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Abstract

In den letzten Jahrzehnten wurden in europäischen Verbundprojekten alternative Konzepte zur direkten Endlagerung entwickelt. Diese sehen eine Abtrennung der minoren Actiniden, insbesondere Am(III), aus den abgebrannten Kernbrennstoffen vor. Einen vielversprechenden Ansatz bietet der AmSel-Prozess, der aktuell im Rahmen des EURATOM-Projektes PATRICIA weiterentwickelt wird. Dieser Prozess nutzt SO3-Ph-BTBP als Referenzmolekül, um Am(III) von Cm(III) und den Spaltlanthaniden zu trennen. Als Teil dieses Konsortiums wurden im Rahmen dieser Arbeit alternative CHON-kompatible Extraktionsmittel zur Extraktionseignung erprobt sowie deren Komplexierungsverhalten mit An(III) und Ln(III) spektroskopisch untersucht. Einer dieser potentiellen Liganden ist PrOH-BPTD. Dieser ist in der Lage Am(III) selektiv von Cm(III) und den Ln(III) abzutrennen (SFCm(III)/Am(III) = 2.3 – 2.8 und SFEu(III)/Am(III) = 94 – 114). Die Selektivität bleibt auch in Anwesenheit hoher Metallionenkonzentrationen und bei prozessrelevanten Am(III)-Konzentrationen erhalten. Begleitende NMR-spektroskopische Untersuchungen ausgewählter Ln(III)-Ionen zeigen die Bildung von 1:1 und 1:2-Komplexen, wobei die Komplexierungsstärke mit abnehmendem Ionenradius sichtlich zunimmt. Zusammenfassend folgt aus den vorgestellten Arbeiten, dass PrOHBPTD eine sehr gute CHON-Alternative zum bisherigen AmSel-Referenzmolekül SO3-Ph-BTBP darstellt. Ein weiterer Kandidat ist der N-Donorliganden Octaacid-BTBP. Dessen Komplexierung wurde mittels TRLFS untersucht. Hierbei wurden die [Cm(Octaacid-BTBP)n]3+-Komplexe (n = 1, 2) und der [Eu(Octaacid-BTBP)]3+-Komplex beobachtet. Nach Reduktion der H+-Konzentration konnte ebenfalls [Eu(Octaacid-BTBP)2]3+ beobachtet werden. Dies belegt die bevorzugte Komplexierung von An(III) gegenüber Ln(III). Abschließend wurden die Komplexierungseigenschaften des unsymmetrischen, lipophilen N-Donorligande PPTMP mittels TRLFS untersucht. Für Cm(III) wird die Bildung der [Cm(PPTMP)n]3+-Komplexe (n = 1, 2) beobachtet. In Anwesenheit von HClO4 und HNO3 wird die neunte Koordinationsstelle des 1:2-Komplexes durch ein Lösungsmittelmolekül bzw. durch Nitrat besetzt. Dabei führen hohe PPTMP-Konzentrationen in Anwesenhit von HClO4 zur Bildung einer weiteren Spezies der Form [Cm(ηN4-PPTMP)2(ηO1-PPTMP)]3+. Vibronische Seitenbandenspektroskopie sowie NMR Untersuchungen von La(III), Sm(III) und Am(III) Komplexen bestätigen das Auftreten dieser Spezies.