Dr. Brix, Kristina

Kristina Brix, Dr. rer. nat.
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Forschung

BMWi-Verbundprojekt GRaZ I und GRaZ II: "Geochemische Radionuklidrückhaltung an Zementalterationsphasen"

Rückhaltung endlagerrelevanter Elemente an Calcium-Bentonit und Zementalterationsphasen

Die Suche nach einem geeigneten Endlager für hochradioaktiven Abfall in tiefen, geologischen Formationen ist heutzutage eine große Aufgabe, nicht nur in Deutschland, sondern für die gesamte Menschheit. Um dessen Sicherheit für über hunderttausend Jahre gewährleisten zu können ist es notwendig die Hauptinteraktionsprozesse zwischen dem radioaktiven Abfall und der umgebenden Formation zu kennen. Als potentielle Wirtsgesteine werden in Deutschland Granit und Steinsalz, aber auch Ton in Betracht gezogen. Neben dieser natürlichen Barriere, welche die Freisetzung radioaktiver Stoffe in die Umwelt verhindern soll, werden auch mehrere technische Barrieren eingesetzt. Eine dieser Barrieren ist Calcium-Bentonit, ein Gemisch aus verschiedenen Tonen, welcher als potentielles Puffermaterial und als Bohrlochverschluss dient. Für den Langzeitsicherheitsnachweis wird das Rückhaltevermögen von endlagerrelevanten Elementen an Calcium-Bentonit unter Berücksichtigung verschiedener geochemischer Parameter wie pH-Wert und Ionenstärke mittels Massenspektrometrie mit induktiv gekoppeltem Plasma (ICP-MS) untersucht.

Die Forschungsarbeiten in GRaZ II beziehen sich insbesondere auf die Wechselwirkungen von Radionukliden und deren Homologe mit Zement bzw. Beton und deren Alterationsprodukten innerhalb der geotechnischen Barriere eines potentiellen Endlagers unter dem Einfluss von hochsalinaren und hyperalkalinen Bedingungen. Schwerpunktmäßig soll das Verhalten von endlagerrelevanten Elementen bzw. Elementgemischen unter verschiedenen geochemischen Bedingungen (Formationswässer, Zementzusätze und Konkurrenzionen) untersucht werden. Als Elemente werden U(VI) als Kernbrennstoff bzw. Mo(VI) als ein mögliches homologes Element, Eu(III) als Stellvertreter für die dreiwertigen Actiniden, sowie Cs(I), Sr(II), Pd(II), Sm(III), Zr(IV) und Ru(IV) als mögliche Abbau- bzw. Spaltprodukte, als Strukturteile (beispielswese Hüllrohre oder Kokillen) sowie als nicht radioaktive homologe Stellvertreter ausgewählt. Die Untersuchungen werden dabei neben Einzelelement-Experimenten vor allem mit Elementgemischen („WASTe Cocktail“) mit Hilfe der Multielement ICP-MS im Konzentrationsbereich von 10^-9 bis 10^-5 mol/L durchgeführt.

Publikationen

Brix, K., Baur, S., Haben, A., Kautenburger, R. (2021) Building the bridge between U(VI) and Ca-bentonite – Influence of concentration, ionic strength, pH, clay composition and competing ions. Chemosphere, 131445.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131445

Meyer, A.M., Fünfrocken, E., Kautenburger, R., Cairault, A., & Beck, H. P. (2021) Detecting pollutant sources and pathways: High-frequency automated online monitoring in a small rural French/German transborder catchment. Journal of Environmental Management 290, 112619.
https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2021.112619

Fischer, T., Tschernig, T., Drews, F., Brix, K., Meier, C., Simon, M., Kautenburger, R., Schneider, M. (2021) SiRNA delivery to alveolar macrophages using aspherical, nanostructured microparti-cles as gene delivery system. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics 158, 284-293.
https://doi.org/10.1016/j.ejpb.2020.11.024

Müller, D.W., Lößlein, S., Terriac, E., Brix, K., Siems, K., Moeller, R., Kautenburger, R., Mücklich, F. (2020) Increasing Antibacterial Efficiency of Cu Surfaces by targeted Surface Functionalization via Ultrashort Pulsed Direct Laser Interference Patterning (USP-DLIP). Advanced Materials Interfaces  2020, 2001656.
https://doi.org/10.1002/admi.202001656

Brix K, Hein C, Haben A, Kautenburger R (2019) Adsorption of caesium on raw Ca-bentonite in high saline solutions: Influence of concentration, mineral composition, other radionuclides and modelling. Applied Clay Science, 182, 105275.
https://doi.org/10.1016/j.clay.2019.105275

Kautenburger R, Brix K, Hein C (2019) Insights into the retention behaviour of europium(III) and uranium(VI) onto Opalinus Clay influenced by pore water composition, temperature, pH and organic compounds. Applied Geochemistry, 109, 104404.
https://doi.org/10.1016/j.apgeochem.2019.104404.

Brix K, Hein C, Sande, JM, Kautenburger R (2017) Simultaneous quantification of iodine and high valent metals via ICP-MS under acidic conditions in complex matrices. Talanta 167, 532-536.
http://dx.doi.org/10.1016/j.talanta.2017.02.056

Tagungsbeiträge (Vorträge)

Mit Miniatursäulenexperimenten zum Endlager - LC-ICP-MS-Kopplung im Hochsalineren und simultane Quantifizierung von Eu, Uranyl, Cs und Iodid im sauren Milieu. Agilent ICP-MS Anwendertreffen 2019, Waldbronn, Deutschland.

On the Trace (Level) of a high-level nuclear waste Disposal - Retention of Cs(I), Eu(III) and Uranyl on Ca-Bentonite. DGMS Conference 2020, Münster, Deutschland.

Poster

Simultaneous Quantification of Iodine and other Elements relevant for high-level nuclear Waste under acidic Conditions via ICP-MS for Determination of Sorption Isotherms on Ca-Bentonite, European Winter Concerence on Plasma Spectrochemistry 2019, Peau, Frankreich.

Simultaneous Quantification of Iodine and high valent Metals via ICP-MS under acidic Conditions in complex Matrices, Migration Tagung 2017, Barcelona, Spanien.

Modifying the Speciation of Iodine in saline Matrices for Quantification by ICP-MS, TraceSpec Tagung 2016, Danzig, Polen.