Beprobung und Analyse von Salzlösungen und Salzen 2011

Um Veränderungen während des Offenhaltungsbetriebes der Schachtanlage Asse II rechtzeitig zu erkennen, werden die radiologischen Charakterisierungsmessungen turnusmäßig durchgeführt. Mit der Charakterisierung 2011 erfolgten nach 2008 und 2009 zum dritten Mal diese vertieften radiologischen Analysen. Dabei standen aktuell folgende Fragestellungen im Vordergrund:

• Wie ist der Zustand der radioaktiven Kontamination der Salzlösungen?
• Sind Leitnuklide bei der Kontaminationsüberwachung im Routinebetrieb und bei Freigaben nach Paragraph 29 Strahlenschutzverordnung anwendbar?
• Welche Bindungsform und Herkunft haben die Radionuklide Kohlenstoff-14, Blei-210, Uran-238, Radium-226 und Radon-222?

Probenahme an einer Messstelle

Hierzu wurden 26 Proben an verschiedenen Probenahmestellen der 490- bis 950-Meter-Sohle entnommen.

Neben den Salzlösungen wurden an vier Probenahmestellen ausgefallene Salze mitbeprobt. Die Kontaminationssituation wurde nicht nur in Bezug auf die routinemäßig überwachten Leitnuklide Cäsium-137 und Tritium überprüft. Die Wissenschaftler überprüften die Salze zusätzlich auf alle möglicherweise relevanten Radionuklide (bis zu 25 je Probe) mit möglichst niedrigen Nachweisgrenzen. Mitarbeiter/-innen des Bundesamtes für Strahlenschutz ermittelten insgesamt 611 Einzelmesswerte.

Mitarbeiter/-innen des Bundesamtes für Strahlenschutz, der Asse-GmbH, der Universität Regensburg, der Technischen Universität Clausthal sowie der K-UTEC AG Salt Technologies, Sondershausen entnahmen Proben, führten Laboranalysen durch und erstellten Gutachten.

Ergebnisse der Untersuchung

• Die Situation an den Messstellen der 490-, 658- und 725-Meter-Sohlen hat sich im Vergleich zu 2008 und 2009 nicht verändert.
• Die Kriterien bezüglich der Freigabe von Salzlösungen nach Paragraph 29 Strahlenschutzverordnung sind weiterhin erfüllt.
• Die interne Verwertung der Zutrittslösung an Messorten unterhalb der 700-Meter-Sohle kann weiterhin wie bisher erfolgen, da die zugehörigen Freigabewerte nicht überschritten werden.
  Ausnahme: An einer Messstelle (P 750007) überschreitet die Tritium-Aktivitätskonzentration den Freigabewert. Aufgrund der geringen Mengen gesammelter Salzlösungen an der Messstelle sollte eine Freigabefähigkeit dieser Lösungen für eine interne Verwertung (zum Beispiel Herstellung von Sorelbeton) überprüft werden.
• Die bisherige Empfehlung zur Verwendung der Radionuklide Cäsium-137 und Tritium als Leitnuklide gilt unverändert weiter.
• Zur Vertiefung des Kenntnisstandes zur Bindungsform und Herkunft von Kohlenstoff-14 und Technetium-99 werden weitere Untersuchungen (gegebenenfalls in kürzeren Zeitabschnitten) als erforderlich angesehen.

Erkenntnisse zu einzelnen Messstellen im Überblick

Zeitlicher Verlauf der Tritium- und Cäsium-137-Aktivitätskonzentrationen an der Messstelle P750043

Leitnuklide Cäsium-137 und Tritium

• Bei drei Messstellen (P 750043, P 740044 und P 750007) wichen die Aktivitätskonzentrationen der verwendeten Leitnuklide (Cäsium-137, Tritium) deutlich von den Vorjahreswerten ab. Die Cäsium-137-Aktivitätskonzentration bezogen auf das Jahr 2009 erhöhte sich für die Messstelle P 750043 um den Faktor 5.
• Die an der Messstelle P 750044 ermittelten Werte waren in den letzten Jahren sehr unterschiedlich.
  Im Jahre 2008 wurde dort eine Cäsium-137-Aktivitätskonzentration von 1.130 Becquerel pro Liter, im Jahre 2009 zirka 150 Becquerel pro Liter und im Jahre 2011 2.090 Becquerel pro Liter gemessen.
• Bei der Messstelle P 750007 erhöhte sich die Tritium-Aktivitätskonzentration um den Faktor 2. Durch das vom Bundesamt für Strahlenschutz eingeführte Lösungsmanagement ist es gelungen, die Tritium-Aktivitätskonzentration in den Zutrittslösungen auf der 658-Meter-Sohle auf weniger als 10 Becquerel pro Liter zu reduzieren.

Thorium- und Uran-Radium-Zerfallsreihe

• In sämtlichen unterhalb der 700-Meter-Sohle entnommenen Proben lag die Aktivitätskonzentration für die natürlichen Uranisotope Uran-234, Uran-235 und Uran-238 bei weniger als 0,1 Becquerel pro Liter. Das Aktivitätsverhältnis Uran-234 / Uran-238 war dabei - wie bei den vorangegangenen Untersuchungen - mit etwa 0,7 am Messpunkt P 750043 auffallend niedrig. Aktivitätsverhältnisse unter 1 treten erfahrungsgemäß in natürlichen Wässern nicht auf und sind auch in Salzlösungen der Asse ansonsten nicht beobachtet worden. Dies lässt vermuten, dass dieses Verhältnis der Aktivitätskonzentrationen durch den Austrag von Uranisotopen aus der Einlagerungskammer 8 verursacht wurde. Für die übrigen Messstellen ergeben sich für Uran-234 und Uran-238 Verhältnisse von 1 bis 2 (maximal 3,6).
• Die oberhalb der 700-Meter-Sohle gemessenen Aktivitätskonzentrationen von Radionukliden der Thorium- und Uran-Radium-Zerfallsreihe sind natürlichen Ursprungs.
  Die Aktivitätskonzentrationen von Radium-226 und Radium-228 liegen in der frischen Zutrittslösung bei 0,2 beziehungsweise 0,5 Becquerel pro Liter. Für Uran-234 und Uran-238 liegen die Aktivitätskonzentrationen in der Zutrittslösung unterhalb der Nachweisgrenzen.

Blei-210

Infolge der Weiterentwicklung der analytischen Verfahren verringerte sich die Nachweisgrenze für die Aktivitätskonzentration von Blei-210 auf 0,007 Becquerel pro Liter. Somit konnte in der Zutrittslösung auf der 658-Meter-Sohle erstmals eine Blei-210-Aktivitätskonzentration von etwa 0,03 Becquerel pro Liter gemessen werden.

Die in Salzlösungen unterhalb der 700-Meter-Sohle gemessenen Blei-210-Aktivitätskonzentrationen ergeben kein einheitliches Bild. Nach Auswertung aller Daten kann aber davon ausgegangen werden, dass die ermittelten Blei-210-Aktivitäten natürliche Ursachen haben. Eine Anreicherung von Blei-210 in den Salzlösungen über Radon-222 aus der Grubenluft ist nicht feststellbar.

Kohlenstoff-14

An den Messstellen P 750029, P 750043 und P 750044 ist die Gesamt-Kohlenstoff-14-Aktivitätskonzentration in Salzlösungen vor den Einlagerungskammern gestiegen. Ursache dafür ist nach den Messergebnissen hauptsächlich organisch gebundener Kohlenstoff-14. Es wurde empfohlen, die stoffliche Zusammensetzung der organischen Inhaltsstoffe der Lösungen zu untersuchen.