewährleisten und einen hohen Automatisierungsgrad zu realisieren. Das gesamte Produktportfolio Gewindewerkzeuge kann mit der neuen Technologie reproduzierbar und wirtschaftlich hergestellt werden. Ergebnisse der Erfolgskontrolle zeigen die Reduzierung des Anteils der Ausschussquote der Gewinde-Fertigungslinie beim Werkzeughersteller. Weiterhin steigerte sich die Standzeit der Werkzeuge beim Endanwender in einem Bereich zwischen 25 Prozent und 380 Prozent. Sowohl durch die geringere Ausschussquote, als auch durch die aus der Standzeitverlängerung beim Kunden resultierende geringere Absatzmenge sank der Verbrauch an Rohmaterial bei HSS um ca. 8,5 Tonnen und bei Hartmetall um ca. 1 Tonne. Aus diesen Materialeinsparungen ergibt sich indirekt eine Einsparung von ca. 40 Tonnen CO 2 pro Jahr bei der Rohstoffherstellung. Durch die gesteigerte Energieeffizienz des Verfahrens werden jährlich 443 Megawattstunden, vorwiegend in Form von Strom, eingespart, dies entspricht einer jährlichen Minderung der CO 2 -Emissionen aus der Stromerzeugung um etwa 207 Tonnen. Branche: Metallverarbeitung Umweltbereich: Ressourcen Fördernehmer: LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH & Co. KG Bundesland: Schleswig-Holstein Laufzeit: 2017 - 2018 Status: Abgeschlossen

