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Teilprojekt A

Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es einen Beitrag zur sicheren Endlagerung hochradioaktiven Abfalls zu leisten. In diesem Kontext wollen wir ein auf atomarer Skala basierendes Prozessverständnis der Wechselwirkung von Actiniden und Spaltprodukten mit endlagerrelevanten Mineralen bzw. Mineraloberflächen erlangen, um so Retentionsmechanismen auf langen Zeitskalen zu verstehen. Dazu sind innerhalb des Gesamtprojekts folgende Arbeitspakete vorgesehen: a) Dreiwertige Actinide Pu, Am, Cm (Phosphate, Carbonate, Eisen(hydr)oxide) b) Vierwertige Actiniden Th, U, Np, Pu (Silicate, Sulfate, Carbonate, Phosphate, Sulfide, Eisen(hydr)oxide, LDH-Phasen) a) Cm(III), Am(III) und Eu(III) dotierte Calcite werden synthetisiert und die Besetzung der unterschiedlichen 'sites' wird mit Hilfe der TRLFS quantifiziert. Die maximale Beladung der Sekundärphase mit Actiniden wird aus diesen Daten extrapoliert werden. Mit dreiwertigen Actiniden und Lanthaniden dotierte Calcit Einkristalle werden nach ihrer Synthese an der Beamline in Argonne untersucht. Mit diesen Röntgenreflektometriemessungen wird die Struktur der Oberfläche der Calcitkristalle bestimmt. b) Th(IV) und Np(IV) dotierte Calcite werden im MFR synthetisiert. Einbau sowie Freisetzung der Actiniden wird quantifiziert und modelliert. Der Einfluss von Fremdionen auf die Bildung der An(IV):Calcit 'solid solutions' wird mit Hilfe von SEM und AFM untersucht. Durch XAS werden die Strukturparameter der Einbauspezies bestimmt.

Teilprojekt CX

Das Projekt "Teilprojekt CX" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Ressourcenökologie durchgeführt. Das wissenschaftliche Ziel des Verbundprojektes ist es, ein Verständnis des Langzeitverhaltens von Radionukliden in keramischen Endlagerungsmatrizes unter endlagerrelevanten Bedingungen abzuleiten. Innerhalb des Teilvorhabens C werden die am FZJ synthetisierten und mit Eu(III), Am(III) oder Cm(III) dotierten Phosphate am KIT-INE mit Hilfe der TRLFS untersucht. Es werden jeweils Excitation- und Emissionsspektren aufgenommen werden. Ferner wird die Detektion der Emissionslebensdauern die Möglichkeit eröffnen, Aussagen zur Hydratisierung des Lanthanid- bzw. Actinidions zu machen. Dadurch kann zwischen Sorption und Einbau unterschieden werden. Dabei soll der Einfluss der Kristallinität auf die Nahordnung des eingebauten Lanthanids oder Actinids betrachtet werden, um aus den Unterschieden Aussagen zur besseren oder schlechteren Auslaugung der Radionuklide treffen zu können. Ferner wird die Veränderung der Punktsymmetrie der inkorporierten dreiwertigen Ionen mit dem Dotierungsgrad spektroskopisch analysiert werden. Dies wird die Möglichkeit eröffnen, Aussagen zur maximalen Beladung der Keramiken mit Fremdionen zu machen. Ferner werden die in Jülich synthetisierten, dotierten Einkristalle an der Beamline in Argonne untersucht. Mit diesen Röntgenreflektometriemessungen wird die Struktur der Oberfläche der Kristalle bestimmt. Dadurch sollte es möglich sein, Strukturinformationen zu den in die ersten Lagen des Kristalls eingebauten Fremdionen zu erhalten.

