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Technical Report NTB 94-21

INTRAVAL Finnsjon Test Modelling Results for some Tracer Experiments

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Dieser Bericht präsentiert die Resultate, die für INTRAVAL Phase II erarbeitet wurden.

Es wurden Migrationsexperimente modelliert, die im Testgebiet von Finnsjön durchgeführt wurden. Die Studie wurde gemacht, um ein vertieftes Verständnis für die am Transport beteiligten Mechanismen, für die Genauigkeit und für die Grenzen des verwendeten Models zu gewinnen. Dem Modell zugrunde liegt die Vorstellung des «doppelt porösen Mediums», unter Berücksichtigung von eindimensionaler Advektion, longitudinaler Dispersion, Sorption an den Spaltoberflächen, Diffusion in die verbundenen Porenräume der Felsmatrix und Sorption an deren inneren Oberflächen. Die Zahl der unabhängigen wasserführenden Zonen wird variiert; diese werden entweder als planare Spalten oder aber als röhrenförmige Adern behandelt; die Sorptionsprozesse werden entweder durch lineare oder nicht-lineare Freundlich-Isothermen, unter der Annahme von instantanem Sorptionsgleichgewicht, beschrieben. Die Diffusion des Tracers aus den wasserführenden Zonen heraus in die verbundenen Porenräume des benachbarten Gesteins, erfolgt im Modell rechtwinklig zur Richtung des advektiv-dispersiven Flusses. In der Analyse werden die Parameter des Fliessfeldes an den gemessenen Durchbruchskurven für den konservativen Tracer (Iod) angepasst. Die anschliessenden Fits der experimentellen Daten der beiden sorbierenden Tracer Strontium und Caesium erfordern elementspezifische Parameter und liefern Informationen über die Sorptionsprozesse und deren Behandlung im Modell. Die Vorgehensweise hat sich bewährt, alle Parameterwerte, mit Ausnahme derjenigen für die Sorption, mit Hilfe der Durchbruchskurven des nicht-sorbierenden Tracers, festzulegen. Die Untersuchungen zeigen deutlich, dass es notwendig ist, Pumpratenschwankungen am oberen und unteren Rand zu berücksichtigen. Unterlässt man dies, so können keine zuverlässigen Schlussfolgerungen über die Transportmechanismen oder über die geometrischen Aspekte gemacht werden. Ein Zwei-Fliessweg-Modell reproduziert die gemessenen Daten sehr viel besser als ein Ein-Fliessweg-Konzept. Aber durch das Einführen eines zweiten Fliessweges geht die Eindeutigkeit der Best-Fit-Werte verloren. Die Erwartungswerte für die verschiedenen Sets von Best-Fit-Werten unterscheiden sich, aber die Parameterbereiche überlappen sich meistens innerhalb einer Standardabweichung. Obgleich der Transport zur Hauptsache advektions-dispersions-dominiert ist und nur ein geringer Einfluss der Matrixdiffusion auf den Schwanz der Durchbruchskurven ausgemacht werden kann, ist die Matrixdiffusion ein wichtiger Mechanismus und kann nicht vernachlässigt werden. Modelliert man den Strontiumdurchbruch, so erhält man für den Retardierungsfaktor und den Verteilungskoeffizienten Best-Fit-Werte, die konsistent sind mit Werten für Kd, die aus statischen Experimenten herrühren. Für Caesium erhält man die besten Fits wenn man nicht-lineare Freundlich-Isothemen in Betracht zieht. Die extrahierten Werte für die Freundlich-Koeffizienten sind ebenfalls vergleichbar denjenigen, die aus Batch­Sorptions-Experimenten resultieren. Vergleichende Rechnungen zeigen, dass die dem Transport zugrundeliegende Geometrie mit Vorteil mit ebenen Spalten statt mit röhrenförmigen Adern modelliert wird.

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