Orientierende Analysen zur Naturkonvektion und Dispersion in poroesen Medien mit dem Rechenprogramm TOUGH2

Abstract

High-level radioactive, heat generating waste is planned to be disposed of in a salt formation. Within the framework of analyses for proof of long-term safety of the radwaste repository, a postulated incident is studied involving penetration of brine into the intermediate field of the mine structure. In this event, natural convection is expected to develop in parts of the mine structure, transporting and distributing radioactive substances throughout the radwaste repository via the water phase. The causes assumed for this process are density gradients in the fluid, which in turn can be induced by temperature variations (heat generating wastes and geothermal conditions), or by variations of concentration (dissolution of salt rock and melting processes in the brine). The report explains the TOUGH2 simulator and its applicability for verification, based on literature data. The simulator's performance is shown by basic examples of natural convection in a porous drift and a porous shaft. The mass transfer is analysed taking into account the hydrodynamic dispersion in a drift at constant temperature and at horizontal temperature gradients. Finally, the mass transfer by natural convection in a standard drift-shaft configuration is analysed. (orig./HP)Fuer hochradioaktive waermeproduzierende Abfaelle ist die Lagerung in einem Salzstock vorgesehen. Im Rahmen von Analysen zur Langzeitsicherheit wird u.a. ein Stoerfall postuliert bei dem die Salzlauge ins Mittelfeld des Grubengebaeudes eindringt. Daher sind natuerliche Konvektionsstroemungen in Bereichen des Grubengebaeudes zu erwarten, wodurch radioaktive Substanzen nach Eindringen in die Wasserphase im Endlagerbergwerk transportiert und umverteilt werden koennen. Ursachen sind Dichteunterschiede im Fluid, die wiederum durch Temperatur- (waermeproduzierende Abfaelle und Geothermik) wie auch durch Konzentrationsunterschiede (Aufloesung des Salzgesteins und Umloesungsprozesse in der Lauge) hervorgerufen werden koennen. Im Bericht wird zunaechst das Rechenprogramm TOUGH2 beschrieben und anhand der verfuegbaren Literatur zur Verifikation bewertet. Dann werden verschiedene grundlegende Beispiele zur Naturkonvektion in einer poroesen Strecke und in einem poroesen Schacht mit TOUGH2 untersucht. Danach wird der Stofftransport mit Beruecksichtigung der hydrodynamischen Dispersion in einer Strecke bei konstanter Temperatur und bei einem horizontalen Temperaturgefaelle analysiert. Abschliessend wird der Stofftransport durch Naturkonvektion in einer typischen Strecke-Schacht-Konfiguration untersucht. (orig./HP)SIGLEAvailable from TIB Hannover: RO 3190(416) / FIZ - Fachinformationszzentrum Karlsruhe / TIB - Technische InformationsbibliothekDEGerman