Teilprojekt C

Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung (IEK), IEK-6: Nukleare Entsorgung und Reaktorsicherheit durchgeführt. Ziel des Vorhabens ist es einen Beitrag zur sicheren Endlagerung von hochradioaktivem Abfall zu leisten. Ein auf atomarer Skala basierendes Prozessverständnis der Wechselwirkung von Actiniden und Spaltprodukten mit endlagerrelevanten Mineralen bzw. Mineraloberflächen soll erarbeitet werden. Schwerpunktmäßig wird dabei untersucht, in wie weit vierwertige Actinide und zweiwertiges Radium durch Mischkristallbildung ihr Mobilitätsverhalten verändern. Durch die Verknüpfung der experimentell gewonnenen Daten mit atomistischen Modellrechnungen sollen dann thermodynamische Modelle entwickelt, mit denen das Verhalten dieser Radionukliden für sehr lange Zeiträume vorhergesagt werden kann. Synthese unterschiedlichster Mischkristallsysteme mit vierwertigen Actiniden und zweiwertigem Radium werden durchgeführt. Die Verbindungen werden analytisch, strukturell und spektroskopisch charakterisiert. Zudem erfolgen kalorimetrische Messungen. Alle Daten dienen zur nachfolgenden thermodynamischen und geochemischen Modellierung.

Chemische Gradienten in Cu(In,Ga)(Se,S)2: Insitu-Diagnostik

Das Projekt "Chemische Gradienten in Cu(In,Ga)(Se,S)2: Insitu-Diagnostik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH durchgeführt. Der vorliegende Antrag des HZB ist Teil des Verbundprojektes GRACIS. (1) Das Gesamtziel des GRACIS Projektes ist im Dachantrag beschrieben. Die wissenschaftlichen und technischen Ziele des HZB Teilantrages lauten (a) Aufklärung der physikochemischen Teilschritte bei der Herstellung von CIS mittels sequentieller Prozesse. Hierzu werden erstmals in-situ Röntgenbeugungsuntersuchungen am 3-Stufenprozess für höchste Wirkungsgrade durchgeführt. (b) Ermittlung der Grenzen des sequentiellen CIS Wachstums bezüglich Wachstumsgeschwindigkeit. Durch Variation der Temperaturrampen und Haltephasen beim Abbau chemischer Gradienten (Chalkogenisierung) und Untersuchung der damit generierten Solarzellen soll der Zusammenhang zwischen Wachstumsgeschwindigkeit und Solarzellenparametern bzw. Defektdichten bestimmt werden und Wachstumspfade für die schnellste CIS Herstellung abgeleitet werden. Die ermittelten Zeitkonstanten sequentieller CIS Bildung sollen mit Grundlagenuntersuchungen, Simulationen und Modellen der Partner verglichen werden. Aus dem Vergleich sollen Handlungsanweisungen für neuartige Wachstumsverfahren abgeleitet werden. (c) Herstellung von Referenzabsorbern für die Projektpartner. Das Ziel besteht darin, durch geeignete Wahl der Prozessbedingungen und Teilschichten (Puffer) der Solarzelle, geeignete Bauelemente für die Analyse bereitzustellen. (d) Mithilfe der Modellbildung soll der Einfluss von lateralen Gradienten der elektronischen Eigenschaften der Zelle bewertet werden. (2) Die Arbeitsplanung sieht eine parallele Bearbeitung der Einzelaufgaben vor. Hierbei spielt eine zeitnahe Koordination mit den Partners eine herausragende Rolle.

Spaetschaeden nach Druckfall im Ueber- und Unterdruckbereich

Das Projekt "Spaetschaeden nach Druckfall im Ueber- und Unterdruckbereich" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Forschungs- und Versuchsanstalt für Luft- und Raumfahrt, Institut für Flugmedizin durchgeführt. Roentgenologische Skelettuntersuchungen bei Druckluftarbeitern mit der Fragestellung, ob Veraenderungen als Spaetfolge nach Arbeiten im Ueberdurck (Caissonarbeiter) festzustellen sind; Feststellung von Skelettveraenderungen nach Druckfall im Ueber- und Unterdruckbereich im Tierversuch.

