DECOVALEX‐2023 ‐ Numerische Modellierung endlagerrelevanter Prozesse in verschiedenen Wirtsgesteinen und Barrierekonzepte

Shao, H. & Maßmann, Jobst: Das DECOVALEX‐Projekt ‐ Einleitung (Einführung)

Das DECOVALEX-Projekt ist eine internationale Forschungskooperation zur Förderung des Verständnisses und der Modellierung thermisch-hydraulisch-mechanisch-chemisch (THMC) gekoppelter Prozesse in geologischen und geotechnischen Barrieren in einem Endlager für radioaktive Abfälle. DECOVALEX steht für „DEvelopment of COupled Models and VALidation against EXPeriments“. Der Fokus des Projekts liegt auf der gemeinsamen Analyse und vergleichenden Modellierung von Feld- und Laborexperimenten unter Berücksichtigung der unterschiedlichen Wirtsgesteinsoptionen und Endlagerdesigns durch die beteiligten Partner.

Seit Beginn des Projekts im Jahr 1992 wurden bereits sieben Phasen abgeschlossen. In der aktuellen Phase, DECOVALEX-2023 (2020 – 2023), ist die BGR in Zusammenarbeit mit dem Helmholtz Zentrum für Umweltforschung (UFZ), Leipzig, das die Entwicklung des numerischen Code OpenGeoSys (OGS) koordiniert und jahrelanger Partner der BGR in vielen Foschungsprojekten ist, an allen 7 Tasks (Teilprojekte) beteiligt.

Nach dem Standortauswahlgesetz (StandAG) sind die drei potenziell geeigneten Wirtsgesteine für die Endlagerung der hochradioaktiven Abfälle, Steinsalz, Tongestein und Kristallingestein, zu berücksichtigen. Da es in Deutschland kein Endlagerbergwerk für hochradioaktive Abfälle und kein Untertagelabor für diese Wirtsgesteine für die Endlagerforschung gibt, ist die Beteiligung deutscher Institutionen an Forschungsarbeiten in internationalen Felslabors und Verbundprojekten, wie DECOVALEX, von besonderer Bedeutung, um Kenntnisse über Wirtsgesteine zu gewinnen bzw. zu erweitern.

(a) Darstellung eines triaxialen Extensionsversuchs (b) In-situ-Versuche im Untertagelabor Bure (Frankreich) und (c) Geometrie für Prognoseberechnungen eines Endlagers (Task description D2023-Task A)

Wang, Q.‐Y.: THM‐Modellierung der thermisch‐induzierter Risse in Callovo‐Oxford‐Tonstein (Bure/Frankreich)

Radeisen, E.: Hydromechanische Modellierung von gasdruckinduzierter Rissbildung in tonigen Materialien (Bure/Frankreich und Äspö/Schweden)

Pitz, M.: THM Mehrphasenmodellierung des FE‐Erhitzer Experiments in Mont Terri (Schweiz)

Beese, S. & Maßmann, J.: Task D: THM‐Modellierung eines 1:1 In‐situ Experiments mit Bentonit‐Barriere in Tongestein (Horonobe/Japan)

Shao, H.: Task E: Fluidmigration unter mechanischen und thermischen Bedingungen in Salz (WIPP/USA)

Thiedau, J. & Guevara, M.: Task F: Modell‐ und Methodenvergleich für Langzeitsicherheitsanalysen im Kristallin

In sechs Kurzvorträgen werden die unterschiedlichen Teilprojekte aus der aktuellen Phase vorgestellt, die jeweils auf relevanten Szenarien zu Endlagerkonzepten aus verschiedenen Ländern sowie entsprechenden Labor- bzw. Feldexperimenten in Untertagelaboren basieren. Um die Messdaten und Beobachtungen quantitativ zu interpretieren, ist ein numerisches Werkzeug unabdingbar. Der Schwerpunkt der Bearbeitung liegt derzeit weiterhin auf Prozessverständnis, z. B.:

• Unter welchen Bedingungen können Risse im Tonstein entstehen, was sind geeignete Maßnahmen, um dies zu vermeiden?
• Was sind die Gasmigrationsmechanismen in wassergesättigten Tonmaterialien (Callovo-Oxfordian COx, Bentonite)?
• Was sind plausible Modellansätze zur Vorhersage der temperaturinduzierten Porendruckentwicklung in Tonstein?
• Welche Mechanismen bewirken die Mobilisierung von Flüssigkeitseinschlüssen unter den veränderten mechanischen und thermischen Bedingungen im Steinsalz?

Darüber hinaus gewinnt die Frage, wie die dadurch gewonnenen Kenntnisse und die validierten Modelle in eine integrierte Langzeitsicherheitsberechnung einfließen, immer mehr an Bedeutung. Erstmals wurde ein Modell- und Methodenvergleich für das sogenannte Performance Assessment (PA) in das Projekt aufgenommen

Über den Meeting-Link beitreten
https://bgr-bund.webex.com/bgr-bund/j.php?MTID=me0b8f0b69e7391217e15cf89cecfcb09,
Meeting-Kennnummer (Zugriffscode): 2741 219 0844; Meeting Passwort: pXACTk9XJ32