Langzeitstudie zur Auflösung von Uranmunition

21.06.2007

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 Wissenschaftler fanden Sabugalit an der Oberfläche der Uranmunition, ein Aluminium-Uranylphosphat, das schwer wasserlöslich ist. 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.

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 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.

Messtechnisch 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.

Originalveröffentlichung: W. Schimmack, U. Gerstmann, W. Schultz, G. Geipel, "Long-term corrosion and leaching of depleted uranium (DU) in the soil", Radiation and Environmental Biophysics 2007.

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