Teilprojekt D

Das Projekt "Teilprojekt D" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Dresden-Roßendorf e.V., Institut für Radiochemie durchgeführt. Im vorliegenden Verbundprojekt wird ein auf atomarer Skala basierendes Prozessverständnis der Wechselwirkung von Actiniden und Spaltprodukten mit endlagerrelevanten Mineralen bzw. Mineraloberflächen erlangt, um so Retentionsmechanismen auf langen Zeitskalen zu verstehen und damit einen Beitrag zur sicheren Endlagerung hochradioaktiven Abfalls zu leisten. An der Actiniden-XAS-Beamline ROBL werden XAFS-spektroskopische Untersuchungen bei niedrigsten Konzentrationen und unter Sauerstoffausschluss durchgeführt. Das IRC wird die Kinetic (2-4 Jahre) der Oberflächenreaktionen (Sorption, Reduktion, Kopräzipitation) von Pu(V) und Pu(III) mit Magnetit und einem Fe-Carbonat (Siderit oder Chukanovit) untersuchen. Das IRC wird die reduktive Reaktion von Np(V) mit Mackinawite (FeS) und Magnetit untersuchen; außerdem die mögliche Inkorporation von Np(IV) in Siderit oder Chukanovit. Das IRC wird die von PSI-LEG hergestellten 'solid solutions' zwischen Se(IV/VI) und LDH und Tc(VII) und LDH, sowie die von KIT-IMG hergestellten 'solid solutions' zwischen Se und Eisensulfiden untersuchen. In allen Fällen wird die Struktur und Oxidationsstufe der mit der Festphase assoziierten Actiniden- bzw. Spaltprodukt-Spezies spektroskopisch mit XAFS und teilweise auch mit XPS untersucht. Die Oberflächenspezies werden mit zu synthetisierenden Kopräzipitaten verglichen. Zudem werden die Lösungsbedingungen (Eh, pH, gelöste Ionen) erfasst, um Stabilitätskonstanten der Sorptionskomplexe und Festphasen zu bestimmen

Ermittlung des Korrosionsablaufes an den am Koelner Dom verwendeten Natursteinen - F 26

Das Projekt "Ermittlung des Korrosionsablaufes an den am Koelner Dom verwendeten Natursteinen - F 26" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Aachen, Lehrstühle für Baustoffkunde und Institut für Bauforschung durchgeführt. Erhaltungsmassnahmen an den verschiedenen am Koelner Dom verwendeten Natursteinvarietaeten sind nur dann erfolgversprechend, wenn der Korrosionsmechanismus fuer die verschiedenen Natursteine in Abhaengigkeit von der oertlichen Lage bekannt ist. Die verwitterten Schichten und Krusten der wichtigsten der mehr als 50 verbauten Natursteine wurden bis zum ungeschaedigten Kernbereich mit Hilfe chemischer und roentgenfluoreszensanalytischer Methoden sowie mit Hilfe der Roentgenbeugung und Lichtmikroskopie untersucht. Die einzigen untersuchten Proben des Drachenfelser und Berkumer Trachyts zeigten keine wesentliche Korrosion. Aus den oben angegebenen frueheren Untersuchungen ist jedoch bekannt, dass diese Gesteine unter Gips- und/oder Natriumsulfat-Bildung stark korrodieren koennen. Die Korrosion von Stenzelberger Andesit fuehrte zu Gips enthaltenden Ausbluehungen bzw. Korrosionsschichten. Die Verwitterungserscheinungen der untersuchten Sandsteine wurden in vier Gruppen eingeteilt: 1. Keine sichtbare Verwitterungserscheinung 2. Ausgewaschene Oberflaeche 3. Salzanreicherung im Gestein bei fester Oberflaeche a) ohne Schalenbildung b) mit Schalenbildung 4. Blaetterteigfoermige Abblaetterungen. Unabhaengig von der Herkunft des Gesteins konnte das Korrosionsverhalten der Sandsteinproben in diesen vier Gruppen gedeutet werden. Die Korrosion besteht im allgemeinen im Abbau des nicht quarzitischen Bindesmittels (Tonminerale und Karbonate) und in der Neubildung von Calcium-, Magnesium- und Natriumsulfat, welche gesteinszerstoerende Druecke entwickeln koennen. Die fuer die Bildung dieser Salze notwendigen Kationen konnten in die Proben, die diese nicht genuegend

Verteilung von Spurenelementen im Vorfeld anthropogener Belastung. Ihr Verhalten bei der Verwitterung und Abtragung, dargestellt an Einzelbeispielen im Einzugsgebiet der Tiroler Achen

