Das Forschungszentrum Jülich - d-nb, Archivserver DEPOSIT.D-NB ...

die Datengrundlage für die Beschreibung eines Quellterms zur Langzeitsicherheitsberechnung für die
ersten 1000 Jahre der Endlagerung.
Seit längerer Zeit beschäftigt sich das ISR mit der Langzeitsicherheit bei der direkten Endlagerung von
verbrauchten Brennelementen (BE) aus Forschungsreaktoren (FR). Diese Brennelemente sollen -
wie die Brennelemente aus Leistungsreaktoren - in stabilen geologischen Formationen sicher beseitigt
werden. In Deutschland werden Salz-, Granit- und Tonformationen untersucht. Im Ton und Granit ist
immer Wasser vorhanden, im Salz dagegen nur im Störfall. Dieses Wasser ist das eigentliche
Sicherheitsproblem bei der Endlagerung, denn es verursacht Korrosionsprozesse am
Brennelementbehälter und den Brennelementen, die zur Mobilisierung von Radionukliden und deren
Freisetzung aus dem Endlager führen können. Diese Mobilisierung wird in Jülich für verschiedene FR-
Brennstoffarten untersucht.
In den vergangenen Jahren wurde gezeigt, dass metallischer Uran-Aluminiumbrennstoff in schwach
mineralisiertem Granitwasser kaum, in Salzlauge dagegen in kürzester Zeit vollständig korrodiert. Im
Salz entstehen allerdings Korrosionsprodukte (sog. sekundäre Phasen, u.a. Hydrotalkite), an denen
die mobilisierten Radionuklide größtenteils wieder gebunden und damit im Endlager zurückgehalten
werden können. Auf Basis dieser Ergebnisse wurde das Programm mit einer Projektfinanzierung des
BMBF Ende 2003 auf silizidischen Uranbrennstoff und auf Tonporenwasser als Korrosionsmedium
ausgedehnt.
Erste Ergebnisse deuten auf hohe Korrosionsraten beider Brennstoffarten in Salzlaugen und in
Tonporenwasser hin. An den sekundären Phasen gebundene Radionuklide werden teilweise wieder
freigesetzt, wenn die Ionenstärke der umgebenden Salzlauge verändert wird. Die Rückhaltung der
Radionuklide am Hydrotalkit wird wesentlich durch die Zusammensetzung des Korrosionsmediums
bestimmt. Mit zunehmender Chloridkonzentration nimmt die Rückhaltekapazität für die bisher
untersuchten Iod- und Technetiumverbindungen stark ab.
(2e) Strahlenschutzforschung
Relevante Strahlenschutzprobleme ergeben sich bei einem Rückbau kerntechnischer Anlagen und
der Zwischenlagerung radioaktiver Abfälle. Zur Berechnung erforderlicher Abschirmmaßnahmen in
einer solchen Einrichtung werden spezielle numerische Computer-Programme eingesetzt, die für
viele reale Situationen nicht ausreichend validiert sind. Am Beispiel einer als Zwischenlager gebauten
Lagerhalle wurden reale Messungen der Dosis außerhalb der Halle mit Simulationsberechnungen
verglichen. Dabei wurde die Stärke der in der Halle in den Containern befindlichen radioaktiven
Quellen durch Messungen an den Außenwänden der Container abgeschätzt sowie die berechneten
Dosiswerte für die radioaktive Direktstrahlung durch die Hallenwand und die Streustrahlung mit
gemessenen Werten der Ortsdosisleistung verglichen. Untersuchungsbedarf besteht bei der
Berücksichtigung der Hintergrundstrahlung durch benachbarte Einrichtungen des
Forschungszentrums und bei der Bestimmung des Photonenflusses an der Oberfläche der Container
und dessen Energieverteilung. Der Vergleich der realen Werte mit den Modellierungen zeigt deshalb
zur Zeit noch keine befriedigende Übereinstimmung.
Der strahlentoxische Effekt von Auger-Emittern auf menschliche Zellen wurde am Beispiel von I-123
und I-125 untersucht. Nach Inkorporation dieser Nuklide in die DNA von Nieren T1-Zellen erfolgte die
Analyse der strahleninduzierten Schäden an Hand folgender biologischer Endpunkte: 1. Auslösung
der Apoptose (programmierter Zelltod), gemessen mittels fluorometrischer Bestimmung der
enzymatisch stimulierten Caspaseaktivitäten und des mitochondrialen Membranpotentials sowie
mittels mikroskopischer Beobachtung der sich verändernden Chromastinstruktur, und 2. Veränderung
der Zellzyklusphasen.
Die bislang vorliegenden Ergebnisse weisen gegenüber den entsprechenden Kontrollwerten auf eine
signifikante Erhöhung der Caspaseaktivitäten, des mitochondrialen Membranpotentials und einer
Veränderung der G2/M-Phase in Richtung G2-Block des gesamten Zellzyklus hin. Deutlich konnte
demonstriert werden, dass sich die Struktur der DNA bzw. des Chromatins infolge der inkorporierten
Auger-Emitter so veränderte, dass sich sehr viele Bruchstücke (apoptotische Körperchen) bildeten,
während sich die Zunahme des nicht programmierten Zelltodes, der Nekrose, gegenüber den
Kontrollen nur in einem wesentlich geringeren Ausmaß zeigte. Da die Apoptose eine relativ spät
einsetzende zelluläre Reaktion darstellt, wurden alle Untersuchungen nach unterschiedlich langen
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