(GRS-A-3180) Zur Relevanz der Thermoosmose für den Radionuklidtransport in einem Endlager für wärmeproduzierende radioaktive Abfälle

Autor: 
M. Navarro
Jahr: 
2004

Thermoosmose bezeichnet einen Fluidfluss aufgrund von Temperaturgradienten. Der thermoosmotische Effekt tritt besonders deutlich in tonigen Medien hervor, weshalb er in einem Endlager für wärmeproduzierende Abfälle, in dem Tone in der technischen Barriere oder im Wirtsgestein auftreten, ein potenziell relevanter Transportprozess ist. Verschiedene Arbeiten haben gezeigt, dass die thermoosmotischen Flüsse in einem gesättigten Endlagersystem sowohl die diffusiven als auch die advektiven Flüsse dominieren können. Dennoch wird derzeit davon ausgegangen, dass nach Eintreten quasistationärer Strömungsverhältnisse kein effektiver thermoosmotischer Transport mehr möglich ist. Dies wird dadurch begründet, dass thermoosmotische Flüsse entgegen gerichtete advektive Flüsse hervorrufen, durch die sie selbst vollständig kompensiert werden, wenn das betrachtete Gebiet frei von Fluidquellen ist und
stationäre Strömungsverhältnisse herrschen. Dieser Kompensationsmechanismus ist eine Folge der Massenerhaltung des Fluids. Im vorliegenden Bericht wird anhand analytischer und numerischer Rechnungen gezeigt, dass das Auftreten kompensierender advektiver Flüsse nicht zwangsläufig einen effektiven thermoosmotischen Transport aufgrund wärmeproduzierender Abfälle unterbindet. Ferner wird gezeigt, dass die Voraussetzungen für einen solchen Transport in Endlagersystemen erfüllt sein können. In Anbetracht der potenziell hohen Flussdichten der Thermoosmose bedeutet dies, dass eine Sicherheitsrelevanz der Thermoosmose derzeitig auch dann nicht ausgeschlossen werden kann, wenn nach weitgehender Stabilisierung der Porenwasserdrücke quasistationäre Strömungsverhältnisse eingetreten sind. Zur weiteren Klärung der Relevanz der Thermoosmose für diese Phase der Endlagerentwicklung sind weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten erforderlich.