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Technical Report NTB 00-02

SANTA – Sensitivity Analysis of Nuclide Transport Aspects

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Das Programm SANTA («Sensitivity Analysis of Nuclide Transport Aspects») ist ein einfaches Boxmodell, das zum besseren Verständnis des Transports von Radionukliden oder Schadstoffen in einem geklüfteten Medium entwickelt wurde. SANTA ermöglicht als anschauliches Instrument Überschlagsberechnungen, die Interpretation von Migrationsexperimenten sowie Sensitivitätsstudien und ist bei der Entwicklung von konzeptuellen Modellen behilflich.

Dabei berücksichtigt SANTA folgende Prozesse, die auf einen Schadstoff einwirken: Advektion, Dispersion, lineare/nicht-lineare Sorption und Desorption – jeweils entlang des bevorzugten Transportwegs – Diffusion in die und aus der Gesteinsmatrix, Sorption und Desorption in der Gesteinsmatrix, radioaktiver Zerfall sowie jede Kombination dieser Prozesse.

In SANTA wird eine Reihe identischer Boxen (sowohl bezüglich physikalischer Dimensionen als auch geochemischem Inhalt) konzeptionell zur Darstellung eines eindimensionalen bevorzugten Transportwegs (Kluft) verwendet. Als Option kann eine eindimensionale homogene Gesteinsmatrix gewählt werden, die für Diffusion zugänglich und symmetrisch um die Kluft angeordnet ist und durch Reihen identischer Boxen dargestellt wird. Transport in der Hauptkluft wird durch einfache Verschiebung der wässrigen Phase von einer Box zur nächsten während einer bestimmten Zeit durchgeführt, während die Diffusion in die Gesteinsmatrix durch eine diskrete Annäherung an das Erste Fick'sche Gesetz gesteuert wird.

Der Quellterm für die erste Box beschränkt sich auf die Zugabe eines einzigen Schadstoffs und erfolgt kontinuierlich mit einer festgelegten Konzentration oder als Puls einer bestimmten Dauer. Der Zustand in der letzten Box am Ende der Kluft wird kontinuierlich erfasst und entspricht der Durchbruchskurve. SANTA verfügt über ein integriertes Grafikprogramm, um die Resultate als Konzentrationsprofile (Kluft und Gesteinsmatrix) oder Durchbruchskurven darzustellen, eine weitere Möglichkeit besteht in der Ausgabe der Resultate in einem File.

Der Test des Computercodes richtet sich nach den in SANTA implementierten Prozessen, wie advektivem Fluss, Diffusion in die Gesteinsmatrix (innerhalb eines begrenzten und unbegrenzten Mediums), Sorption, Dispersion sowie einem kombinierten Prozesstest, und vergleicht die Resultate von SANTA mit analytischen Lösungsansätzen und Ergebnissen alternativer numerischer Modelle. Die vergleichenden Tests zeigen eine ausreichende numerische Genauigkeit für die in SANTA vorgesehenen Anwendungen.

SANTA wurde in einer Kombination aus FORTRAN und VISUAL BASICS programmiert und vereint damit die bewährten mathematischen Fähigkeiten von FORTRAN mit dem benutzerfreundlichen Windows-Programm VISUAL BASICS und all dessen integrierten grafischen und Druckmöglichkeiten. Das Programm weist ebenfalls ein vollständig erläuterndes Help-File auf, das on-line ein Benutzer- und Referenzhandbuch mit einer Reihe von Beispielen zu Eingabe-Files enthält. SANTA erfordert folgende Betriebssysteme: Windows 3.x, Windows 95 und Windows NT.

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