Das Projekt "Verteilung von Spurenelementen im Vorfeld anthropogener Belastung. Ihr Verhalten bei der Verwitterung und Abtragung, dargestellt an Einzelbeispielen im Einzugsgebiet der Tiroler Achen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Institut für Wasserchemie und Chemische Balneologie und Lehrstuhl für Hydrogeologie, Hydrochemie und Umweltanalytik durchgeführt. Zielsetzung: Regionale Bestandsaufnahme der Schwermetallverteilung (Pb, Cd, Cu, Zn) in Gesteinen, Boeden, Gewaessern und fluviativen Sedimenten. Beitrag zur Klaerung des Stoffaustrags Alpiner Fluesse. Geologische und pedologische Profilaufnahme, Entnahme einer adaequaten Probenzahl. Wasserprobennahme waehrend bestimmter hydrologischer Ereignisse (z.B. Schneeschmelze, Trockenzeit). Mehrmalige Entnahme von Schwebstoff und fluviatilen Sedimenten. Analytik: Mineralogische Untersuchung mittels Roentgenbeugung, Schwermetalluntersuchungen mittels AAS und RFA.

Entwicklung eines wasserstoffversprödungsresistenten austenitischen Stahles mit minimalem Legierungsgehalt

Das Projekt "Entwicklung eines wasserstoffversprödungsresistenten austenitischen Stahles mit minimalem Legierungsgehalt" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Institut für Werkstoffe, Lehrstuhl Werkstofftechnik durchgeführt. Gesamtziel des Vorhabens: Bei Fahrzeugen mit Wasserstoffantrieb (Brennstoffzelle und Wasserstoffverbrennung), sowie bei den dafür erforderlichen Tankstellen kommt der Wasserstoff mit einer Vielzahl von Werkstoffen in Berührung. Die meisten metallischen Werkstoffe zeigen eine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften durch diesen Kontakt mit Wasserstoff. Dieses Phänomen ist allgemein als 'Wasserstoffversprödung' bekannt, im englischen als 'hydrogen environment embrittlement (HEE)' bezeichnet. Bei Screening-Tests wurde festgestellt, dass austenitische Chrom-Nickel-Stähle mit Nickelgehalten > 12Prozent (z.B. der Stahl 1.4435) weitgehend immun gegen HEE sind, weswegen diese Werkstoffe momentan die am häufigsten verwendeten Werkstoffe für Wasserstoffanwendungen sind. Ein weiterer häufig verwendeter Werkstoff ist der härtbare Stahl 1.4944 (A286) mit Nickelgehalten von ca. 25Prozent. Werkstoffe mit Nickelgehalten < 10Prozent, insbesondere die im Vergleich günstigen Stähle 1.4301 mit Nickelgehalten um 8Prozent, zeigen eine starke Wasserstoffversprödung, so dass diese Werkstoffe i.d.R. nicht eingesetzt werden. Bei Chrom-Nickel-Stählen mit Nickelgehalten zwischen 10 und 12Prozent (z.B. Stahl 1.4404 bzw. AISI316L) gibt es extrem schwankende Ergebnisse, so daß diese Werkstoffe in Ausnahmen ebenfalls eingesetzt werden. Die Preise dieser Stähle werden in erster Linie durch den sog. Legierungszuschlag (LZ) bestimmt. 2003 lag der LZ der Stähle 1.4301 und 1.4435 ungefähr gleich bei ca. 500 €/t. Insbesondere aufgrund des gestiegenen Nickelpreises stieg der LZ von 1.4301 auf ca. 2000 €/t in 2006 und der von 1.4435 auf knapp 4500 €/t. Dies bedeutet eine Preiserhöhung um den Faktor 4 bis 9, je nach dem, welchen Stahl man betrachtet. Ferner ist der LZ für 1.4435 doppelt so hoch ist wie der für 1.4301, obwohl der Unterschied im Nickelgehalt nur ca. 4Prozent beträgt. Für automobile und stationäre Serienanwendungen sind die Preise insbesondere für 1.4435 nicht wettbewerbsfähig. Für die Zukunft der mobilen Wasserstoffanwendungen ist es daher essentiell, günstige Werkstoffe zu entwickeln, die keine Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften unter dem Einfluss von Wasserstoff zeigen. Betrachtet man die Herstellungskosten für die metallischen Komponenten eines modernen automobilen Wasserstofftanks, erkennt man, dass die aktuelle Version aus den Werkstoffen 1.4944 (A286) und 1.4404 (316L) besteht. Wenn es gelänge, beide Werkstoffe durch den günstigeren Stahl 1.4301 (304) zu ersetzen, so würde dies zu einer Kostenreduktion bei den Komponenten von 18Prozent führen. Dies wäre ein sehr großer Schritt in Richtung einer kostengünstigen Serienfertigung. Das Ziel dieses Projektes ist, einen kostengünstigen austenitischen Stahl mit einem minimalen Gehalt an Legierungselementen zu entwickeln, der für autmobile und stationäre Wasserstoffanwendungen verwendet werden kann, ohne sicherheitsrelevante Gesichtspunkte zu vernachlässigen. usw.

