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Wie St. Petersburger Wissenschaftler die radioaktive Kontamination des Bodens auf der Wasilievsky-Insel beseitigten

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Im März jährte sich der Unfall im japanischen Kernkraftwerk Fukushima Daiichi zum zehnten Mal. Die Folgen waren nicht so katastrophal, wie unmittelbar nach dem Unfall zu erwarten gewesen wäre. Das Gebiet um die Anlage ist jedoch nach wie vor unbewohnbar, und die in dem verseuchten Gebiet gesammelten radioaktiven Abfälle werden in Zwischenlagern aufbewahrt, und niemand weiß, was damit geschehen soll.

Ein ähnliches Problem, wenn auch örtlich begrenzter, mussten in den neunziger Jahren die Händler lösen, die eines der Grundstücke auf der Wasilievsky -Insel zur Bebauung erworben hatten. In der Mitte des letzten Jahrhunderts befand sich dort ein militärisch-industrieller Komplex, in dem verbrauchte nukleare Abfälle in speziellen Minen gelagert wurden. Zu Sowjetzeiten wurden sie entsorgt, aber der für die Wände der Brunnen verwendete Beton war keine ausreichende Barriere für radioaktive Elemente - Strontium-90 und Cäsium-137. Sie waren in den Boden eingedrungen und machten das Gebiet für jegliche Bebauung ungeeignet.

Für die Geschäftsleute war eine solche Entwicklung eine unangenehme Überraschung. Schließlich wurde die Kontamination damals hauptsächlich durch den Bau von Betonbarrieren bekämpft, um die Migration von Radionukliden zu verhindern. Aber in diesem Fall müsste man den Bau von Gebäuden vergessen. Die einzige Möglichkeit, nicht in Schwierigkeiten zu geraten, bestand darin, den Boden "aus dem Wirtschaftskreislauf zu nehmen", d. h. ihn zu entfernen und durch neuen Boden zu ersetzen, aber auch das war keine Option.

Den Geschäftsleuten wurde gesagt, dass es keine freien Grabstätten dieser Größe gibt, und falls es doch welche gibt, hat ein solcher Antrag so gut wie keine Chance, genehmigt zu werden. Die Beseitigung einer kolossalen Menge kontaminierten Bodens aus dem Stadtzentrum ist eine mühsame Angelegenheit (die WHSD wurde viel später gebaut), sie würde zumindest unnötige Aufmerksamkeit erregen und einen ungesunden öffentlichen Aufschrei verursachen. Es ist besser, alles so zu lassen, wie es ist, zumal der Ort menschenleer ist und sich die radioaktive Belastung früher oder später wieder normalisieren wird.

Was ist zu tun? Schließlich hatte man viel Geld in den Kauf eines auf den ersten Blick wertvollen Objekts investiert. Die Erbauer wandten sich an die Bergbauuniversität St. Petersburg, deren Wissenschaftler auf diesem Gebiet forschten. Sie untersuchten insbesondere die Möglichkeit, den Boden durch Ionenaustausch von radioaktiven Isotopen auf ein zulässiges Niveau zu bringen. Die Innovation wurde teilweise an Proben aus den von Tschernobyl betroffenen Gebieten getestet, aber die Forschung war noch lange nicht abgeschlossen.

Черемисина
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"Der Diffusionskoeffizient von Strontium im Boden des ehemaligen Industriestandorts war um zwei Größenordnungen höher als der von Cäsium. Während also das erste Element in der oberen Schicht von 20-30 Zentimetern Dicke befestigt war, drang das zweite bis in eine Tiefe von mehreren Metern vor. Das Volumen des zu dekontaminierenden Bodens wurde daher auf mindestens fünftausend Kubikmeter geschätzt. Das sind etwa zweieinhalbtausend Tonnen. Außerdem war das Gebiet mit Bauschutt übersät, der ebenfalls kontaminiert war", erinnert sich Olga Tscheremisina, Leiterin der Abteilung für physikalische Chemie an der Bergbauuniversität St. Petersburg (in den 1990er Jahren wurde die Abteilung von Dmitry Tschirkst geleitet).

