Das Projekt "Teilprojekt C" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Sondervermögen Großforschung, Institut für Nukleare Entsorgung (INE) durchgeführt. Das Ziel der Arbeiten von KIT-INE innerhalb des Verbundprojekts VESPA II liegt in der Erforschung des Verhaltens langlebiger Spalt- und Aktivierungsprodukte im Nahfeld von Endlagern und Möglichkeiten ihrer Rückhaltung. Es wird angestrebt, das Verständnis ihrer Lösungseigenschaften und Rückhaltung besonders unter reduzierenden Bedingungen entscheidend zu verbessern. Dabei sollen insbesondere zuverlässigere chemische Eingangsdaten für langzeitanalytische Modellrechnungen für generische Endlagerbedingungen unterschiedlicher Wirtsgesteinsformationen generiert werden. Dies umfasst das Stoffinventar und den Quellterm für Iod-129 sowie Löslichkeitsgrenzen und Sorptionskoeffizienten für Selen-, Iod- und Technetiumspezies. Die Arbeiten sind so ausgelegt, dass die Ergebnisse wirtsgesteinsübergreifend anwendbar sind. Die ermittelten Daten stellen eine wesentliche Eingangsgröße für Modellrechnungen dar und sind direkt mit der Qualität und Belastbarkeit verschiedener Modellierungsansätze geochemischer Prozesse im Endlager korreliert.
Das Projekt "Performance Assessment of Sealing Systems (Kurztitel: PASS)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. Das Vorhaben PASS stellt die von der GRS im Rahmen des internationalen Vorhabens Full Scale Demonstration of Plugs and Seals (DOPAS) durchzuführenden Arbeiten in den Tasks 5.2 und 5.3 des Arbeitspakets 5 dar. Das Projekt DOPAS findet im 7. Rahmenprogramm der Europäischen Union statt. Die GRS nimmt daran als maßgeblicher Partner teil und ist Arbeitspaketleiter des Arbeitspakets 5. Die Arbeiten in PASS beziehen sich vor allem auf die Auswertung der experimentellen Arbeiten und Prozessmodellierungen im Rahmen der nationalen Forschungsvorhaben des BMWi LAVA, LASA und THM-Ton, sowie der Arbeiten der internationalen Projektpartner im Projekt DOPAS im Hinblick auf deren Verwertbarkeit zum Nachweis der Langzeitsicherheit. Die wichtigsten Aspekte sind dabei die - Identifizierung der für den Langzeitsicherheitsnachweis relevanten Prozesse, die - Konzeptionierung von Modellen für integrierte Rechenprogramme, die - Durchführung von integrierten Rechnungen für generische Endlager, die - Durchführung von Unsicherheits- und Sensitivitätsanalysen zur Bestimmung der Robustheit des Endlagersystems in Bezug auf die geotechnischen Verschlussbauwerke und die - Identifikation der verbleibenden Unsicherheiten. Die Arbeitspakete gliedern sich in folgende Punkte: AP1: Verhalten des Verschlusssystems. Dieses Arbeitspaket beinhaltet die Arbeitsschritte: Stand von Wissenschaft und Technik zum Prozessverständnis, Prognose der Prozessabläufe über große Zeiträume und Identifikation relevanter Prozesse. AP2: Konzeptuelle Modelle und Prozessanalyse. Dieses Arbeitspaket beinhaltet die Arbeits-schritte: Review der nationalen und internationalen Standards und Bestimmungen und Entwicklung der konzeptuellen Modelle für die Wirtsgesteinstypen Salz und Tonstein. AP3: Langzeitsicherheitsanalytische Modelle und integrierte Analyse. Dieses Arbeitspaket beinhaltet die Arbeitsschritte: Implementierung, Integrierte Analyse und Unsicherheits- und Sensitivitätsanalyse. AP4: Projektleitung und Dokumentation.