Uran in Oberflächengewässern ..... Ausgabe 8/2013

Niedersächsischer Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz August 2013 Uran in Oberflächengewässern Niedersachsens 1. Allgemeines Uran (chemisches Symbol: U) wurde 1789 von dem deutschen Chemieprofessor und Apotheker Klaproth aus dem Mineral Pechblende isoliert und nach dem Planeten Uranus benannt, der kurz zuvor, im Jahr 1781, entdeckt worden war. Das Schwermetall Uran ist ein natürlicher Bestandteil der Erdkruste. Somit lässt sich Uran in unterschiedlichen Anteilen in Gesteinen und Mineralien, im Boden, im Wasser und in der Luft nachweisen. Auf den wichtigen Aspekt von geogenen Uran- Hintergrundgehalten in Oberflächengewässern wird unter 4. konkret eingegangen. Natürlich auftretendes Uran ist ein Isotopengemisch, welches zu 99,27 % aus dem Isotop U-238, zu 0,72 % aus U-235 und 0,01 % aus U-234 besteht. Sämtliche Isotope sind radioaktiv (UBA 2012, WIKIPEDIA). Die Halbwertszeit von U-238 beträgt 4,468 Milliarden Jahre, d.h. dass eine Halbierung der Strahlung nach diesem unvorstellbar langen Zeitraum erfolgt. Uran ist in Form des Oxids und der Mischoxide mit Plutonium derzeit der wichtigste Kernbrennstoff. Abgereichertes Uran wird als Legierung zur Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit als Werkstoff hoher Dichte in der Luftfahrindustrie, als Strahlenschutzmaterial und als Zusatz von Katalysatoren verwendet. Wegen seiner Dichte wird abgereichertes Uran auch in Geschossen benutzt, um deren Durchschlagskraft zu verbessern. Uran und seine Verbindungen wirken sowohl in radioaktiver als auch in chemisch- toxischer Hinsicht. Um Missverständnissen vorzubeugen sei darauf hingewiesen, dass sich die folgenden Ausführungen ausnahmslos auf die Betrachtung des chemisch-toxischen Aspektes beziehen. Uran kommt überwiegend in den Oxidationsstufen IV und VI vor, wobei das VI- wertige Uran durch die Bildung von bestimmten Komplexen - im Gegensatz zum IV- wertigen - sehr gut wasserlöslich und von daher für das aquatische System besonders relevant ist. Hinsichtlich der aquatischen Ökotoxizität zeigt sich, dass erhöhte Urankonzentrationen zu chronische/akute Wirkungen führen, wie beispielsweise bei Fischen, Kleinkrebsen und Algen. Dabei scheint die akute Toxizität von Uran gegenüber Fischen und Kleinkrebsarten mit der Wasserhärte korreliert zu sein, je geringer die Wasserhärte desto höher die toxische Wirkung. Bei Menschen ist bekannt, dass erhöhte Dosen zu Schädigungen der Nieren führen können, weil Nieren das wesentliche Ausscheidungsorgan sind. 1 2. Veranlassung Bei der Konzeption und Erstellung der „Verordnung zum Schutz der Oberflächengewässer“ (sog. Oberflächengewässerverordnung - OGewV), die als Bundesverordnung am 25. Juli 2011 in Kraft getreten ist, war zunächst vorgesehen Uran mit in die Stoffliste der Anlage 5 (flussgebietsspezifische Schadstoffe) aufzunehmen und mit einer (nationalen) Umweltqualitätsnorm zu versehen. Um diesbezüglich Erfahrungen zu sammeln, wurden die niedersächsischen Oberflächengewässer bereits in den Jahren 2010 und 2011 im Zusammenhang mit den Bestandsaufnahmen zur EG-Wasserrahmenrichtlinie mit auf Uran untersucht (siehe 3.). Uran wurde letztlich jedoch nicht in die OGewV integriert. Zudem vermehrten sich die Berichte bzw. Pressemitteilungen, dass durch die landwirtschaftliche Verwendung von Phosphatdüngern, in denen auch Uran enthalten ist, erhöhte Einträge von Uran in Gewässer festzustellen seien. Im Folgenden werden die Ergebnisse der in der Wasserphase durchgeführten landesweiten Untersuchungen dargestellt und – soweit möglich – bewertet. 3. Monitoringkonzept Messstellen und Untersuchungsfrequenz An den insgesamt 140 ausgewählten Messstellen wurden entweder im Jahr 2010 oder 2011 jeweils 4 Wasserprobenahmen (Stichproben) durchgeführt. Bei den im Tidebereich gelegenen Messstellen erfolgte die Probenahme bei Ebbestrom (ablaufend Wasser), bei den Küsten-(Nordsee-)Messstellen unter Einsatz eines Hubschraubers.Die untersuchten Messstellen können Tab. 2 bzw. Tab. 3 entnommen werden, die Lage der Messstellen geht aus Bild 1 hervor. Es wurden in die Untersuchungen somit Messstellen der Flussgebiete Ems, Elbe, Weser und Rhein einbezogen, wobei 6 der 140 Messstellen der Kategorie der Küstengewässer zuzuordnen sind. Darüber hinaus sind auch Stillgewässer in die Untersuchungen einbezogen worden, neben dem größten niedersächsischen See, das Steinhuder Meer, beispielsweise auch der Maschsee in Hannover (Bild 2). Analysenmethode Die entnommenen Wasserproben wurden vor Ort filtriert (0,45 µm) und mit speziell gereinigter konzentrierter Salpetersäure versetzt, bis ein pH-Wert < 2 eingestellt war. Die Analyse auf Uran erfolgte nach DIN EN ISO 17294-2 mittels induktiv gekoppelter Plasma-Massenspektrometrie (ICP-MS), bei einer Bestimmungsgrenze von 0,05 µg/L. 2 Umweltqualitätsnormen (UQN) bzw. Orientierungswert Eine gesetzlich festgelegte UQN für Oberflächengewässer existiert – wie bereits erwähnt – für Uran nicht. Zur Bewertung bzw. Einschätzung der Untersuchungsbefunde wurde im Folgenden ein Orientierungswert von 2 µg/L verwendet, wie er in dem Entwurf der Oberflächengewässerverordnung (OGewV) vom März 2011 vorgesehen war. Entsprechend den Kriterien der OGewV wurde dieser Orientierungswert mit den jeweiligen Jahresmittelwerten abgeglichen. Bild 1: Lage der 140 untersuchten Messstellen 4. Ergebnisse, Bewertung und Zusammenfassung der Befunde Von den ermittelten Urangehalten wurde das jeweilige arithmetische Jahresmittel gebildet. Bei Gehalten < Bestimmungsgrenze wurde näherungsweise mit der halben Bestimmungsgrenze (0,025 µg/L) gerechnet. Der Tab. 1 können die jeweiligen Jahresmittelwerte aller insgesamt 140 untersuchten Messstellen entnommen werden, in alphabetischer Reihenfolge nach Gewässern und Messstellen geordnet. Messstellen, bei denen im Jahresdurchschnitt die Urangehalte größer dem Orientierungswert von 2 µg/L ermittelt wurden, sind rot gekennzeichnet. Lagen die Jahres-Urangehalte zwischen > 1 µ/L bis 2 µg/L, somit der halbe Orientierungswert überschritten wurde, so sind die entsprechenden Messstellen gelb hinterlegt. 3

