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Scientific Highlights LES
The credibility of long-term safety assessments of radioactive waste repositories may be greatly enhanced by a molecular level understanding of the sorption processes onto individual minerals present in the near- and far-fields. A study conducted at LES in collaboration with the Helmholtz Zentrum Dresden Rossendorf used extended X-ray absorption fine structure (EXAFS) and time-resolved laser fluorescence spectroscopies (TRLFS) to elucidate the uptake mechanism of trivalent lanthanides and actinides (Ln/AnIII) by the clay mineral montmorillonite.The excellent agreement between the thermodynamic model parameters obtained by fitting the macroscopic data, and the spectroscopically identified mechanisms, demonstrates the mature state of the 2SPNE SC/CE sorption model developed at LES for predicting and quantifying the retention of Ln/AnIII elements by montmorillonite-rich clay rocks.
An interdisciplinary study conducted at different PSI laboratories (LES, AHL, LRS, SYN) in collaboration with Studsvik AB (Sweden) demonstrates that selenium originating from fission in light water reactors is tightly bound in the crystal lattice of UO2. This finding has positive consequences for the safety assessment of high-level radioactive waste repository planned in Switzerland, as it implies (contrary to previous assumptions) that the safety-relevant radionuclide 79Se will be released at extremely low rates during aqueous corrosion of the waste in a deep-seated repository.
Drei Jahre in Folge hat Jenna Poonoosamy den Preis für die beste Präsentation am Doktorandentag im Bereich Nukleare Energie und Sicherheit (NES) am Paul Scherrer Institut PSI erhalten. Poonoosamy stammt ursprünglich von der Insel Mauritius im Indischen Ozean. Schon in der Schule interessierte sie sich vor allem für Chemie. «Die meisten meiner Freunde wollten in die Wirtschaft», erzählt sie. «Mich dagegen haben die Naturwissenschaften fasziniert.» Und so zog sie nach der Schule zum Chemie-Studium nach Paris. Und kam später für ihre Doktorarbeit ans PSI.
Obwohl die Schweiz aus der Kernenergie aussteigt, muss sie eine Lösung für das in den Kernkraftwerken, aber auch in Medizin, Industrie und Forschung entstandene, radioaktive Material finden. Daher stellt sie sich einer aussergewöhnlichen, verantwortungsvollen Aufgabe: Sie sucht einen Ort, an dem sie ihre radioaktiven Abfälle mehrere hunderttausend Jahre lang sicher lagern kann. So lange, bis sie von selbst die Radioaktivität natürlicher Gesteine erreicht haben.
Wenn Brücken, Staumauern und andere Bauwerke aus Beton nach einigen Jahrzehnten von dunklen Rissen durchzogen sind, dann ist die sogenannte Betonkrankheit die Ursache. Wie das Material, das in diesen Rissen entsteht, auf der Ebene einzelner Atome aufgebaut ist, haben jetzt Forschende des Paul Scherrer Instituts PSI und der Empa entschlüsselt - und dabei eine bislang unbekannte kristalline Anordnung der Atome entdeckt.
Schwach- und mittelaktive nukleare Abfälle bleiben in einem geologischen Tiefenlager über mehrere Tausend Jahre in Zementmaterialien verpackt. Forschende des Paul Scherrer Instituts und des Karlsruher Instituts für Technologie haben nun gezeigt, wie Zement die Bewegungsfreiheit der radioaktiven Substanzen einschränkt. Das verbessert das Verständnis der Prozesse, die in dieser ersten Phase der Tiefenlagerung ablaufen werden.
Eine vom Paul Scherrer Institut PSI koordinierte Studie des Zentrums für Technologiefolgenabschätzung TA-Swiss empfiehlt, die Tiefengeothermie in der Schweiz weiter voranzutreiben. Die Energieressourcen im Untergrund sind sehr gross, umweltfreundlich zu gewinnen und jederzeit verfügbar, begründen die Studienautoren ihren Befund. Das Erdbebenrisiko und die noch zu hohen Kosten bleiben Herausforderungen, die die Gesellschaft gegen den Nutzen der Geothermie abwägen muss.
Forscher des Paul Scherrer Institutes PSI und der Ungarischen Akademie der Wissenschaften haben in einem EU-Projekt grundlegende Eigenschaften von Tongesteinen in einem Tiefenlager für hochradioaktive Abfälle untersucht. Die Forschungsergebnisse des PSI zeigen, dass die am Opalinuston-Gestein gewonnenen Erkenntnisse auf das in Ungarn vorkommende Bodaton-Gestein übertragen werden können.
Chemische Reaktionen, so viel steht fest, werden die Beschaffenheit des Tiefenlagers sowie des umliegenden Gesteins (Tongestein) verändern. Aber in welchem Ausmass und mit welchen Auswirkungen auf die Sicherheit? Forscher des Paul Scherrer Instituts versuchen diese Frage mit Hilfe einer Kombination von Experimenten und Computersimulationen zu beantworten.