Das Projekt "Gaserzeugung und -freisetzung in Abfaellen und deren Ausbreitung im umgebenden Gebirge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Tieflagerung durchgeführt. Endgelagerte Abfaelle koennen bei den untertage herrschenden physikalischen und chemischen Randbedingungen infolge Desorption und Wechselwirkung untereinander beziehungsweise mit dem umgebenden Wirtsgestein Gase und fluechtige Komponenten freisetzen. Hierdurch koennten langfristig die Integritaet der Untertagedeponie beeintraechtigt und Schadstoffe gegebenenfalls bis an die Biosphaere abgegeben werden. Zur Abschaetzung des Gefaehrdungspotentials und zur Optimierung technischer Konzepte sind daher fuer die verschiedenen Abfallarten die sich potentiell bildenden Gase und fluechtigen Komponenten sowie deren Verbleib in einer Untertagedeponie zu ermitteln. Dazu ist als erstes eine Charakterisierung der Abfaelle und des Wirtsgesteins (Porositaet, Permeabilitaet, Diffusion) vorzunehmen. Anschliessend muessen die potentiellen Wechselwirkungen der Abfaelle untereinander sowie mit dem umgebenden Wirtsgestein unter dem Aspekt der sich dabei bildenden Gase und fluechtigen Komponenten bestimmt werden. Die Ergebnisse werden in der Entwicklung von Ausbreitungsmodellen fuer Betriebs- und Nachbetriebsphase zusammengefasst. Ein moeglicher Eintrag von Gasen in das hydrogeologische System fuehrt zu einer Veraenderung der Fliesseigenschaften im Gebirge. Fuer diesen Fall sind Rechenprogramme zur Modellierung des Zwei-Phasen-Flusses auf ihre Realitaetsnaehe und Anwendbarkeit zu ueberpruefen. Forschungsprogramm und -ziel: - Gaserzeugung in und -freisetzung aus Abfaellen und deren Ausbreitung, - Untertagedeponie fuer chemisch-toxische Abfaelle.
Das Projekt "Überprüfung und Kalibrierung eines THM-Modells zur Beschreibung des Langzeitverhaltens der Auflockerungszone im Steinsalz (MOLDAU)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. *Bei der Endlagerung radioaktiver Abfälle in tiefen geologischen Formationen muss sichergestellt sein, dass Radionuklide nicht über das zulässige Maß hinaus in die Biosphäre gelangen. Um Aussagen über einen sicheren Einschluss treffen zu können ist es notwendig, dass THM-Verhalten des potenziellen Wirtsgesteins Salz zu kennen und dessen Entwicklung zu prognostizieren. In dem Vorhaben werden Rechenmodelle mit thermisch, hydraulisch und mechanisch gekoppelten Stoffansätzen zur Beschreibung der. Langzeitentwicklung der Auflockerungszone (Extension Disturbed Zone EDZ) um Hohlräume in Endlagern für radioaktive Abfälle im Salzgestein überprüft und auf Basis gezielter Laborversuche weiterentwickelt. Sofern in Auswertung der Laborversuche und Modellrechnungen notwendig, ist beabsichtigt, sicherheitlich relevante Eigenschaften und Prozesse in die PA-(Performance Assessment) Modelle zu übernehmen. Im Projekt werden bestehende konstitutive Modelle zur EDZ-Entwicklung auf der Basis vorhandener und ergänzender neuer Labordaten kalibriert. Zur Validierung der verbesserten Modelle werden die kalibrierten Modelle in einem Laborbenchmarkversuch angewandt, überprüft und ggf. weiter verbessert. Das überprüfte und erweiterte Modell wird in das Rechenprogramm CODE-BRIGHT implementiert, so dass mit diesem Code belastbare gekoppelte THM-Rechnungen zum EDZ-Langzeitverhalten vorgenommen werden können. Auf Basis der erzielten Ergebnisse wird die Notwendigkeit der Berücksichtigung der EDZ-Entwicklung in Langzeitsicherheitsanalysen bewertet werden. Gegebenenfalls werden die gekoppelten THM-Modelle in die PA-Modelle übernommen und entsprechende orientierende PA-Rechnungen durchgeführt.
Das Projekt "Bentonitbarrieren in integrierten Sicherheitsanalysen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. The overall objective of the project is to assess the state of the art in the treatment of bentonite barriers in Integrated Performance Assessments of repositories in clay and in granite rock, evaluation the capacity and consistency of methods and data available to convincingly justify the capacity of bentonite to perfrom ther assignet safety functions. Bentonite barriers are a fundamental component of repositories in granite and clay host rock. The project will analyse and integrate the numerous developments achieved in the study of these barriers in order to improve their treatment in Integrated Performance Assessment.
