Thermodynamische Referenzdatenbasis (THEREDA)

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Internationale Vernetzung:

Der THEREDA-Verbund hat sich vielfach der interessierten Fachöffentlichkeit präsentiert und dabei ein starkes nationales und internationales Interesse hervorgerufen. So besteht für salinare Systeme ein langjähriger, produktiver Austausch mit Mitarbeitern der Los Alamos National Laboratories (LANL) und Sandia National Laboratories (SNL) in den USA sowie der Nuclear Waste Management Organization (NWMO) in Kanada. Die Vorhabenergebnisse wurden zudem mit Kollegen und Anwendern aus Belgien, Frankreich, England, Spanien, Südkorea, Japan und der Schweiz diskutiert, wobei durchweg ein sehr positives Feedback zur Herangehensweise, Struktur und Nachvollziehbarkeit innerhalb des Projekts THEREDA erhalten wurde.

Damit ist das Projekt exzellent in der nationalen und internationalen Community etabliert und wird in vieler Hinsicht als beispielhaftes Referenzprojekt angesehen.

Ansatz des Projektes:

Seit vielen Jahren fördert das BMWi die anwendungsbezogene Grundlagenforschung zur Sicherheit von Mensch und Umwelt und damit zur Daseinsvorsorge. Auf dem Gebiet der untertägigen Entsorgung von radioaktiven Abfällen betrifft dies im Wesentlichen die Förderung von Arbeiten, die zur kontinuierlichen Verbesserung der Sicherheit vor potenziellen, insbesondere langzeitlichen Gefahren der Abfälle einen Beitrag leisten. Weiterhin werden die Kenntnisse zu sicherheitsrelevanten Fragestellungen vertieft sowie die Sicherheitstechnik und Methoden zur Sicherheitsbewertung weiterentwickelt.

Daher werden die Löslichkeit und die chemische Form gefährlicher Substanzen, die aus radioaktiven oder che-motoxischen Abfällen im Kontakt mit Wasser freigesetzt werden können, wissenschaftlich intensiv untersucht. Dabei werden thermodynamische Daten bestimmt, die in Verbindung mit Computermodellen die Berechnung der maximalen Löslichkeit solcher Substanzen in Abhängigkeit von Lösungszusammensetzung und Temperatur erlauben. Die Veröffentlichung dieser Daten in Fachberichten und Artikeln in wissenschaftlichen Zeitschriften erlaubt allerdings noch keine unmittelbare Verwertung dieser Arbeiten.

Hier setzt das Projekt THEREDA an: seit 2006 werden Fachberichte und wissenschaftliche Veröffentlichungen aus der ganzen Welt ausgewertet. Transparent evaluierte thermodynamische Daten werden in eine Datenbank eingetragen. Um die Ergebnisse einem breiten Fachpublikum zugänglich zu machen, können diese über das Internet eingesehen werden.

Diese Arbeit erfordert einen breiten, interdisziplinären Ansatz. Daher wird das Projekt THEREDA gemeinsam von fünf Institutionen betrieben, die selbst in den entsprechenden Forschungsfeldern tätig sind. Dies dient der Bündelung von Kompetenzen und stellt die Referenzdatenbasis THEREDA auf ein breite institutionelle Basis.

Ergebnisse:

Mit der Referenzdatenbasis THEREDA steht ein technischer Rahmen zur Verfügung, der es den teilnehmenden wissenschaftlichen Experten erlaubt, thermodynamische Daten dezentral zu erfassen. Es werden spezielle Datenfiles generiert, die in Verbindung mit bestimmten Programmen geochemische Modellrechnungen zur Löslichkeit, beispielsweise von Radionukliden, erlauben. Vor der Freigabe in der Datenbank durchlaufen diese Dateien einen Qualitätssicherungsprozess, der sicherstellt, dass die durchgeführten Rechnungen zu richtigen und bei der Verwendung verschiedener Programme vergleichbaren Ergebnissen führen. In den bisher durchgeführten Arbeiten fokussierte sich das Projekt THEREDA auf die Beschreibung salinarer Systeme.

Die in den Datenfiles ausgegebenen thermodynamischen Daten, die die Grundlage der Löslichkeits- und Speziationsrechnung liefern, können über die beigefügte Dokumentation auf die zugrundeliegenden Fachpublikationen und damit auf ihre experimentelle Basis zurückverfolgt werden, wie am Beispiel des Technetiumdioxids (TcO2) in der Abbildung gezeigt. Weiterhin wird auf die Qualität der Daten und somit auf etwaigen Forschungsbedarf hingewiesen.

Ausblick:

Das Projekt THEREDA repräsentiert eine datenbank-gestützte thermodynamische Referenzdatenbasis, die über eine webbasierte, grafische Benutzeroberfläche ausgelesen bzw. mit weiteren Daten gefüllt werden kann.

Mit der Datenbank THEREDA steht Behörden, Dienstleistern und Forschungsinstitutionen ein leistungsstarkes Instrument zur geochemischen Analyse verschiedener relevanter Prozesse bei der untertägigen oder oberflächennahen Entsorgung gefährlicher Abfälle zur Verfügung. In der aktuellen Version kann die Referenzdatenbasis vor allem für die Berechnung von Mobilisierungsprozessen in Lösungen verwendet werden, wie sie im Salzgestein oder in Tonformationen im Norddeutschen Becken auftreten können.

Seit Abschluss des vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWi) geförderten Vorhabens im Jahr 2013 wird die Datenbasis Zug um Zug erweitert.