Description: Planfeststellungsverfahren zur Stilllegung des Endlagers für radioaktive Abfälle Morsleben Verfahrensunterlage Titel:Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) Autor:Poppei, J., Suter, D., Niemeyer, M. & Wilhelm, S. Erscheinungsjahr:2002 Unterlagen-Nr.:P 151 Revision:00 Unterlagenteil: Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -2- Zusammenfassung Die Gasentwicklung im Endlager für radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) wurde mit Hilfe des Rechenprogrammes GASGEN modelliert. Das Modell erlaubt die Prognose der zeitli- chen Gasentwicklung durch mikrobielle Prozesse und anaerobe Metallkorrosion. Der mikro- bielle Abbau der organischen Abfallbestandteile wird durch die Teilprozesse Denitrifikation, Sulfatreduktion, Fermentation und Methanogenese dargestellt. Es wird dabei zwischen der leicht abbaubaren Zellulose und schwer abbaubaren Materialien, wie z.B. Kunststoffen, un- terschieden. Die Gasentwicklung durch anaerobe Metallkorrosion wird vor allem durch das Eisen im Abfall bedingt. Die Inventars im ERAM, welche die gesamte Gasmenge bestimmen, sind mit Unsicherheiten behaftet. Auch die Geschwindigkeitskonstanten der verschiedenen Reaktionen hängen von vielen Faktoren ab und sind darum variabel. Um diese Variabilität abzudecken, erlaubt GASGEN eine probabilistische Modellierung der Gasentwicklung. Die Gasentwicklung in den verschiedenen Einlagerungsbereichen läuft prinzipiell ähnlich ab. Die anfänglich gebildeten Gasvolumen reflektieren die Bandbreiten der verschiedenen Pro- zesse und deren Kopplungen. Im Laufe der Zeit nehmen die Inventare der gasbildenden Abfallbestandteile ab und die Gasbildungsraten gehen zurück. Nach etwa 1 Mio. Jahren ist die Gasbildung weitgehend abgeschlossen. Das gesamte Gasvolumen wird durch Wasser- stoff dominiert, gefolgt von Methan und Stickstoff. Kohlendioxid bleibt nur wenig in der Gas- phase, da es durch Portlandit gebunden und durch die Methanogenese mikrobiell verarbeitet wird. Die Ergebnisse der probabilistischen Berechnungen gestatten eine statistische Interpretation der Ergebnisse. Auf Basis der Bandbreiten der Gesamtgasbildungsraten lassen sich mit Hilfe von vier voneinander unabhängigen Parametern potentielle Verläufe der Gasproduktion ge- nerieren. Als Kennwerte der Gasbildung dienen •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ frühen Zeiten, •die Bandbreiten der Gasbildungsraten zu repräsentativ späten Zeiten, • die Bandbreite der Gesamtgasmenge nach Abschluss der Gasproduktion und • der Anteil des Inventars an den Gasbildungsprozessen. Die auf diese Weise parametrisierten Gasproduktionsprozesse beschreiben den gesamten Variablenraum der Gasproduktion, der auf der Basis probabilistischer Ansätze mit feldspezi- fischen Inventarverteilungen berechnet wurde. Colenco-Bericht 4651/76 Modellierung der Gasentwicklung im Endlager für Radioaktive Abfälle Morsleben (ERAM) -3- Inhaltsverzeichnis Zusammenfassung 1 Einleitung 2 Grundlagen 2.1 Metallkorrosion 2.2 Mikrowelle Abbauprozesse....... 2.2.1 Hydrolyse 2.2.2 Denitrifikation 2.2.3 Sulfatreduktion 2.2.4 Fermentation.. 2.2.5 Methanogenese 2.3 Ausfällungsreaktionen 2.3.1 Carbonatfällung (Carbonatisierung).... 2.3.2 Schwefelwasserstoff 3 Modell GASGEN 3.1 Modellkonzept 3.2 Mikrowelle Prozesse 3.3 Korrosion 3.4 Ausfällungsreaktionen und Methanogenese 4 Probabilistisches Modell 5 Stoffinventare und Modellparameter 5.1 Stoffinventare 5.2 Modellparameter ' 5.2.1 Metallkorrosion 5.2.2 Mikrowelle Prozesse 5.3 Verteilungsfunktionen und Korrelationen 5.4 Regelparameter 5.4.1 Edukt-Regler 5.4.2 Inhibitions-Regler 6 Resultate 7 Ableitung der Gasbildungsraten für die Sicherheitsanalyse 7.1 Parametrisierung der Gasbildungsraten 7.2 Berücksichtigung der Wahrscheinlichkeitsverteilung der Gasbildungsparameter 8 Referenzen Anhang A Anhang B Gesamtblattzahl: 2 ....4 4 ....4 5 5 5 6 6 7 7 7 8 9 9 9 10 10 12 13 13 17 18 18 20 21 22 22 25 31 31 35 40 52
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Tags: Denitrifikation ? Kunststoff ? Fisch ? Methangärung ? Mikrowellen ? Schwefelwasserstoff ? Eisen ? Endlager Morsleben ? Zellulose ? Stickstoff ? Endlager ? Fermentation ? Kohlendioxid ? Methan ? Planfeststellungsverfahren ? Korrosion ? Hydrolyse ? Carbonatisierung ? Modellierung ? Probabilistische Methode ? Gaserzeugung ? Kennzahl ? Stilllegung ?
Region: Peine
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