Das Projekt "Vorhaben: Wegsamkeiten durch Spannungsumlagerungen - Numerik" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Mechanik (Bauwesen), Lehrstuhl II (Kontinuumsmechanik) durchgeführt. Eingriffe in den geologischen Untergrund, z. B. zur Gewinnung und Speicherung von Energie oder zur sicheren Verwahrung toxischer und radioaktiver Abfälle, erfordern im Verbund verschiedener Disziplinen sorgfältige geowissenschaftliche Zustandsanalysen und Prognosestudien, um nachteilige Auswirkungen auf die Umwelt zu vermeiden. Insbesondere Deformationsprozesse und physikalisch-chemische Alterationen können zu einer tiefgreifenden Schädigung von Gesteinen führen und damit die Integrität geologischer Reservoire und Barrieren ungünstig beeinflussen. Die dabei auftretenden vielfältigen mikro- und makromechanischen Strukturen (Fissuren, Risse, Klüfte etc.) schwächen das Gestein aus mechanischer Sicht und können in ungewollten Wegsamkeiten für fluide Phasen resultieren. Sie können unter dem Oberbegriff Diskontinuitäten zusammengefasst werden, deren Entstehung zumeist nur unzureichend verstanden und mit den derzeit verfügbaren kommerziellen Simulationssystemen nicht adäquat modellierbar ist. Ziel des Verbundprojekts GeomInt ist die realitätsnahe experimentell-numerische Analyse der Entstehung und Entwicklung von Diskontinuitäten in untertägigen Gesteinen am Beispiel von Salz-, Ton- und Kristallingesteinen. Als Forschungsschwerpunkte sollen typische Prozesse betrachtet werden, die zur Entstehung spezifischer Diskontinuitäten führen. Hierzu gehören Quell- und Schrumpfungsprozesse, druckgetriebene Perkolation und Spannungsumlagerungen. Das Projekt GeomInt gliedert sich in insgesamt drei Arbeitspakete. Im Rahmen des ersten Arbeitspaketes sollen Wegsamkeiten untersucht werden, die durch Quell- und Schrumpfungsprozesse hervorgerufen werden. Hierfür sind verschiedene Laborexperimente an Tongesteinen geplant, um Materialparameter zu bestimmen und die Entstehung von Diskontinuitäten zu beobachten. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen ist auf Selbstheilungsprozesse des Tongesteins ausgerichtet. Das zweite Arbeitspaket befasst sich mit der Entstehung von Wegsamkeiten in Salz- und Tongesteinen infolge druckgetriebener Perkolation. Mit Hilfe von Laborexperimenten soll u. a. geklärt werden, inwieweit die Höhe der Perkolationsschwelle vom Spannungszustand und von der Temperatur des Gesteins abhängig ist. Im Zentrum des dritten Arbeitspaketes stehen Wegsamkeiten, die infolge von Spannungsumlagerungen im Kristallin gebildet werden. Dabei richtet sich das Hauptaugenmerk der Laborexperimente auf die Rissausbreitung und das Verhalten von Klüften. Die Ergebnisse der Experimente dienen in allen Arbeitspaketen numerischen Simulationen zur Nachbildung der grundlegenden Prozesse. Während mit den Laborexperimenten insbesondere das spezifische Prozessverständnis für Bildung und Entwicklung der betrachteten Diskontinuitäten verbessert werden soll, dienen die numerischen Analysen u. a. auch einem Progress im Methodenverständnis. (Text gekürzt)
Das Projekt "Hydraulische Kennwerte von tonhaltigen Mineralgemischen zum Verschluss von Untertagedeponien" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Fachbereich Endlagersicherheitsforschung durchgeführt. Abdichtsysteme haben die Aufgabe, Ablagerungskammern gegenueber dem Grubengebaeude zu verschliessen. Der Verschluss darf nicht zu dicht sein, da eine ggf. erfolgende Gasbildung hohe Druecke in den Kammern aufbauen kann. Als geeignete Abdichtmaterialien werden Tone angesehen. Ein Zusatz von Mineralen, wie Sand oder Splitt kann zu groesserer mechanischer Stabilitaet und zu einer Optimierung der Durchlaessigkeit beitragen. In Laborversuchen soll eine Datenbasis fuer die hydraulischen Kennwerte von Tonmineralgemischen unter Zweiphasenflussbedingungen erstellt werden. Die Wechselwirkung ausgewaehlter Materialmischungen mit Wirtsgesteinen und erfolgreichen Laborversuchen wird ueberprueft. Geochemische Untersuchungen sollen Aussagen ueber die chemisch-mineralogischen Wechselwirkung der Fluide mit den Dichtmaterialien liefern. Numerische Modellrechnungen werden fuer die Auswertung und Interpretation der Versuche vorgenommen. Die vergleichende Bewertung von Modell- und Versuchsergebnissen ermoeglicht die ggf. erforderliche Weiterentwicklung der Modelle.