Die von den Wissenschaftlern entwickelte Technologie ähnelt der Haufenlaugung, die zur Gewinnung von Gold aus armen Erzen eingesetzt wird. Die Idee ist, dass das Gestein auf eine leicht geneigte Betonplatte gelegt wird und die Säure gegossen wird, die nach einer gewissen Zeit zusammen mit dem Edelmetall in eine spezielle Schale fließt. In diesem Fall sollten Strontium und Cäsium die Rolle des letzteren übernehmen.

Das Hauptproblem, mit dem die Forscher konfrontiert waren, war die Wahl eines so genannten Eluenten, d. h. einer Basis für eine Flüssigkeit, die in der Lage ist, radioaktive Isotope aus dem Boden zu verdrängen. Wenn bei der Haufenlaugung Säure verwendet wird, war eine grundlegend andere, viel schonendere Lösung für den Boden erforderlich. Andernfalls wäre die gesamte organische Schicht verbrannt, und in der Nähe des Gebäudes könnten keine Bäume, Sträucher oder gar Gras wachsen.

Auf der Grundlage der Ergebnisse wissenschaftlicher Experimente stützten sich die Wissenschaftler schließlich auf eine Eisenchloridlösung mit Zusatz von Ammoniumchlorid zur Stabilisierung des Säuregehalts. Die Erprobung der Radionuklidverschiebungsmethode durch Ionenaustausch in dem kontaminierten Gebiet begann 1994. Drei Jahre später begannen die Chemiker mit der praktischen Reinigung des Gebietes.

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"Wir legten die am stärksten kontaminierten Bodenproben mit einem Gewicht von jeweils 80 bis 100 Kilogramm auf eine Kunststoffwanne auf einem Betonsockel (mit einem rudimentären Polyethylen-Dach zum Schutz vor Regen). Diese Haufen wurden gleichmäßig mit Elutionslösungen aus dem Bewässerungssystem befeuchtet. Das Waschwasser sickerte langsam durch sie hindurch und floss zusammen mit Strontium- und Cäsiumisotopen durch Löcher mit Drainagerohren am Boden des Sumpfes in spezielle Behälter. Mit der entwickelten Technologie der Ionenaustauschlaugung des Bodens mit Salzlösungen war es möglich, den Boden auf einen bestimmten Reinigungsgrad zu bringen, der den Normen für den Hochbau entspricht", sagt Olga Tschereemisina.

Die Arbeiten begannen im August und wurden erst im November abgeschlossen, als die Temperaturen unter den Gefrierpunkt fielen. Die Wissenschaftler mussten sich beeilen und nach Feierabend arbeiten, weil der gefrorene Boden das Lösungsmittel nicht durchließ und die Arbeiten bis zum Frühjahr verschoben werden mussten. Aber sie hatten Zeit - der Boden wurde auf normale Werte gesäubert und mit neuem Boden vermischt, um lokale Aktivierungszentren zu beseitigen, woraufhin die Investoren endlich mit dem Bau auf dem unglücklichen Gelände beginnen konnten.

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Die Technologie der Ionenaustauschverdrängung radioaktiver Isotope hat sich bewährt. Unmittelbar nach dem "Schlachtfeldtest" wurde es patentiert und in der Folge mehrfach zur Beseitigung lokaler radioaktiver Kontaminationen eingesetzt.

Die Sanierung von kontaminierten Böden und Abraumhalden ist übrigens seit Jahrzehnten eines der zentralen Themen der Podiumsdiskussionen im Rahmen des Russisch-Deutschen NRF. Die Erfahrung deutscher und russischer Wissenschaftler ist auf beiden Seiten sehr gefragt. Die Forumskonferenzen werden vom Internationalen Zentrum für Kompetenz in der Bergbauausbildung unter der Schirmherrschaft der UNESCO organisiert.