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Technical Report NTB 90-13

Radionuclide chain transport with matrix diffusion and non-linear sorption

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Es wird ein zweidimensionales Modell für den Transport von Radionukliden durch inhomogene Gesteine beschrieben.

Der advektive und dispersive Transport findet in wasserführenden Zonen statt, welche als Netzwerk von röhrenförmigen Adern oder planaren Spalten modelliert werden. Aus diesen Zonen heraus diffundieren die Radionuklide in das stagnierende Porenwasser einer anliegenden, räumlich begrenzten Zone von Gestein (Matrixdiffusion). Die Sorption von Radionukliden an den Gesteinsoberflächen wird durch eine nicht-lineare Isotherme beschrieben. Unter speziellen Bedingungen kann die Matrixdiffusion durch eine effektive (nicht-lineare) Oberflächensorption beschrieben werden. Radioaktiver Zerfall und, bei Kettentransport, Aufbau wird im Modell berücksichtigt.

Die numerische Lösung der Transportgleichungen beruht auf der Methode der Linien und wird im Detail entwickelt. Die Vorteile dieser Methode sind Effizienz, Zuverlässigkeit und speziell die Flexibilität in Bezug auf Randbedingungen, Anfangsbedingungen und Berücksichtigung verschiedenster Formen der Nuklid/Gesteinswechselwirkung.

Für das Nuklid 135Cs zeigen wir in einer umfassenden Sensitivitätsanalyse den Einfluss der nicht-linearen (Freundlich) Isotherme auf die Durchbruchkurven. Falls die Transportzeiten vergleichbar oder grösser als die Nuklidhalbwertszeiten sind, kann die Nichtlinearität der Sorptionsisotherme die Konzentrationen am Ausgang der Geosphäre um Grössenordnungen reduzieren. Für den Transport der 238U-Kette werden ebenfalls einige Resultate dargestellt.

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