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Technical Report NTB 94-13

KRISTALLIN-I: Repository Layout Study Preliminary Calculation of Temperature Distributions around an Emplacement Tunnel

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Die vorliegende Studie hat die Abklärung der Auswirkungen des Stollenabstands auf die Temperaturverteilung um einen HAA Einlagerungsstollen (Durchmesser 3.7 m) im kristallinen Grundgebirge der Nordschweiz zum Hauptziel. Im Projekt Gewähr 1985 wurde der Stollenabstand vorläufig auf 40 m festgelegt, unter der Annahme, dass die Ausdehnung eines ungestörten Gesteinsblocks genügend gross für ein Referenzkonzept mit regelmässiger Endlagergeometrie ist. Die im Projekt Kristallin-I dokumentierten eingehenden geologischen Untersuchungen lieferten erste Hinweise über die Grösse der erwarteten ungestörten Blöcke. Obwohl es Hinweise dafür gibt, dass gute Chancen bestehen, einen oder mehrere geeignete Blöcke aufzufinden, werden die tatsächlichen Blockabmessungen erst nach detaillierteren Untersuchungen bekannt sein. Ein kompaktes Endlagerlayout erhöht jedoch die Wahrscheinlichkeit, solche geeigneten Blöcke aufzufinden. Daher wurde die vorliegende Studie veranlasst, um abzuklären, inwieweit der Stollenabstand verringert werden kann ohne die Sicherheit der Endlagerung zu beeinträchtigen. Eine Beeinträchtigung der Sicherheit könnte entweder durch Verlust der Stollenstabilität oder übermässig hohe Temperaturen im Nahfeld (insbesondere im Bentonit) durch die Zerfallswärme der HAA verursacht werden. In der vorliegenden Studie wird der Stollenabstand variiert, um dessen Auswirkungen auf die Maximaltemperaturen im Bentonit zu untersuchen. Die thermischen Eigenschaften des Bentonits und die Präsenz von luftdurchlässigen Spalten im Bentonit werden auch als variable Parameter behandelt.

Eine wichtige Schlussfolgerung dieser Studie ist die Empfehlung, dass der horizontale Abstand von Einlagerungsstollen nicht kleiner als ca. 20 m betragen soll, um zu gewährleisten, dass dieser Parameter einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Temperaturprofile ausübt. Die modellierten Temperaturen aller Nahfeld-Komponenten steigen bedeutend an, wenn der Stollenabstand kleiner als ca. 20 m ist. Es sollte klar betont werden, dass diese Schlussfolgerung nur provisorisch ist, da sie auf idealisierten numerischen Berechnungen und Modellparametern basiert. Nach Ansicht der Autoren liefern sie jedoch einen wertvollen Input für erste HAA Endlagerdesignstudien.

In Fällen, in denen die thermischen Eigenschaften des Bentonits eine Funktion des variablen Wassergehalts sind (φ = 7 – 0%, Analysen Nr. 1 bis 3) wurden gegenüber solchen mit konstant gehaltenem Wassergehalt (φ = 2%, Analysen Nr. 4 bis 6) keine bedeutenden Temperaturunterschiede beobachtet. Daraus kann geschlossen werden, dass die Temperaturverteilung im Nahfeld nicht sensitiv ist auf die thermischen Eigenschaften des Bentonits. Als weitere Beispiele können die Analysen Nr. 10 bis 12 angeführt werden, die mit weniger konservativen thermischen Eigenschaften des Bentonits durchgeführt wurden. In diesem Fall kann festgestellt werden, dass die Temperaturprofile sensitiv auf die Wärmeleitfähigkeit des Bentonits reagieren, aber nicht auf dessen Wärmekapazität.

Schliesslich soll bemerkt werden, dass die Realisierbarkeit einer Bentonitverfüllung, bei der gewährleistet werden kann, dass keine luftdurchlässigen Spalten im Bentonit vorhanden sind, ungewiss ist. Dies sollte weiter untersucht werden, da die Temperaturverteilungen auf die Anwesenheit solcher Spalten sensitiv sind.

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