Löslichkeit, Speziation und Thermodynamik von PuCO ₃ OH(cr) in carbonathaltigen NaCl‐Lösungen

Zusammenfassung Die Löslichkeit, wässrige Speziation und Festphasenbildung von dreiwertigem Plutonium, Pu(III), wurde erstmals im Rahmen einer umfassenden experimentellen Studie im nahe‐neutralen pH‐Bereich in 0,10 M NaCl‐Lösungen in Gegenwart von Carbonat bei T = (23 ± 2) °C untersucht. Kristallines PuCO 3 OH(cr) wurde aus dem binären Hydroxid Pu(OH) 3 (am) durch langzeitiges Äquilibrieren in Na 2 CO 3 ‐haltiger Lösung synthetisiert und umfassend durch VIS/NIR‐Absorptionsspektroskopie, REM/EDX, Pulver‐XRD‐ und Rietveld‐Analyse sowie EXAFS an der Pu L3‐Kante charakterisiert. Batch‐Löslichkeitsexperimente mit PuCO 3 OH(cr), äquilibriert in 0,10 M NaCl‐Na 2 CO 3 ‐Lösungen, wurden aus der Untersättigung als Funktion des pH m durchgeführt und über einen Zeitraum von bis zu 90 Tagen verfolgt. Es wurde ein chemisches Modell abgeleitet und die entsprechenden thermodynamischen Konstanten evaluiert. Die neuen Daten zeigen, dass die Pu(III)‐Gleichgewichtskonzentrationen unter bestimmten Bedingungen um bis zu drei Größenordnungen niedriger sind, bei Löslichkeitskontrolle durch PuCO 3 OH(cr) im Vergleich zu dem durch Pu(OH) 3 (am) bedingten Konzentrationsniveau, und offenbaren eine bemerkenswerte Stabilisierung des gesamten Pu(III)‐Oxidationszustands in carbonathaltigen wässrigen Lösungen. Die Relevanz der neuen Daten für die geochemische Modellierung von Umweltsystemen und Endlagern für nukleare Abfälle wird diskutiert.