Endlagerauslegung und -optimierung, Bericht zum ... - PTKA - KIT

Materialien zu betrachten, die mit der Einlagerung des Abfalls zusammenhängen. Das
sind der Abfall selbst, die Behältermaterialien, das Verfüllmaterial sowie im Fall der
Bohrlochlagerung die Bohrlochverrohrung. Als Behältermaterial wird das Behältermaterial
selbst sowie eine Moderatorplatte und bei dem POLLUX ® -Behälter eine Moderatorzone
in radialer Richtung betrachtet.
Der Energietransport wird allein durch die Wärmeleitung beschrieben. Dabei wird von
einem isotropen Materialverhalten aller Materialgruppen ausgegangen. Der advektive
Transport und die Wärmestrahlung, wie sie im Behälter oder in porösem Versatzmaterial
auftreten können, sind insoweit berücksichtigt, wie diese Prozesse bei der Bestimmung
der Materialparameter mit erfasst worden sind.
ρx, η c p x, T, η
∂Tx, t
∂t
= ∇ λx, T, η ∇ Tx, t + q̇x, t (B.2)
mit
c p : massespezifische Wärmekapazität
q̇ : volumenspezifischer Wärmestrom des Abfalls
t : Zeit
x : Ortsvektor
T : Temperatur
λ : Wärmeleitfähigkeit
η :
Porosität
ρ : Materialdichte
∇ :
Nabla-Operator
Die Materialparameter in Gleichung (B.2) sind die Wärmeleitfähigkeit und die spezifische
Wärmekapazität. Beide Parameter sind von der Temperatur und – durch die unterschiedlichen
Homogenbereiche – vom Ort abhängig. Zusätzlich besteht bei dem
kompaktionsfähigen Salzgrus, der bei der Variante B1 als Versatzmaterial in der Einlagerungsstrecke
verwendet wird, auch eine Porositätsabhängigkeit. Die Stoffgleichungen
mit ihren Materialparametern für die Wärmeleitfähigkeit und die Wärmekapazität
sind zusammen mit der Dichte für die einzelnen Materialbereiche in Tab. B.4 aufgelistet.
In Abb. 2.2 und Abb. 2.3 ist die Verteilung des Quartärs und Tertiärs im Deckgebirge
dargestellt. Wird das Deckgebirge in Berechnungsvarianten mit berücksichtigt, werden
Quartär und Tertiär in einem Materialbereich zusammengefasst. Für dieses
homogenisierte Deckgebirge werden deren Mittelwerte als Parameter verwendet.
Salzgrus wird mit einer Anfangsporosität von 35 % angesetzt /KIL 12/. In einem aus
numerischen Gründen vereinfachten Modell des POLLUX ® -Behälters werden die Moderatorbereiche
zusammen mit dem eigentlichen Behälter modelliert. Vergleichsbe-
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