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Langzeitstudie zur Auflösung von Uranmunition

19.06.2007
In einer bisher einmaligen Langzeitstudie haben Wissenschaftler vom GSF Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit in Kooperation mit dem Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD) untersucht, was mit panzerbrechender Uranmunition passiert, die lange im Boden lagert und damit Verwitterungs- und Auswaschungsprozessen ausgesetzt ist. Die Ergebnisse zeigen, dass die Munition schnell zersetzt wird und Uranverbindungen in das Grundwasser gelangen können.

Abgereichertes Uran ist eigentlich ein Abfallprodukt der Kernenergieerzeugung. Aufgrund seiner hohen Dichte wird es in der Waffenindustrie zur Herstellung von panzerbrechenden Projektilen mit hoher Durchschlagskraft verwendet. Uranmunition wurde bereits in großer Zahl im Irak und Kosovo zum Einsatz gebracht. Die zurückgelassenen Reste der Munition verwittern mit der Zeit im Boden. Ob sich dabei auch Uranverbindungen lösen und in das Grundwasser oder in die Pflanzen gelangen, war bisher vollkommen unklar. Mit den jetzt gewonnenen Daten können die Wissenschaftler eine erste Risikoeinschätzung vornehmen und nächste experimentelle Untersuchungen planen.

Um den Verwitterungsprozess genau zu untersuchen, füllten die Wissenschaftler des GSF Versuchsröhren mit verschiedenen Böden und vergruben darin die Uranmunition. Zusätzlich wurden die Böden mit normalem Dünger aus der Landwirtschaft behandelt und Gras mit eingesät. In einem klimatisierten Labor wurden die Versuchsröhren wöchentlich mit einem synthetischen Regen bewässert und das Sickerwasser auf vorhandene Uranverbindungen untersucht. Insgesamt wurden 6 Versuchssäulen in 3 Jahren unter kontrollierten Bedingungen vermessen.

Die Bildung einer Patinaschicht auf Kupferdächern ist allgemein bekannt. In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Regens entstehen dort Kupfermineralien mit grünlich blauer Farbe. Diese Bildung von Mineralien findet auch bei der Verwitterung der Uranmunition statt. Dort entstehen jedoch Uranminerale. So fanden die Wissenschaftler Sabugalit an der Oberfläche der Uranmunition, ein Aluminium-Uranylphosphat, das schwer wasserlöslich ist. Dieser Prozess geht dabei verhältnismäßig schnell vonstatten. Nach Schätzungen der Forscher könnte sich ein Projektil schon innerhalb von 50 Jahren komplett in Sabugalit umgebildet haben. Das giftige Uran ist in diesem Mineral fest gebunden.

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Parallel zu dieser relativ schnellen Reaktion erfolgt ein Auswaschungsprozess, der sich über einen viel größeren Zeitraum erstreckt. Dabei entstehen neue carbonathaltige Uranverbindungen, die sehr gut wasserlöslich sind. In dem einzigartigen Experiment von GSF und Forschungszentrum Dresden-Rossendorf konnten diese Uranverbindungen nun im Sickerwasser nachgewiesen werden. Die gute Wasserlöslichkeit ist auch der Grund, warum Uranverbindungen aus Uranmunition in das Grundwasser oder die Pflanzen gelangen können. Obwohl im Experiment das Wachstum der Pflanzen in der Umgebung des Uranprojektils zurückging, kann die Frage nach der landwirtschaftlichen Nutzung der kontaminierten Böden derzeit noch nicht sicher beantwortet werden.

Das gewonnene Sickerwasser auf mögliche Uranverbindungen zu überprüfen, ist messtechnisch eine große Herausforderung. Dr. Gerhard Geipel vom Institut für Radiochemie des FZD ist einer von wenigen Experten weltweit, der eine konkrete Uranverbindung selbst bei kleinsten Mengen nachweisen und bestimmen kann. Zum Einsatz kam die hochempfindliche Methode der zeitaufgelösten laserinduzierten Fluoreszenz-Spektroskopie. Bei dieser Methode nutzt man das unterschiedliche Nachleuchten der verschiedenen Uranverbindungen aus, wenn diese mit gepulstem Laserlicht bestrahlt werden. Jede dieser Verbindungen besitzt ein charakteristisches Fluoreszenz-Spektrum, was anhand einer Referenzprobe genau zugeordnet werden kann. Das Sickerwasser enthielt, so die aktuellen Ergebnisse, eine hohe Konzentration von Uranverbindungen: "Wir haben Konzentrationen im Sickerwasser nachgewiesen, die man sonst nur in ehemaligen Uranabbaugebieten, wie den Bergwerken bei Schlema in Sachsen, vorfinden kann.", so Dr. Gerhard Geipel. Für sichere Prognosen über einen längeren Zeitraum sind weitere Untersuchungen notwendig.

Veröffentlichungen:
W. Schimmack, U. Gerstmann, W. Schultz, G. Geipel, "Long-term corrosion and leaching of depleted uranium (DU) in the soil", in: Radiation and Environmental Biophysics, 2007 (im Druck)
Weitere Informationen:
Dr. Gerhard Geipel
Institut für Radiochemie
Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Tel.: 0351 260 - 2306
g.geipel@fzd.de
Pressekontakt:
Dr. Christine Bohnet
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit, Forschungszentrum Dresden-Rossendorf (FZD)
Bautzner Landstr. 128, 01328 Dresden
Tel.: 0351 260 - 2450 oder 0160 969 288 56
Fax: 0351 260 - 2700
c.bohnet@fzd.de
Information:
Das FZD erbringt wesentliche Beiträge der Grundlagenforschung sowie der anwendungsorientierten Forschung und Entwicklung zu folgenden Fragestellungen:
o Wie verhält sich Materie unter dem Einfluss hoher Felder und in winzigen Dimensionen?
o Wie können Tumorerkrankungen frühzeitig erkannt und wirksam behandelt werden?
o Wie schützt man Mensch und Umwelt vor technischen Risiken?
Dazu werden 6 Großgeräte eingesetzt, die europaweit unikale Untersuchungsmöglichkeiten auch für auswärtige Nutzer bieten.

Das FZD ist mit ca. 700 Mitarbeitern das größte Institut der Leibniz-Gemeinschaft (www.wgl.de) und verfügt über ein jährliches Budget von rund 54 Mill. Euro. Hinzu kommen etwa 8 Mill. Euro aus nationalen und europäischen Förderprojekten sowie aus Verträgen mit der Industrie. Zur Leibniz-Gemeinschaft gehören 84 außeruniversitäre Forschungsinstitute und Serviceeinrichtungen für die Forschung. Leibniz-Institute arbeiten interdisziplinär und verbinden Grundlagenforschung mit Anwendungsnähe. Jedes Leibniz-Institut hat eine Aufgabe von gesamtstaatlicher Bedeutung, weshalb sie von Bund und Länder gemeinsam gefördert werden. Die Leibniz-Institute verfügen über ein Gesamtbudget von gut 1 Milliarde Euro und beschäftigen rund 13.000 Mitarbeiter.

Dr. Christine Bohnet | idw
Weitere Informationen:
http://www.fzd.de
http://www.gsf.de

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