Effiziente Rückgewinnung von Tantal aus Elektroaltgeräten

Tantal wird aufgrund seiner Eigenschaften wie seinem hohen Schmelzpunkt von 3000 °C, seiner Korrosionsbeständigkeit und vor allem seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit für die Miniaturisierung von Elektrogeräten einsetzt. Allerdings ist Tantal ein Konfliktmineral, das häufig zur Finanzierung von kriegerischen Auseinandersetzungen abgebaut und verkauft wird. Auch aus diesem Grund ist ein Recycling aus Altgeräten sinnvoll. In einem vom BMBF geförderten Projekt wird untersucht, wie ein ökonomischer und ökologischer Recyclingprozess von Tantal funktionieren und wie eine Sekundärproduktion aufgebaut werden kann. Über eine optische Erkennung der Platinen von Elektroaltgeräten, einer automatischen Demontage und einer mechanischen Aufbereitung wird Tantal gewonnen. Es wird überprüft, welches Verfahren sich zur Aufbereitung von reinem Tantal am besten eignet: chemischer Transport, funktionalisierte Nanopartikel oder elektrochemische Abscheidung.

Goldverbrauch verringern durch Laserauftragschweißen

Edelmetalle sind ein wichtiger Bestandteil, um Leitfähigkeiten und Korrosionsbeständigkeiten von Kontaktstellen elektrischer Bauteile. Eine konventionelle elektrochemische Beschichtung erfordert einen hohen Material- und Energieeinsatz und verursachen umweltschädliche Belastungen. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen hat gemeinsam mit ihren Partnern einen Prototypen einer Anlage für das Laserauftragschweißen von Gold auf elektrische Kontakte entwickelt. Neben den Ressourcenaufwänden soll auch der Energiebedarf deutlich reduziert werden. Das Prinzip basiert auf dem sog. Auftragsschweißen, wobei der Goldtropfen effizient von mehreren Mikrodrähten abschmilzt und gleichzeitig kein Elektrolyt mit giftigen Stoffverbindungen benötigt wird. Durch die genaue Auftragung reduziert sich der Goldbedarf um bis zu 84% im Vergleich zu anderen Verfahren.

VOKos - Effizienzsteigerung durch verfahrenstechnisch optimierende Korrosionsschutzkonzepte in Verbrennungsanlagen mit heterogenen Festbrennstoffen

Das Projekt "VOKos - Effizienzsteigerung durch verfahrenstechnisch optimierende Korrosionsschutzkonzepte in Verbrennungsanlagen mit heterogenen Festbrennstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Augsburg, Institut für Physik, Lehrstuhl für Experimentalphysik I und Anwenderzentrum Material- und Umweltforschung durchgeführt. Kontrolliert durch unterschiedliche Stellgrößen der Feuerleistungsregelung kann der Austrag an korrosiven Partikeln aus dem Feuerraum variieren. Ob diese Partikel eine korrosive Wirkung auf den Überhitzern entfalten, kann die direkte Überwachung der Korrosionsrate klären. Im Projekt der Universität Augsburg soll durch Online-Monitoring der Korrosionsrate der Zusammenhang zwischen Betriebszustand, Anlagensteuerung und Korrosion verfolgt werden. In Laborexperimenten werden die Reaktionen im Belag auf den Überhitzern nachgestellt, um eine nachfolgende Modellierung des Stofftransports im Belag und der Korrosion zu ermöglichen. Die so gewonnenen Daten werden mit multivariater Analyse mit den Stell- und Regelgrößen der Anlagensteuerung verknüpft. Standardmethode zum Monitoring wird die Erfassung des Linearen Polarisationswiderstands (LPR) sein (AP 3.5, 5.1), ergänzt wird sie durch Elektrochemische Impedanzspektroskopie (EIS) (AP 3.6,3.7, 5.2). Mit EIS werden neben der Korrosionsrate Informationen über Veränderungen im Belag/Korrosionsprodukt erfasst. Umwandlungen im Belag, insbesondere Freisetzung von Chlor durch Sulfatierung chloridscher Partikel wird durch Messung der Sulfatierungskinetik in einem Laboraufbau bestimmt (AP 5.5). Hierzu ist der bestehende Aufbau zu modifizieren und zu verbessern. Die Datenanalyse erfolgt in AP 4.2, 4.3, 4.4, in denen mit den Partnern die Korrelation von Betriebszuständen, korrosivem Potential des Rauchgases und Korrosion hergestellt wird.

