Technical Report NTB 91-27

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

Sechs verschiedene Modelle werden an den Resultaten von vier Infiltrationsexperimenten gefittet. Diese wurden mit ²³³U als Tracer durchgeführt an Ausschnitten von Bohrkernen aus kristallinem Gestein, die von Tiefbohrungen in der Nordschweiz stammen.

Vier der theoretischen Ansätze sind Modelle für das «doppelt poröse Medium» unter Berücksichtigung von Advektion und Dispersion in den wasserführenden Zonen (entweder röhrenförmige Adern oder planare Spalten), Matrixdiffusion aus diesen Zonen heraus in Porenräume der Festphase und entweder nicht-lineare oder lineare Sorption an inneren Oberflächen. Die anderen zwei Konzepte sind Modelle für das «äquivalent poröse Medium» (also unter Ausschluss von Matrixdiffusion) mit Berücksichtigung entweder nicht-linearer Sorption an Oberflächen eines einzelnen Spalttypus oder lineare Sorption an Oberflächen mehrerer verschiedener Spaltfamilien.

Die Anpassung an die experimentellen Werte wird mit Hilfe eines Marquardt-Levenberg-Verfahrens vorgenommen; dabei erhält man Fehlerabschätzungen für die Fit-Parameterwerte, Korrelationskoeffizienten und – als ein Mass für die Güte der Fits – χ²-Minimumwerte.

Für beide Fliessgeometrien wird der Einfluss verschiedener Randbedingungen am Eingang aufgezeigt, und es wird auch auf die Eindringtiefe für die Matrixdiffusion kurz eingegangen.

Die Rechnungen zeigen, dass die Modelle für das «doppelt poröse Medium» die experimentellen Daten deutlich besser reproduzieren als die Konzepte für das «äquivalent poröse Medium». Überdies lassen die Rechnungen erkennen, dass eher die Matrixdiffusion als die Nicht-Linearität der Sorptionsisotherme verantwortlich ist für das Langzeitverhalten der Durchbruchskurven. Die extrahierten Parameterwerte für beide, die lineare wie auch die nicht-lineare (Freundlich) Sorptionsisotherme sind verträglich mit Werten aus unabhängigen, statischen Sorptionsexperimenten. Hingegen ist es im Allgemeinen nicht möglich, aufgrund der Best-Fits zwischen den beiden alternativen Fliessweg-Geometrien zu unterscheiden.

Ausgehend von den Resultaten werden Vorschläge für zukünftige Experimente gemacht.