Das Projekt "Vorhaben: Wegsamkeiten im Tongestein durch Quell- und Schrumpfungsprozesse sowie druckgetriebene Perkolation: Entwicklung, Validierung und Verifizierung von neuen Modellierungsansätzen in OpenGeoSys unter Einbeziehung von Ergebnissen aus in situ Experimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe durchgeführt. Ziel des Verbundprojekts GeomInt ist die realitätsnahe experimentell-numerische Analyse der Entstehung und Entwicklung von Diskontinuitäten in untertägigen Gesteinen am Beispiel von Salz-, Ton- und Kristallingesteinen. Als Forschungsschwerpunkte sollen typische Prozesse betrachtet werden, die zur Entstehung spezifischer Diskontinuitäten führen. Hierzu gehören Quell- und Schrumpfungsprozesse, druckgetriebene Perkolation und Spannungsumlagerungen. Das Projekt GeomInt gliedert sich in insgesamt drei Arbeitspakete. Im Rahmen des ersten Arbeitspaketes sollen Wegsamkeiten untersucht werden, die durch Quell- und Schrumpfungsprozesse hervorgerufen werden. Hierfür sind verschiedene Laborexperimente an Tongesteinen geplant, um Materialparameter zu bestimmen und die Entstehung von Diskontinuitäten zu beobachten. Ein Schwerpunkt der Untersuchungen ist auf Selbstheilungsprozesse des Tongesteins ausgerichtet. Das zweite Arbeitspaket befasst sich mit der Entstehung von Wegsamkeiten in Salz- und Tongesteinen infolge druckgetriebener Perkolation. Mit Hilfe von Laborexperimenten soll u. a. geklärt werden, inwieweit die Höhe der Perkolationsschwelle vom Spannungszustand und von der Temperatur des Gesteins abhängig ist. Im Zentrum des dritten Arbeitspaketes stehen Wegsamkeiten, die infolge von Spannungsumlagerungen im Kristallin gebildet werden. Dabei richtet sich das Hauptaugenmerk der Laborexperimente auf die Rissausbreitung und das Verhalten von Klüften. Die Ergebnisse der Experimente dienen in allen Arbeitspaketen numerischen Simulationen zur Nachbildung der grundlegenden Prozesse. Während mit den Laborexperimenten insbesondere das spezifische Prozessverständnis für Bildung und Entwicklung der betrachteten Diskontinuitäten verbessert werden soll, dienen die numerischen Analysen u. a. auch einem Progress im Methodenverständnis. Dazu werden unterschiedliche numerische Verfahren (netzgebundene Kontinuumsansätze, netzfreie Diskontinuums-Methoden, hybride Verfahren) systematisch bezüglich ihrer Potenziale und Limitierungen untersucht sowie in geeigneter Weise erweitert. Um die dabei entwickelten Modelle zu überprüfen, sollen Feldexperimente in den Untertagelaboren Mont Terri (Schweiz), Springen und Reiche Zeche (beide Deutschland) durchgeführt werden. Damit ist auch eine Verbesserung des Systemverständnisses der Auswirkungen von Diskontinuitäten auf untertägige Geosysteme verbunden. Im Ergebnis soll das Projekt ein verbessertes Prozessverständnis für die Entstehung von Diskontinuitäten auf verschiedenen Zeit- und Längenskalen erbringen sowie numerische Werkzeuge bereitstellen, um die geotechnologische Nutzung des Untergrundes sicherer und effizienter zu gestalten. Die Aufgaben der BGR in dem Verbundvorhaben konzentrieren sich auf zwei Arbeitsgebiete: 1) Numerik: Methodenentwicklung, Begleitung der Implementierung in die Software OpenGeoSys und Testen (Benchmarking); 2) In-situ-Experimente: Anwendung und Evaluierung der neu implementierten ... (Text gekürzt)
