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Technical Report NTB 04-07

Matrix Diffusion for Performance Assessment – Experimental Evidence, Modelling Assumptions and Open Issues

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In diesem Bericht wird eine ausgedehnte Übersicht zur Matrixdiffusion von Wasserinhaltsstoffen in gespaltenem, kristallinem Fels gegeben.

Anhand einiger Beispiele von Beobachtungen im kristallinen Untergrund wird gezeigt, dass Matrixdiffusion tatsächlich auf verschiedenen Längenskalen auftritt. Fick’sche Diffusion wird ausführlich diskutiert, gefolgt von einigen Betrachtungen zur Porosität. Aufgrund der Tatsache, dass das doppel-poröse Medium-Model so weit verbreitet und eine sehr vielseitige Methode zur Beschreibung des Transports von Wasserinhaltsstoffen in gespaltenen, porösen Medien ist, werden dessen Transportgleichungen, grundsätzliche Annahmen, Näherungen und Vereinfachungen ausführlich diskutiert. Es gibt eine Vielzahl geometrischer Aspekte, Prozesse und Ereignisse, welche die Matrixdiffusion beeinflussen können. Die wichtigsten von ihnen werden angesprochen, wie z. B. der Einfluss der durch den Wasserfluss benetzten Spaltoberfläche, die Kanalisierung des Wasserflusses und die Limitierung der Ausdehnung des für die Matrixdiffusion zugänglichen porösen Felses etc. In einem weiteren Abschnitt werden offene Streitpunkte und ungelöste Probleme zur Matrixdiffusion aufgeführt. Da die Matrixdiffusion im Geosphärentransport einer der Schlüsselprozesse bezüglich Retardierung gelöster Radionuklide ist, wurde konsequenterweise die Matrixdiffusion in den bisherigen Sicherheitsanalysen für Endlager radioaktiver Abfälle im Kristallin berücksichtigt. Gewisse Probleme zur Matrixdiffusion sind standortabhängig; andere jedoch sind unabhängig von der spezifischen Situation eines geplanten Endlagers für radioaktive Abfälle. Acht verschiedene Sicherheitsanalysen von Finnland, Schweden und der Schweiz wurden gesichtet, mit der Absicht herauszufinden, wie die Matrixdiffusion berücksichtigt wurde und ob sich ein konsistentes Bild ergibt, wenn man die unterschiedliche Methodik der verschiedenen Abfallorganisationen betrachtet. In einem abschliessenden Teil des Berichts werden einige Schlussfolgerungen gezogen gefolgt von einem Ausblick. Eine ausführliche Bibliographie soll dem Leser Zugang zu Schlüssel-Papieren und Berichten zur Matrixdiffusion verschaffen.

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