BEACON - Bentonite Mechanical Evolution
Projektanfang: 01.06.2017
Projektende: 31.05.2022
Projektstand: 14.10.2022
Im von der EU geförderten Projekt „BEACON - Bentonite Mechanical Evolution“ befasste sich die BGR im Zeitraum 2017–2022 gemeinsam mit 25 Partnern aus zehn Ländern intensiv mit dem hydro-mechanischen Verhalten geotechnischer Barrieren aus Bentonit.
Die Konzepte der Endlagerung radioaktiver Abfälle in den Wirtsgesteinen Ton und Kristallin basieren auf einem Multibarrierensystem, welches die Verwendung quellfähiger, bentonithaltiger geotechnischer Barrieren vorsieht. Im Rahmen des Vorhabens BEACON wurde das Prozess-, Methoden- und Systemverständnis hinsichtlich des zeitabhängigen hydro-mechanischen Verhaltens von Bentonit als geotechnische Barriere verbessert. Im Mittelpunkt stand dabei der Homogenisierungsprozess der initial heterogenen Barrieren. Neben einem umfangreichen experimentellen Versuchsprogramm, der Modellentwicklung und der numerischen Simulationen umfasste das Vorhaben die Verbreitung der Forschungsergebnisse durch Trainingskurse und Einbindung der Zivilgesellschaft.
Der Ausgangspunkt für die BGR war der Kenntnisstand aus bisherigen Projekten (z. B. HE-E, Task Force on Engineered Barrier Systems (Task Force on EBS), oder das Internationale Projekt DECOVALEX). Die BGR war im Wesentlichen in den Arbeitspaketen 3 und 5 beteiligt.
Im Arbeitspaket 3 hat die BGR ein verbessertes konstitutives Modell für quellfähige poröse Materialen mit einer bimodalen Porengrößenverteilung (hier: Bentonit) entwickelt. Das Modell wurde für die Berechnung ausgewählter laborskaliger Experimente mit dem Code OpenGeoSys angewendet und mit gemessenen Daten verglichen.
Abb. 1: Bentonit ist ein heterogenes und quellfähiges Material, welches im Rahmen der Theorie poröser Medien behandelt wird (l). Die künstliche Mikrostruktur des entwickelten numerischen Modells spiegelt hierbei den bimodalen Charakter der Porengrößenverteilung (r) wieder
Quelle: BGR
Im Arbeitspaket 5 wurde das entwickelte Modell für die Berechnung von einem Laborexperiment und einem in-situ Experiment mit dem Code OpenGeoSys angewendent. Die Ergebnisse aller Berechnungsaufgaben wurden sowohl, wenn vorhanden, mit den Messergebnissen als auch unter den Modellierungsgruppen verglichen. Somit wurden im Projekt BEACON Fortschritte in den folgenden Bereichen erzielt:
- Prozessverständnis im Bentonit,
- Systemverständnis von Bentonit basierten Barrierensysteme in der Endlagerung,
- Bewertung der langfristigen Evolution der geotechnischen Barrieren,
- Abschätzung der Kraft der Vorhersage des Modells, sowie
- Identifizierung der Forschungsthemen für eine potentielle Fortsetzung der Bentonitforschung.
Abb. 2: Gruppenfoto beim BEACON Abschlussworkshop am Imperial College London
Quelle: Liliana Gramega
Das vierjährige Forschungsvorhaben wurde von der EU mit insg. ca. 3,8 Mio. EUR im Rahmenprogramm Horizon2020 – im „Euratom research and training programme 2014-2018“ unter Grant AgreementNr. 745942 – gefördert.
Im Mai 2022 wurde das Projekt erfolgreich mit einem Workshop am Imperial College London abgeschlossen. Link zu den Veröffentlichungen: Ergebnisse und Veröffentlichungen – Beacon – Bentonite Mechanical Evolution (beacon-h2020.eu)
Link zur Projektseite: Beacon – Bentonite Mechanical Evolution – Dieses Projekt wird derzeit mit dem Euratom-Forschungs- und Ausbildungsprogramm 2014-2018 unter der GAP-Nr. 745 942 vorbereitet. (beacon-h2020.eu)
