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Technical Report NTB 03-11

Grimsel Test Site Investigation Phase V GAM – Gas Migration Experiments in a Heterogeneous Shear Zone of the Grimsel Test Site

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Der vorliegende Bericht dokumentiert die wissenschaftlichen Arbeiten, die im Rahmen des Projekts GAM zwischen Juni 1997 und April 2001 im Felslabor Grimsel (Internationales Forschungsprogramm – FLG / Phase V) durchchgeführt wurden. Vier internationale Organisationen für die Entsorgung radioaktiver Abfälle nahmen am GAM Experiment teil, nämlich ANDRA, ENRESA, Nagra und Sandia National Laboratories im Auftrag des US Department of Energy (DOE). Das Projektteam setzte sich zusammen aus Mitgliedern der teilnehmenden Organisationen, aus Forschungsgruppen der ETH Zürich und der Technischen Universität Barcelona sowie mehreren Kontraktorengruppen.

Wichtige Zielsetzungen des GAM Projekts waren die Entwicklung und Erprobung von Labor- und Feldmethoden für Tracerexperimente. Innovative Labortechniken wurden angewendet – hierzu gehören die sogenannte «Laser Scanning Confocal Microscopy», die Röntgentomographie, die Visualisierung von Transportvorgängen in künstlichen Scherzonen, NMR Messungen an Kernproben und die Neutronenradiografie. Weiterhin wurde eine neue Methode zur Gewinnung von ungestörten Kernproben aus der GAM Scherzone entwickelt. Zu den Neuerungen im Bereich der Felduntersuchungen zählen die Erprobung einer Messeinheit zur in-situ Detektion von Partikeltracern sowie Georadarmessungen mit einer Hochfrequenz-Bohrlochsonde, die im Rahmen von Gas- und Salzwasserinjektionsversuchen durchgeführt wurden.

Die Entwicklung von sogenannten „Upscaling" Methoden und die Herleitung effektiver Parameter für Transport- und Zweiphasenflussprozesse war ein weiterer Schwerpunkt des Untersuchungsprogramms. Die Arbeiten umfassten theoretische Studien zum Transport gelöster Stoffe in heterogenen Fliessfeldern sowie eine Untersuchung zum Einfluss der Mikrostruktur der Scherzone auf den Transport von gelösten und gasförmigen Stoffen. In enger Abstimmung mit diesen theoretischen Arbeiten wurden die verschiedenen Tracertests (gelöste Stoffe, Gastracer) mit Hilfe numerischer Modellierungen ausgewertet. Hierbei konnte aufgezeigt werden, dass die gemeinsame Interpretation von konventionellen Tracertests und Gastracertests zu einer verbesserten Modelldiskriminierung führt.

Als letzter Schritt in den Synthesearbeiten zum GAM Projekt wurde ein Verfahren zur Modellabstraktion erarbeitet. Zweck dieser Arbeiten war es, strukturgeologische Informationen auf verschiedenen Beobachtungsskalen mit den verfügbaren hydraulischen Daten zu einem konzeptuellen Modell zusammenzuführen, mit dem es möglich ist, Fliess- und Transportvorgänge in heterogenen Scherzonen mit konsistenten Parametermodellen zu beschreiben.

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