Korrosion in Biokraftstoffen

Das Projekt "Korrosion in Biokraftstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Staatliche Materialprüfungsanstalt Darmstadt, Zentrum für Konstruktionswerkstoffe, Fachgebiet und Institut für Werkstoffkunde durchgeführt. Im Rahmen des Projektes soll zunächst eine Sachstandserhebung zu aktuellen Kraftstoffnormungen und Kraftstoffen aus dem Feld in Deutschland und Brasilien durchgeführt werden. In einem weiteren Ziel sollen anhand von Versuchen grundlegende Aussagen zu Materialverträglichkeiten in den verschiedenen Kraftstoffen erarbeitet werden. In Zusammenarbeit mit dem brasilianischen Instituto Nacional de Tecnologia (INT) wird geprüft, welche Ergebnisse aus Deutschland auf brasilianische Verhältnisse übertragbar sind und umgekehrt, wodurch ein erheblicher Nutzen auf beiden Seiten entsteht. Nach Klärung der Zusammensetzung normgemäßer und im Feld eingesetzter Kraftstoffe mit Biokomponenten in Brasilien und Deutschland erfolgt die Auswahl repräsentativer und hinsichtlich Korrosion grenzwertiger Kraftstoffzusammensetzungen. Auf Basis eines DoE-Ansatzes (Design of Experiments) soll zunächst die Signifikanz von Wechselwirkungen zwischen Blendkomponenten (Ethanolgehalt, Wasseranteil, Verunreinigungen) untersucht und bewertet werden. Im Anschluss erfolgt die Auslagerung von Werkstoffproben in Biokraftstoffen zur Ermittlung der Materialverträglichkeiten in Anlehnung an die Prüfrichtlinie VDA 230-207. Für die Versuchsauswertung werden REM-Untersuchungen durchgeführt, metallographische Schliffe angefertigt und Kraftstoffanalysen zur Bestimmung des Metalleintrags in den Prüfkraftstoff vorgenommen. Hierdurch werden Grundlagen zum Verständnis der Korrosionsmechanismen, zur Korrosionsprävention, zum Korrosionsschutz und zur Werkstoffauswahl erarbeitet. Abschließend wird die Bewertung im Hinblick auf die Übertragbarkeit der Untersuchungsergebnisse von Brasilien nach Deutschland und umgekehrt mit Schaffung einer Bewertungsgrundlage für die Übertragung von Felderfahrungen durchgeführt. Angestrebt wird ferner die Erstellung von Korrosivitätsklassen zur landesunabhängigen Abschätzung des Gefährdungspotenzials der jeweiligen Kraftstoffe. Den Verbrauchern können durch die Erkenntnisse entscheidende Informationen zur Verträglichkeit von Werkstoffen vermittelt werden. Die langjährigen Erfahrungen bei der Verwendung von Bioethanolbeimischungen aus Brasilien werden technologisch nutzbar gemacht. Durch wissenschaftlich abgesicherte öffentliche Verbraucherinformationen kann eine Erhöhung der Akzeptanz der Biokraftstoffe beim Verbraucher erzielt werden und die Produktentwicklung wird durch den öffentlich verfügbaren Wissenszuwachs bezüglich der Materialverträglichkeiten verbessert. Die Schaffung einer übergreifenden Vergleichsgrundlage gibt die Voraussetzungen für die schnellere Entwicklung sicherer, effizienterer Produkte, wie sie der Markt und die Gesellschaft verlangen. Die Ergebnisse können außerdem in die Überarbeitung von designrelevanten Richtlinien, z.B. VDA 230-207, einfließen. Die erlangten Erkenntnisse zur Schadensprävention fördern die Ressourceneffizienz durch einen verminderten Werkstoff- und Energieeinsatz und die Vermeidung der Freisetzung umweltgefährdender Stoffe.

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