Vorhersage der heterogenen Radionuklidsorption auf Kluft- und Störungsflächen in granitischen Gesteinen: Parametrisierung und Validierung verbesserter reaktiver Transportmodelle (WTZ-Granit); Teilprojekt B

Abstract

Die Untersuchung der Sensitivität von Simulationsmodellen für den kluftgetragenen Stofftransport zeigte den quantitativen Einfluss verschiedener geometrischer Faktoren wie Form und Oberflächenrauheit auf den Stofftransport. Darüber hinaus wurden Ergebnisse über mögliche Übervereinfachungen in reaktiven Transportmodellen erzielt. Eine systematische Untersuchung der Sensitivität der Transportmodellergebnisse gegenüber der räumlichen Auflösung ergab ein überraschendes Ergebnis: Das Verhalten der Durchbruchskurve folgt keinem einfachen Trend. Das heißt, eine Oberflächenglättung führt nicht zwangsläufig zu geringeren Tracer-Verweilzeiten. Wenn die kleinräumige Rauheit verschwindet, bleibt das Tailing der Durchbruchskurve zunächst innerhalb eines Bereichs stabil und wird dann allmählich schwächer. Dieses komplexere Bild hat Auswirkungen auf die Verwendung geometrisch vereinfachter Transportmodelle. Ein besseres Verständnis der Faktoren, die die Verweilzeiten bestimmen, wird durch neu erarbeitete Konzentrationsratenkarten ermöglicht. Diese Ergebnisse zeigen, dass vereinfachte Oberflächen zu einem reduzierten lokalen, nicht- linearen Transportverhalten führen. In dieser Situation kann das Simulationsergebnis irreführend sein, da die überverein-fachte Geometrie ähnliche Transporteffekte wie die nicht vereinfachte Oberfläche zeigen kann. Lokale Transport-Heterogenitäten, die durch geometrische Vereinfachungen eingeführt werden, lassen sich leicht anhand von Konzentrationsdifferenz- und Beschleunigungskarten identifizieren. Darüber hinaus stellt die PSD-Analyse ein mögliches Tool dar, eine Bandbreite zu definieren, die eine Übervereinfachung der Geometrie für reaktive Transportstudien verhindern kann. Zur Untersuchung des komplexen Diffusionsverhaltens wurde ein reaktives Transportmodell entwickelt. Damit können Heterogenitäten der effektiven Diffusionskoeffizienten untersucht und bewertet werden. Dieser Ansatz zeigte konzeptionell, wie die numerische Untersuchung solcher komplexen Geomaterialien und die damit verbundene Sensitivitätsanalyse der wichtigsten Eingangsparameter in prognostizierende Transportmodelle experimentell validiert werden können.