Herausforderung. Bestimmung der Bedeutung verschiedener physikalischer Prozesse (z. B. Infiltration, Perkolation, Strömung in der ungesättigten Zone, Strömung in der Bruchmatrix, Wärmeentwicklung, Radionuklidtransport usw.) für die Leistung des Endlagers
Lösung. Der Standort Yucca Mountain befindet sich etwa 100 Meilen nordwestlich von Las Vegas, Nevada. Die Hydrogeologie des Standorts besteht aus einer dicken ungesättigten Zone, die hauptsächlich aus vulkanischen Ablagerungen (Tuffgestein) besteht. Die Komplexität des Standorts Yucca Mountain erforderte den Einsatz hochentwickelter numerischer Modelle zur Bewertung der physikalischen Prozesse und ihrer Auswirkungen auf die Auslegung und Leistung des Endlagers. INTERAs Prozessmodellierungsbemühungen umfassten die Entwicklung eines Vorhersagemodells für Variationen des Versickerungsflusses auf Endlagerskala aufgrund von Unsicherheiten in der unterirdischen hydrologischen Charakterisierung, die Anwendung der Zuverlässigkeitstheorie für die Ausbreitung von Unsicherheiten in ungesättigten Strömungssystemen und die Entwicklung eines halbanalytischen Modells zur Analyse der stationären Infiltration in eine geschichtete Formation mit unsicheren Parametern. Es wurden Methoden zur Modellierung von Nicht-Gleichgewichts-Bruch-Matrix-Flüssen in ungesättigten Medien entwickelt und auf ein standortbezogenes Modell der ungesättigten Zone am Yucca Mountain angewandt, um die Empfindlichkeit der Feuchtigkeitsbewegung im Gebirge gegenüber Unsicherheiten bei den hydrologischen Eigenschaften, alternativen konzeptionellen Modellen der Bruch-Matrix-Wechselwirkung und mehreren Infiltrationsszenarien zu untersuchen. INTERA hat ein dreidimensionales thermohydrologisches Modell auf Gebirgsebene entwickelt, um die Dauer und das Ausmaß von wärmebedingten Störungen des Umgebungssystems zu untersuchen. Mit Hilfe von zweidimensionalen Querschnittsmodellen wurden die Auswirkungen lokaler Heterogenitäten und thermohydrologischer Veränderungen innerhalb von Einlagerungsstollen untersucht. Es wurde eine Skalierungsmethode entwickelt, um die Auswirkungen der Randabkühlung in dem vorgeschlagenen Endlager zu berücksichtigen. Es wurden dreidimensionale Modelle auf der Stollenskala entwickelt, um die thermohydrologischen Bedingungen in Abfallverlagerungsstollen vorherzusagen, und wir führten eine Benchmark-Studie der Wärme- und Flüssigkeitsströmung auf der Stollenskala mit dem integrierten Finite-Differenzen-Code TOUGH2 und dem Finite-Elemente-Code FEHM durch. Außerdem haben wir ein thermohydrologisches Modell im Endlagermaßstab entwickelt, um Temperatur- und Sättigungsänderungen vorherzusagen, die durch die Einlagerung wärmeentwickelnder radioaktiver Abfälle verursacht werden. Zur Bewertung der thermisch-hydrologisch-mechanischen (THM) Effekte im geklüfteten Tuffstein, die mit der Wärmeentwicklung von Abfallbehältern einhergehen, haben wir Scoping-Berechnungen mit einem gekoppelten Reservoir-geomechanischen Modell durchgeführt. Die Ergebnisse unserer Prozessmodellierung wurden in ein Gesamtsystemmodell integriert, um die Fähigkeit des gesamten Abfallentsorgungssystems zu bewerten, die gesetzlichen Normen zu erfüllen.