Das Projekt "Untersuchungen zur Auflockerungszone um Hohlraeume im Steinsalzgebirge" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von GSF - Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit GmbH, Institut für Tieflagerung durchgeführt. Der Bestimmung geotechnischer und geohydraulischer Eigenschaften des Wirtsgesteins Steinsalz ist ein hoher Stellenwert fuer die Sicherheit der Ablagerung in Untertagedeponien (UTD) waehrend der Betriebs- und Nachbetriebsphase beizumessen. Der Untersuchung der Auflockerungszone im stossnahen Saum der Lagerraeume kommt sowohl fuer die Verwertung der Abdichtfunktion der geologischen Barriere als auch fuer die Konstruktion und Auslegung der geotechnischen Barriere (Verschluesse/Daemme) eine wesentliche Bedeutung zu. Bisher durchgefuehrte in-situ-Untersuchungen zeigten, dass bereits deutlich unterhalb der fuer das Salz bekannten Fracdruecke Impraegnationen von Fluessigkeiten im Steinsalz erfolgen. Reichweiten und Auswirkungen derartiger Impraegnationen werden in diesem Vorhaben mittels Labor- und in-situ-Untersuchungen analysiert. Aus diesen Untersuchungen folgt die Bereitstellung von Parametern und Modellen, mit denen eine Aussage zur zeitlichen Entwicklung der Abdichtwirkung des umgebenden Gebirges gemacht werden kann.
Das Projekt "Vorhaben: Wegsamkeiten durch Spannungsumlagerungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geologie durchgeführt. Übergeordnetes Ziel des geplanten Vorhabens ist es, in wesentlichem Umfang vorhandene Lücken im Prozess-, Methoden- und Systemverständnis bei der Entstehung und Entwicklung struktureller Diskontinuitäten in Wirts- und Barrieregesteinen zu schließen. Auf der Basis systematischer experimentell-numerischer Analysen in für geotechnologische Anwendungen typischen Gesteinen sollen zeitliche und räumliche Auswirkungen von Diskontinuitäten auf die geomechanische Integrität und Dichtheit geologischer Formationen (z.B. in Form von Permeabilitäts- und Festigkeitsänderung) betrachtet werden. Damit werden Voraussetzungen für die Etablierung und Verbesserung verlässlicher Verfahren und Leitlinien zur prognostizierenden Gefährdungsanalyse und Überwachung vermeidbarer Umweltauswirkungen geschaffen. Im vorliegenden Teilprojekt werden hydro-mechanisch gekoppelte Laborexperimente und numerische Simulationen in Bezug auf kristallines Gestein durchgeführt. Die Laborversuche enthalten klassische und spezielle bruchmechanische Versuche an Matrixmaterial sowie Diskontinuitäten. Die numerischen Simulationen auf Basis der Diskreten-Elemente-Methode beinhalten die Simulation von Rissausbreitungsprozessen sowie Dislokationen entlang existierender Klüfte bzw. Störungszonen. Dabei wird auf Basis der Laborversuche ein neues Materialgesetz zur Beschreibung des hydro-mechanischen Verhaltens von Diskontinuitäten entwickelt, implementiert, getestet und angewendet. Der Arbeitsplan umfasst folgende Schritte: 1.) Analyse des aktuellen Standes von W+T 2.) HM-gekoppelte gesteinsmechanische Laborversuche am Kristallin 3.) Numerische Simulationen zur Rissausbreitung inkl. Entwicklung eines Kluftstoffgesetzes 4.) Einbeziehung von in-situ-Daten aus Frac-Experimenten in Simulationen.
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