Teilvorhaben 1: Screening von Katalysatoren für die Elektrochemie und Gasphasenreaktion (Techn. Chemie) UdS (T), TV3: Herstellung und Pre-Screening von Elektrokatalysatoren (Physik. Chemie) UdS (P)

Das Projekt "Teilvorhaben 1: Screening von Katalysatoren für die Elektrochemie und Gasphasenreaktion (Techn. Chemie) UdS (T), TV3: Herstellung und Pre-Screening von Elektrokatalysatoren (Physik. Chemie) UdS (P)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität des Saarlandes, Fachrichtung Physikalische Chemie durchgeführt. Dieses Vorhaben ist Teil des Verbundprojektes 'Effizienzsteigerung bei der Chlorherstellung'. Teilprojektziel ist Identifizierung und Prescreening neuer Katalysatorzusammensetzungen sowohl für die NaCl- und HCl-Elektrolyse als auch für die HCl-Gasphase. TV1/AP1: Katalysator-Herstellung für die Deacon-Reaktion über den Sol-Gel-Prozess und Übertragung auf Bibliotheken. Pre-Screening mit emissionskorrigierter IR-Thermographie im Hochdurchsatz. Herstellung von ausgewählten Katalysatorschichten auf TiO2-Trägern für die elektrochemische Chlor-Erzeugung. TV1/AP2: Validierung von Hits aus der IR-Thermographie im korrosionsfesten Gasphasenströmungsreaktor mit Cl2- und HCl-geeigneter on-line-Analytik und up-scaling von Schicht- und Pulversynthesen für die Überprüfung der Eignung als Chlor-Katalysator beim Verbundpartner BMS. TV3/AP1: Schichtherstellung über Elektroplating im 'medium-throughput' zur Erzeugung von dichten Oxidschichten, Multilayersystemen und Dispersionsschichten. Die Materialauswahl basiert auf Vortests der Projektpartner JLU, TUB, RUB, die Vorstrukturierung der Substrate erfolgt bei FAU. TV3/AP2: Elektrochemisches Screening im 'medium throughput' zur Auffindung elektrokatalytisch besonders aktiver Schichtsysteme aus TV1/AP1 und TV3/AP1. TV3/AP3: Eingehende strukturelle Charakterisierung und chemische Analyse der in TV1/AP2 und TV3/AP2 als besonders erfolgversprechend identifizierten Schichtsysteme aus TV1/AP1 und TV3/AP1 (Röntgenbeugung auch in-situ bei hohen Temperaturen, Röntgenkleinwinkelstreuung, Elektronenmikroskopie, BET, Instrumentelle Elementanalytik, diverse spektroskopische Methoden). Der Technologietransfer zum Schichtenhersteller Nano-X und zum Chlorhersteller BMS (Projektpartner) wird bereits während der Laufzeit des Projektes eingeleitet. Die gewonnenen Grundlagenerkenntnisse sollen in die Lehre und in zukünftige Drittmittelprojekte einfließen. Durch Lizenzierung von Patenten soll die Universität am wirtschaftlichen Erfolg partizipieren.

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