Strömung und Stofftransport im Kluftgestein bei Äspö, Schweden

Klaus-Peter Kröhn1
1 GRS gGmbH

O 4.6 in Endlager und Untertagedeponien

15.04.2016, 11:30-11:45, Audimax A, Geb. 30.95

 

In Schweden ist das Kristallin das einzige potentielle Wirtsgestein für ein Endlager für radioaktive Abfälle. Für In-situ-Versuche in diesem Gestein wurde 1995 das Hard Rock Laboratory (HRL) auf der Insel Äspö eingerichtet. Im Rahmen der dort durchgeführten TRUE-Experimente (Tracer Retention Understanding Experiments) bildete das TRUE Block Scale Projekt (Winberg et al., 2002) die Basis für das “TRUE Block Scale hydrostructural model”, das eine Größe von 200 m x 200 m x 200 m umfasste (Dershowitz et al., 2003). Dieses Modell bestand aus 22 deterministischen, d. h. tatsächlich vor Ort nachgewiesenen Klüften, die eine Größe von über 50 m aufwiesen. Kleinerer Klüfte bezeichnete man als „Hintergrundklüfte“. Diese lassen sich allenfalls als Spur an Tunnelwänden feststellen und können deshalb nur mit geostatistischen Methoden beschrieben werden.

Elf der 22 deterministischen Klüfte wurden aus verschiedenen Gründen aus dem Modell entfernt (Dershowitz et al., 2003).  In Modellbereichen, die nicht gut genug erkundet waren, wurden insgesamt 19 „synthetische“ Klüfte in der Größenordnung von 100 m ergänzt, die zuvor durch ein stochastisches Kluftmodell generiert worden waren. Diese werden pragmatisch mit den deterministischen Klüften zur Gruppe der großskaligen Klüfte zusammengefasst. Die in der gleichen Realisation erzeugten 5660 synthetische Hintergrundklüfte wurden ebenfalls zum Modell hinzugefügt. Die Matrix wurde dagegen nicht betrachtet.

Parallel dazu wurde auch der Tracertest „C2“ durchgeführt (Andersson et al., 2002). Über ein Bohrloch mit einem Doppelpackersystem wurde eine Lösung mit vier unterschiedlich stark sorbierenden Tracern in eine Kluft injiziert, was zu einer Punktquelle für Lösung und Tracer in einer Kluft idealisiert werden kann. Analog wurde eine punktförmige Senke in einer anderen Kluft realisiert, wobei Injektions- und Extraktionspunkt über vier Klüfte hydraulisch miteinander verbunden waren. Die Abpumprate sowie die zeitveränderliche Konzentration der Tracer an der Senke wurden aufgezeichnet.

Das Konzept für die hier vorgestellten Strömungs- und Transportmodelle weicht in einem Punkt vom “TRUE Block Scale hydrostructural model” ab. Rechnungen an anderen Stellen im HRL Äspö lassen erkennen, dass der hydraulische Einfluss der Hintergrundklüfte auf die Strömung durch eine erhöhte Matrixpermeabilität ausreichend genau berücksichtigt werden kann (Kröhn, 2015). Das hier verfolgte konzeptuelle Modell besteht daher nur aus den 21 großskaligen Klüften in einem Homogenbereich, der sowohl die Matrix als auch die Hintergrundklüfte repräsentiert.

Die Randbedingungen für die Strömung stammen aus einem Regionalmodell und sind als diskrete Standrohrspiegelhöhen auf der Oberfläche des Modellgebietes gegeben. Die hier vorgestellten Modellrechnungen wurden mit den Codes d3f und r3t (Schneider, 2012) durchgeführt, wobei d3f das Strömungsfeld lieferte und r3t Aufschluss über die Fließwege der Tracer sowie über die Durchbruchskurven am Extraktionspunkt gab.

Fracture Transmissivities
Fracture Transmissivities



Andersson, P., Byegård, J., Winberg, A. (2002): Final report of the TRUE Block Scale project - 2. Tracer tests in the block scale. Technical Report TR-02-14, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company (SKB), Stockholm. 

Dershowitz, W., Winberg, A., Hermanson, J., Byegård, J., Tullborg, E.-L., Andersson, P., Mazurek, M. (2003): Äspö Task Force on modelling of groundwater flow and transport solutes; Task 6c - A semi-sythetic model of block scale conductive structures at the Äspö HRL. International Progress Report IPR-03-13, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company (SKB), Stockholm. 

Kröhn, K.-P. (2015): Characterising groundwater flow in the fractured rock at Äspö, Sweden. Computing and Visualization in Science, (to be published)

Schneider, A. (ed.) (2012): Enhancement of the codes d³f and r³t. GRS-292 BMWi-FKZ 02 E 10336 , 365 S.; Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH,  Braunschweig.

Winberg, A., Andersson, P., Byegård, J., Poteri, A., Cvetkovic, V., Dershowitz, B., Doe, T., Hermanson, J., Gómez-Hernández, J-J., Hautojärvi, A., Billaux, D., Tullborg, E-L., Meier, P. and Medina, A. (2002): TRUE Block Scale Project; Final Report – 4. Synthesis of flow, transport and retention in the block scale. Technical Report TR-02-16, Swedish Nuclear Fuel and Waste Management Company (SKB), Stockholm.

 



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