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03.11.2014

Weltweiter Ringversuch zur Urananalyse


Vier kleine Proben gelösten Uranylacetats verbinden momentan Dresden mit 17 Laboren rund um den Globus. Forscher des Helmholtz-Zentrums Dresden-Rossendorf (HZDR) wollten wissen, wie vergleichbar verschiedene Methoden sind, die zur Aufschlüsselung von Verbindungen radioaktiver Schwermetalle (Actinide) angewandt werden. Deshalb bereiteten sie einen Ringversuch vor, der diese Frage lösen soll. Die Ergebnisse präsentieren die Teilnehmer auf dem internationalen Workshop "Advanced Techniques in Actinide Spectroscopy" (ATAS), den das HZDR vom 3. bis zum 7. November 2014 organisiert. Die Veranstaltung will den Austausch zwischen experimenteller und theoretischer Forschung auf dem Gebiet der Radiochemie verbessern.

Um herauszufinden, wie radioaktive Schwermetalle auf verschiedene Umgebungen, zum Beispiel in möglichen Endlagern, reagieren, nutzen Forscher eine Vielzahl spektroskopischer Verfahren. Auf diese Weise lassen sich unter anderem die chemische Struktur, das Bindungs- und somit das Ausbreitungsverhalten der Actiniden entschlüsseln. "Die Frage, die sich dabei allerdings oft stellt, ist, wie vergleichbar die Ergebnisse sind", beschreibt Dr. Katharina Müller vom HZDR-Institut für Ressourcenökologie ihre Erfahrungen. Bereits zum zweiten Mal organisiert sie zusammen mit Dr. Robin Steudtner und Dr. Satoru Tsushima den Workshop ATAS. "Ziel ist es, Ideen anzuregen, wie sich die unterschiedlichen Methoden miteinander kombinieren lassen." Die Dresdner Forscher haben sich deshalb für die Veranstaltung ein spezielles Experiment einfallen lassen.

Bereits am Anfang des Jahres haben sie vier Proben gelösten Uranylacetats in unterschiedlichen Zusammensetzungen an führende radiochemische Labore in verschiedenen Ländern verschickt - zum Beispiel an die französische Atomenergiebehörde CEA, die kanadische Universität in Manitoba und die Clemson Universität im US-Bundesstaat South Carolina. Mit der jeweils bevorzugten Methode untersuchten die dortigen Wissenschaftler die schwach radioaktive Substanz. Auf die Proben wurden so sechs unterschiedliche spektroskopische Verfahren - zeitaufgelöste Laser-Fluoreszenzspektroskopie, Röntgenabsorptionsspektroskopie, Elektrosprayionisation-Massenspektrometrie, Infrarot- und Ramanspektroskopie, Kernspinresonanzspektroskopie sowie verschiedene quantenchemische Methoden - angesetzt.

"Wir wollen dadurch herausfinden, inwieweit die Ergebnisse reproduzierbar sind - also ob die verschiedenen Labore mit derselben Methode auch die gleichen Daten erhalten und diese im Anschluss auch auf eine ähnliche Weise interpretieren", erläutert Robin Steudtner. Ob dies tatsächlich funktioniert hat, erfahren die Teilnehmer am dritten Tag des Workshops. Dann stellen sie ihre Resultate vor. Eine richtige Antwort gibt es dabei allerdings nicht, stellt der Dresdner Chemiker klar. "Vielmehr geht es darum, Diskussionen zu stimulieren, woher Diskrepanzen kommen, welches Verfahren für welche Fragestellungen am besten geeignet ist und vor allem, ob sich verschiedene Methoden sinnvoll ergänzen lassen." Denn ein einziges Verfahren genügt nicht, um die komplexe Chemie der Actiniden komplett zu erforschen, wie Müller erklärt: "Die verschiedenen Methoden liefern uns nur Teilantworten. Wenn wir genau verstehen wollen, wie sich radioaktive Schwermetalle in der Umwelt verhalten, müssen wir Wege finden, sie zu kombinieren."

Brücke zwischen Theorie und Praxis bilden

Diese angestrebte Verbindung war auch der Grund für den ersten ATAS-Workshop, den das HZDR vor zwei Jahren organisiert hat. Denn die Erforschung der Actiniden fußt neben experimentellen Untersuchungen vor allem auf theoretischen Modellen. Gegenseitig ergänzt haben sich die beiden Felder bislang allerdings kaum. ATAS sollte diesen Mangel beheben. Zumindest im Dresdner Forschungszentrum ist dies geglückt, erzählt Steudtner: "Wir greifen nun verstärkt auf die Kompetenzen aus dem jeweils anderen Bereich zurück. So können wir einerseits aufwendige spektroskopische Experimente mit Hilfe theoretischer Methoden effektiver planen. Andererseits erhalten unsere Theoretiker von den Experimentatoren wertvolle Hinweise über Themen, die aus praktischer Sicht besonders interessant sind."

Dass dieser Fokus der Veranstaltung auf reges Interesse stößt, zeigen die Anmeldungen zu dem internationalen Forum, die zu Zweidrittel aus dem Ausland kommen. Dabei wurde die Gesamtzahl der Teilnehmer bewusst von den Organisatoren auf 80 beschränkt "Wir wollen, dass ATAS tatsächlich ein Workshop bleibt", erklärt Müller. "Jeder Teilnehmer soll sich einbringen. Daher haben wir ab einer bestimmten Anzahl die Anmeldung gestoppt. Ansonsten wären es noch mehr geworden." Neben dem Ringversuch umfasst das Programm Vorträge internationaler Wissenschaftler, eine Poster-Session sowie Führungen zu HZDR-Forschungsanlagen.

Quelle: Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)




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