Task Force on Engineered Barrier Systems (Task Force on EBS)

Land / Region: Unabhängig

Projektanfang: 01.06.2004

Projektende: 31.12.2019

Projektstand: 31.12.2019

Bei der Endlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle werden die den Abfall umgebenden geotechnischen und geologischen Barrieren erwärmt. Dieser thermische (T) Prozess kann nicht losgelöst von den gleichzeitig ablaufenden hydraulischen (H), mechanischen (M) und chemischen (C) Prozessen betrachtet werden, da diese Prozesse untereinander eine Vielzahl von Wechselwirkungen aufweisen.

Insbesondere bei der Endlagerung in Kristallingesteinen müssen diese THMC-Kopplungen berücksichtigt werden. Während die Abfälle die geotechnische Barriere Bentonit erwärmen, tritt gleichzeitig (salziges) Wasser über die Klüfte der geologischen Barriere, Kristallingestein, in die Bentonitbarriere ein. Nahe der Abfallbehälter kann Wasser verdampfen und in kühleren Bereichen wieder kondensieren. Durch die Einlagerung von Wassermolekülen in die Tonpartikel quillt die Bentonitbarriere. Andererseits kann die Barriere durch den Verlust von Wasser nahe dem Abfall schrumpfen. Mit zunehmender Aufsättigung der gesamten Bentonitbarriere baut sich ein Quelldruck auf, der auf die Wände der Hohlräume wirkt. Veränderte Temperaturen können die chemischen Bedingungen im Nahfeld beeinflussen, so dass beispielsweise in den Klüften Lösungs- oder Fällungsreaktionen stattfinden, die das Fließfeld um den Hohlraum verändern.

THMC- Kopplungen Quelle: BGR

Die BGR beteiligt sich als ein Modeling Team des BMWi an dem Projekt „Task Force on Engineered Barrier Systems“. Hierbei weisen die Projektteilnehmer nach, dass die von ihnen eingesetzten numerischen Codes für die Berechnung THMC-gekoppelter Prozesse geeignet sind.

In der ersten Projektphase wurden bereits gemessene Daten aus zahlreichen Laborversuchen an Bentonitproben und aus komplexen in-situ Versuchen mit numerischen Berechnungen verglichen. Mit dem von der BGR eingesetzten Code OpenGeosys (OGS) konnten dabei gute Erfolge erziehlt werden.

3D-Netz Äspö, Schweden Quelle: BGR

Derzeit bearbeitet die BGR in diesem Projekt Sensitivitätsanalysen, um ein besseres Verständnis für die Eingangsdaten der Modellberechnungen und ihren Auswirkungen auf die Berechnungsergebnisse zu gewinnen. Dies ermöglicht eine Einschätzung, welche Prozesskopplungen in-situ von Bedeutung sind, welchen Parametern eine herausgehobene Bedeutung auf das Berechnungsergebnis zukommt und welche Auswirkungen Ungewissheiten bei den Parameterwerten haben können. Darüber hinaus wird von der BGR ein generischer Code-Vergleich in Zusammenarbeit mit mehreren anderen internationalen Partnern durchgeführt. Ziel ist, das Vertrauen in die Anwendbarkeit der verwendeten Berechnungswerkzeuge für die Prognose der gekoppelten Prozesse in der geotechnischen Barriere zusätzlich zu verstärken.

Die Laufzeit dieses Projektes ist beendet. Eine Fortführung des Projektes ist in Vorbereitung.