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Professur für Radiochemie
Bachelorthemenvorstellung
PD Dr. Moritz Schmidt, Prof. Thorsten Stumpf
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Dr. Moritz Schmidt | Institut für Ressourcenökologie | www.hzdr.de Thorsten Stumpf
Institute of Resource Ecology Page 2
NUCLEAR WASTE MANAGEMENT, SAFETY AND RADIATION RESEARCH
Institute of Resource Ecology
Biogeo- chemistry
Chemistry f-Elements
Surface Processes
Molecular
Structures Biophysics Reactive Transport
Reactor Safety
Structural Materials Group
Radiation Safety
Nuclear Waste Management/Radioecology Reactor Safety
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NUCLEAR WASTE MANAGEMENT
Container
Geotechnical barrier
Polymeric species/
nanoparticles Aquo ion
Outer sphere
sorption Inner sphere
sorption
Structural incorporation Sorption of nanoparticles Extended outer
sphere sorption
Chemistry
Microbiology Geoscience
Biofilm/
Organic coatings Microorganisms
An interdisciplinary approach
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NUCLEAR WASTE MANAGEMENT
Multi-methodological approach
Microscopy
(AFM, CLSM, SEM, TEM) Microcalorimetry
Geo-PET
Theoretical chemistry
Thermodynamic modeling State-of-the-art spectroscopy
(TRLFS, FT-IR, NMR, UV-Vis, XAS) SC- and Powder XRD, Surface
X-ray diffraction
apply state-of-the-art tools for generating new
knowledge
Radioanalytics
(LSC, α, γ spectrometry)
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Uran(VI)-Rückhaltung an Zementphasen (Calcium-Aluminat-Silikat-Hydrat) Das Rückhaltevermögen von Calcium-
Aluminat-Silikat-Hydrat (C-A-S-H) gegenüber Uran(VI) soll unter den Bedingungen eines nuklearen Endlagers untersucht werden.
Zementphasen:
- C-A-S-H (Vergleich zu C-S-H [1])
Synthese und Charakterisierung von C-A-S-H Phasen:
- XRD
-
27Al- und
29Si-NMR
U(VI)-Sorptionsexperimente und Laugungsexperimente bei erhöhten Ionenstärken
Analyse:
- XRD
-
27Al- und
29Si-NMR - Laserspektroskopie
Ziel: - Verteilungskoeffizienten
- Spezies / Reaktionsmechanismus - Stabilität bei erhöhten Ionenstärken
Vorherige Arbeiten:
[1] Wolter et al.: Stability of U(VI) doped calcium silicate hydrate gel in repository-relevant brines studied by leaching experiments and spectroscopy. Chemosphere 218, 241-251 (2019).
Ansprechpartner:
Katja Schmeide (k.schmeide@hzdr.de)
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Laserspektroskopische Untersuchung des Einbaus von Eu 3+
in CaO und Ca(OH) 2
Kontakt: Moritz Schmidt (moritz.schmidt@hzdr.de)
▪ Synthese von Ca(OH) 2 in Gegenwart von Eu 3+
▪ Spektroskopische Charakterisierung
▪ Synthese von CaO aus Ca(OH) 2 und CaCO 3
▪ Charakterisierung der Eu 3+ Spezies in CaO
▪ Identifizierung von Unterschieden und Vergleich mit
“CaO” in komplexen Mineralen
580 590 600 610 620 630 640 650
Normalisierte Fluoreszenzemission
Emissionswellenlänge
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21.00 21.05 21.10 21.15 21.20 TcSx
Sample 3 Sample 4 Sample 1 Sample 2 TcIVO2 xH2O
TcVIIO4-(aq)
normalized fluorescence [a.u.]
Photon energy [keV]
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99 Tc ist ein langlebiges (≈10 5 years) Spalt- produkt und muss in der Risikoanalyse zum Schutz von Mensch und Umelt berücksichtigt werden. Als Tc VII O 4 - Anion ist es im
Grundwasser mobil, sein Transport kann aber durch Reduktion zu schwerlöslichem Tc IV
gehindert werden.
Melde Dich bei uns: n.mayordomo-herranz@hzdr.de d.rodriguez-hernandez@hzdr.de
Was lernst Du bei uns:
▪ Arbeit mit Radionukliden in Handschuhboxen
▪ Mineralsynthese und -charakterisierung, z.B XRD, Mikroskopie, Zetapotential, …
▪ Radioanalytik
▪ Spektroskopie von Tc Komplexen in Lösung und an Mineraloberflächen, z.B. ATR FT-IR, NMR, XAS
Natürliche Wässer:
pH, Salzgehalt, Eh, …
Mineralphasen:
Eisenkorrosion, hohe Komplexität, …
SORPTION
PRECIPITATION
REDOX TRIGGERED
SORPTION INCORPORATION
Tc
4 6 8 10
0 25 50 75 100
H2O 0.01 M NaCl 0.1 M NaCl
% Tc
removedpH
2 µm
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Nutzung von Liposomen zur Akkumulation und Separation von Lanthaniden
Kleine Wasserbläschen, durch eine Lipiddoppelschicht von Umgebung getrennt
Künstliche Systeme zur Nachahmung der Zellmembran [1] / Verwendung als Drug-Delivery System [2]
Ionophore machen Lipiddoppelschicht durchlässig für Ionen [3]
Verwendung zur Anreicherung von Lanthaniden
Spektroskopische und Mikroskopische Analyse
[1] Jørgensen, I. L., Kemmer, G. C., & Pomorski, T. G. (2017), European Biophysics Journal, 46(2), 103-119.
[2] Sercombe, Lisa, et al., Frontiers in pharmacology 6 (2015): 286.
[3] Wang, E., Taylor, R. W., & Pfeiffer, D. R. (1998), Biophysical journal, 75(3), 1244-1254.
Ansprechpartner:
Björn Drobot
Jérôme Kretzschmar
Robin Steudtner
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Spektroskopische Charakterisierung von An/Ln-PQQ Komplexe
Pyrrolochinolinchinon (PQQ) ist ein wichtiger Cofaktor in Stoffwechselprozessen [1]
Interaktionsstudien mit Lanthanoiden in organischen Lösungsmitteln sind bereits bekannt [2]
Übertragbarkeit auf realitätsnahe wässrige Systeme?
Anwendung verschiedenster spektroskopischer Methoden zur Identifizierung der gebildeten Komplexe!
[1] Kasahara, T. & Kato, T. (2003), Nature, 422, 832-832.
[2] Lumpe, H. & Daumann, L. J. (2019),Inorganic Chemistry, 58: 8432-41.
N M
R
T R L F S
Ansprechpartner:
Robin Steudtner Björn Drobot
Jérôme Kretzschmar
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