Anwendungsorientierte Erprobung und Weiterentwicklung numerischer Modelle zur Simulation von Strömungs- und Transportprozessen in granitoiden Gesteinen

Die Arbeit wurde vor dem Hintergrund einer Langzeitsicherheitsanalyse durchgeführt. Die Schwerpunkte lagen in der Untersuchung der Transportprozesse und sensitiven Transportparameter, des Einflusses von Wärmefeldern auf die Grundwasserströmung und den Stofftransport, der in dem Programm FEFLOW 5.2 neu hinzugekommenen Module „Mehrkomponententransport“ und „Erzeugung diskreter Elemente“ im Hinblick auf die Implementierung radioaktiver Zerfallsreihen und expliziter Klüfte unterschiedlichen Maßstabs und der Frage inwieweit das Programm FEFLOW Zusatzinformationen für das sicherheitsanalytische Programm CHETMAD bereitstellen kann. Die Ergebnisse zeigten, dass es prinzipiell möglich ist, die Eigenschaften der Grundwasserströmungs- und Stofftransportprozesse für verschiedene Skalenbereiche nachzubilden und die sensitiven Parameter auf der Basis vereinfachter Kluftsysteme zu bestimmen. Desweiteren zeigte sich, dass die untersuchten Wärmefelder keine nennenswerte Auswirkungen besitzen. Durch die neuen Programmmodule war es möglich Radionuklidzerfallsreihen und explizite Klüfte unterschiedlichen Maßstabs in die Modelle zu implementieren. Jedoch gab es deutliche Einschränkungen hinsichtlich der Kluftanzahl und deren Verschneidungswinkeln. Die Reproduktion eines zuvor mit dem Programm r3t durchgeführten Stofftransportmodells gelang zudem nicht detailgetreu. Die Modellierung der prinzipiellen Transportphänomene des Mutternuklids erfolgte zwar nahezu identisch, jedoch kam es bei dem Tochternuklid mit fortlaufender Rechenzeit zu deutlich veränderten Konzentrationsverteilungen. Als Grund wird die unterschiedliche mathematische Behandlung des radioaktiven Zerfalls angesehen. Insgesamt zeigte die Arbeit, dass die Modelle, adäquates Datenmaterial vorausgesetzt, zu einem vertieften Verständnis des Grundwasserströmungssystems, einer realistischeren Einschätzung der Transportpfadlänge sowie dem Strömungsvolumen im sicherheitsanalytischen Fernfeldmodul CHETMAD beitragen können.