Verhalten von Radionukliden im Boden unter Langzeitaspekten

Within the frame of the project SR 2220 'Safety in the Post-Operation Phase of a Final Disposal of Radioactive Wastes' investigations of the behaviour of radioactive substances in the soil under long-term conditions were carried out on behalf of the Federal Minister for the Environment, Nature Conservation and Nuclear Safety (BMU). The investigations have led to the following results: Following contamination of the soil by irrigation with ground water that has been polluted through a repository, radionuclides migrate downwards because of the activities of burrowing and digging animals; in the case of very mobile radionuclides also the flushing out with rain and irrigation water (bulk flow) into the deeper soil layers plays an important role. Radionuclides absorbed by clay particles are literally freighted in the process of clay displacement into deeply lying soil layers. The radionuclides are brought back out of the lower soil layers and into the upper layers due to the activities of animals. Radionuclides which are readily taken up by plants migrate preferentially upwards through the plants. In the long run, equilibrium occurs between the concentration in the topsoil and in the subsoil. At the same time, a final decrease in soil radionuclide concentration through washout into the ground water and dilution with unpolluted soil takes place due to deposition of atmospheric dust and the weathering of local stone. Equilibrium conditions between inflow and outflow of soil radionuclides are reached over a time-span of up to ca. 30,000 years; the last interim periods between ice ages, which are suitable to overhead irrigation practise, lasted almost long enough to permit the establishment of equilibrium for most of the radionuclides. It is therefore proposed that the concentration in a soil layer of 1 m be calculated for equilibrium conditions. Transfer coefficients as a function of both the K_d-value and transfer factor are given for the migration of selected radionuclides between soil layers and into groundwater. (orig.)Im Rahmen des Projektes SR 2220 'Sicherheit in der Nachbetriebsphase von Endlagern fuer radioaktive Abfaelle' wurden im Auftrag des Bundesministers fuer Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit (BMU) Untersuchungen ueber das Verhalten radioaktiver Stoffe im Boden unter Langzeitbedingungen angestellt. Die Untersuchungen haben zu folgenden Ergebnissen gefuehrt: Nach einer Kontamination des Bodens durch Beregnung mit Grundwasser, das durch ein Endlager verunreinigt ist, wandern die Radionuklide im Boden abwaerts aufgrund der Taetigkeit grabender und wuehlender Bodentiere; bei den leicht beweglichen Radionukliden spielt auch die Ausspuelung mit dem Regen- bzw. Beregnungswasser in tiefere Bodenschichten (Massenfluss) eine groessere Rolle. An Tonteilchen absorbierte Radionuklide werden im Zuge der Tonverlagerung in tiefer gelegene Bodenschichten verfrachtet. Aus den unteren Bodenschichten gelangen die Radionuklide durch die Aktivitaet der Bodentiere zurueck in die oberen Bodenschichten. Radionuklide, die gut von Pflanzen aufgenommen werden, wandern bevorzugt ueber die Pflanzen nach oben. Langfristig bildet sich ein Gleichgewicht zwischen der Konzentration im Oberboden und im Unterboden aus. Gleichzeitig erfolgt eine endgueltige Verringerung der Radionuklidkonzentration im Boden durch Auswaschung ins Grundwasser und durch Verduennung mit unbelastetem Boden, der durch Deposition von Staub aus der Atmosphaere und durch Verwitterung des oertlichen Gesteins zugefuehrt wird. Die Einstellung des Gleichgewichtszustandes zwischen Zufuhr und Abbau von Radionukliden im Boden erfolgt in einem Zeitraum von bis zu ca. 30.000 Jahren; die letzten Zwischeneiszeiten, die fuer einen Beregnungsfeldbau geeignet sind, haben so lange gedauert, dass die Einstellung des Gleichgewichtszustandes fuer die meisten Radionuklide weitgehend erfolgen kann. Es wird daher vorgeschlagen, die Konzentration in einer Bodenschicht der Staerke von 1 m unter Gleichgewichtsbedingungen zu berechnen. Transferkoeffizienten fuer die Wanderung von ausgewaehlten Radionukliden zwischen den Bodenschichten und ins Grundwasser werden in Abhaengigkeit von K_d-Wert und Transferfaktor angegeben. (orig.)Available from TIB Hannover: RO 3190(523) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekSIGLEDEGerman