Als ozon-unschaedliche Alternative zu dem bisher haeufig verwendeten Kaeltemittel R12 sind kuerzlich Mischungen der chlorfreien Verbindungen R152a (C2H4F2) und R134a (C2H2F4) vorgeschlagen worden. Solche Mischungen koennten die Vorteile von R152a - guenstige thermodynamische Eigenschaften (relativ geringer Energieverbrauch) und guenstiges Loeslichkeitsverhalten fuer Kaeltemaschinenoele - mit der Nicht-Brennbarkeit von R134a verbinden. In diesem Forschungsvorhaben sollen Mischungen aus R134a und R152a auf ihre Eignung als allgemein verwendbares Kaeltemittel an Stelle von R12 untersucht werden. Zunaechst sind Messungen zum Phasengleichgewicht (Bildung eines Azeotrops), zum Zuendverhalten, zur Mischbarkeit mit Kaeltemaschinenoelen sowie zur thermischen und chemischen Bestaendigkeit in Verbindung mit Konstruktionsmaterialien vorgesehen. Anschliessend sollen die thermischen und kalorischen Eigenschaften einer geeigneten Mischung aus R134a und R152a experimentell ermittelt werden, um die thermodynamischen Daten zur Auslegung von Kaeltekreislaeufen bereitzustellen.
In der Zeit von 1994 bis 2003 wurden die beiden Rechenprogramme d3f (distributed density-driven flow) und r3t (radionuclides, reaction, retardation, and transport) zur Modellierung von Dichteströmungen aufgrund von Versalzungen bzw. von Radionuklidtransporten unter der Federführung der GRS entwickelt. Jetzt sollen die Programme um die Möglichkeiten Klüfte explizit zu modellieren, den Wärmetransport bei Dichteströmungen zu berücksichtigen und freie Grundwasseroberflächen und Potentialströmungen zu betrachten, erweitert werden. Die Aufgaben werden innerhalb eines Verbundprojektes bearbeitet. Dabei hat die GRS die Verantwortung für AP 1 Leitung des Vorhabens. AP 2 Entwicklung einer Benutzeroberfläche. AP 3 Testrechnungen sowie AP 4 Abschlussbericht, mit Fortschreibung der Anwenderhandbücher und der Testfallsammlung. Das AP 7 Kluftmodellierung wird als FuE-Auftrag durch das Steinbeis-Forschungszentrum bearbeitet. Aufgrund der Erfahrungen aller Projektteilnehmer sind die Erfolgsaussichten gut.
Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines Instrumentariums zur Durchführung von Langzeitsicherheitsanalysen für Endlager in Tonformationen. Dieses soll die nach dem derzeitigen Stand der Wissenschaft relevanten Prozesse für die Langzeitsicherheit berücksichtigen. Zu diesem Zweck werden Rechenprogramme entwickelt. Dabei wird von vorhandenen Transportprogrammen GRAPOS, CHETMAD und R3T ausgegangen, die an die speziellen Eigenschaften von Tonformationen anzupassen sind. Die entwickelten Programme werden getestet und verifiziert. Es erfolgt ein Vergleich mit analytischen Rechnungen, Diffusionsexperimenten und Natürlichen Analoga. Dadurch werden die zugrunde liegenden Modellvorstellungen und Annahmen überprüft und die wichtigen Größen zur Beschreibung des Radionuklidtransports identifiziert. Das Instrumentarium wird schließlich eingesetzt, um eine Langzeitsicherheitsanalyse für ein generisches Endlager in einer Tonformation durchzuführen. Das Ton-Instrumentarium liefert einen wichtigen Beitrag, um zusammen mit den bestehenden Instrumentarien für Granit- und Salzformationen vergleichende Langzeitsicherheitsanalysen durchzuführen, die für bei zukünftigen Standortentscheidungen erforderlich sind.
Eine grosse Zahl von Messwerten moeglichst geringer Unsicherheit ist erforderlich, um empirische Korrelationsgleichungen aufstellen zu koennen, die den hohen Genauigkeitsanforderungen an die Wiedergabe der thermodynamischen Zustandsgroessen in weiten, fuer die Anwendung bedeutenden Temperatur- und Druckbereichen genuegen. Im Rahmen der Untersuchungen wurden (p,v,T)-Messungen nach der Methode konstanten Volumens an den Arbeitsfluiden R11, R12, R22, R113, R142b und R152a ausgefuehrt. Die vorhandenen Messzellen erlauben je nach Zustandsbereich Druecke bis zu 5 MPa bzw. 30 MPa. Die relative Unsicherheit der gemessenen Groessen unterschreiten in weiten Teilen des zu untersuchenden Zustandsgebietes nicht 1 Promille. Die Messungen sind abgeschlossen und die Ergebnisse in Fachzeitschriften veroeffentlicht.
Es wird eine kanonische Zustandsgleichung fuer das Gemisch aus Propan und R32 erarbeitet, die das fluide Zustandsverhalten mit hoher Genauigkeit beschreibt. Hierzu werden Messungen der Dichte, der VLE und LLE-Phasengleichgewichte sowie der Schallgeschwindigkeit durchgefuehrt.