Endlagerung: GRS erforscht an Helmholz-Forschungsanlage BESSY II Korrosion von Edelstahl

03.07.2019

Zwei GRS-Forscher dürfen ihre Forschungsidee an der Synchrotron-Anlage BESSY II am Helmholz-Zentrum in Berlin umsetzen. Sie haben den Zuschlag erhalten, innerhalb der nächsten zwei Jahre zu erforschen, wie salzhaltige Lösungen Edelstahl zum Korrodieren bringen.

Aufgabe: Wie verhalten sich Lagerbehälter in Endlagern?

Die beiden Endlagerforscher interessieren sich aus einem ganz speziellen Grund für die Korrosion von Edelstahl: Sie wollen herausfinden, ob Edelstahl ein geeignetes Material für Lagerbehälter in einem Endlager für hochradioaktiven, wärmeentwickelnden Abfall im Salzgestein ist. Aktuell ist Salz neben Ton und Kristallin eines der drei Wirtsgesteine, die in Deutschland für ein Endlager in Frage kommen.

Die Untersuchung der Materialien, aus denen die Lagerbehälter hergestellt sind, ist essenziell für die Langzeitprognosen. Wissen über das Verhalten der eingesetzten Materialien unter den geologischen und technischen Bedingungen eines Endlagers lässt bessere Aussagen über die Sicherheit eines Endlagers zu. Zum einen wird gezeigt, welche Materialien sich für Lagerbehälter eigenen. Zum anderen können Rückschlüsse für das Konzept und den Bau eines Endlagers gezogen werden.

Mit der Photoelektronspektroskopie-Anlage der Universität Darmstadt (SoLias) am Helmholtz-Zentrum können die beiden Experten die chemischen Veränderungen an der Oberfläche des Edelstahls nicht nur sehr genau, sondern auch in einem sehr frühen Stadium beobachten. Die Beständigkeit gegenüber Korrosion ist bei Edelstahl stark abhängig von der Chemie und der Struktur des Oberflächenoxids. Diese variiert abhängig davon, welche Legierung der Edelstahl aufweist (z.B. Chrom, Nickel, etc.). Ziel der Experimente ist es deshalb, einen dynamischen und räumlich aufgelösten Überblick über die chemischen Änderungen der Oberfläche zu erhalten, die die Auflösung des Metalls an bestimmten Stellen einleiten.

Spektren erhalten unter Verwendung von Strahlenergien von 100 bis 1000 Elektronenvolt haben gezeigt, dass die ersten Stufen des Angriffs bei anodischen Polarisationen durch das Wachstum eines dünnen Oxidfilms gekennzeichnet sind, wobei Chromoxid am äußersten Teil davon überwiegt. Der Zusammenbruch der Passivität beginnt mit der Adsorption und dem Eindringen von Chloridionen in den Film.

BESSY II: Weiches Röntgenlicht und Zeitlupenkamera in einem

BESSY II ist eine Synchrotron-Strahlungsquelle, die besonders weiches Röntgenlicht erzeugt. Mit diesem weichen Röntgenlicht lassen sich Proben verschiedenster Art – von Solarzellen, über Proteine bis zu archäologischen Funden – untersuchen. Durch ein Zeitlupen-Mikroskop können die Forschenden die Abläufe innerhalb ihrer Proben äußerst exakt beobachten. BESSY gehört zu den Forschungsanlagen des Helmholz-Zentrums Berlin.

Weitere Informationen

Endlagerforschung in der GRS
Informationen zu BESSY II
Website des Helmholz-Zentrums Berlin