(GRS 334) Untersuchungen zur Kopplung des Transportprogrammes MARNIE mit dem geochemischen Rechencode PHREEQC

MARNIE (Modell zur Ausbreitung von RadioNukliden Im Endlagerbergwerk) ist ein Rechenprogramm zur Simulation der komplexen Stofftransportprozesse in einem lösungsgefüllten Endlager in einer Salzformation. Die Berechnung des lösungsgetragenen Stofftransportes erfolgt unter Berücksichtigung relevanter Phänomene für eine unbegrenzte Anzahl von Stoffkomponenten, dies können sowohl Radionuklide als auch stabile Komponenten (z. B. Salz, Elemente) sein. Falls bei der Berechnung des Stofftransports die Löslichkeit der Elemente berücksichtigt werden soll, müssen vom Benutzer für alle vorhandenen Elemente feste Löslichkeitsgrenzen vorgegeben werden. Unter Berücksichtigung dieser fest vorgegebenen Löslichkeitsgrenzen berechnet MARNIE die Anteile der Elemente in der Lösung und in der Festphase.
Bereits im Rahmen des Forschungs- und Entwicklungsvorhabens SR 2548 und seines Vorgängervorhabens SR 2451 wurde die Kopplung des Rechenprogramms MARNIE mit der Programmierbibliothek ChemApp /PET 07/ zur Durchführung thermodynamischer Gleichgewichtsrechnungen vorgenommen /FIS 07/. Das Rechenprinzip von ChemApp besteht im Auffinden des globalen Minimums der Gibbs’schen freien Systementhalpie. Die Nutzung der kommerziell vertriebenen Programmierbibliothek ChemApp ist kostenpflichtig. Eine technische Schwierigkeit der Kopplung mit ChemApp war die Forderung nach einer ausgeglichenen Ladungsbilanz, die aufgrund der Berechnungsmethoden nicht immer numerisch exakt durch MARNIE gewährleistet werden kann. Auch die Rechenzeiten waren in vielen Fällen erheblich.
Ziel der hier vorgestellten Untersuchungen war es deshalb zu prüfen, ob alternativ eine Kopplung von MARNIE mit dem frei verfügbaren geochemischen Rechencode PHREEQC zur Durchführung thermodynamischer Gleichgewichtsrechnungen möglich ist.