In this paper, we present the results of a large-scale numerical model of a generic nuclear waste repository situated in an argillaceous host rock formation. Modelling the evolution of an entire repository presents challenges due to the strong contrast in spatial and temporal scales at which the different processes take place, ranging from the centimetres to the kilometres and days to hundreds of thousands of years, respectively. From the view point of the physical processes, a further challenge originates from the different gas transport mechanisms: Gas advection as well as gas dissolution and diffusion jointly govern the efflux of gas from the repository and mitigate excess pore pressures, but there is a significant contrast between the rates of these two transport mechanisms. Using the TH2M implementation in the open-source finite element code OpenGeoSys-6 , we analyse the impact of gas transport via advection (in the partially saturated zones such as backfilled drifts, shafts and desaturated host rock) as well as gas transport via diffusion (in fully water-saturated media such as the undisturbed host rock and over- and underlying formations). Finally, this work outlines and discusses possible simplifications in modelling choices, such as mechanical surrogate models, geometrical simplifications as well as the impact of discretization. The work presented in this paper was carried out within the scope of the European Joint Programme EURAD, workpackage Gas, Task 4. In dieser Arbeit präsentieren wir die Ergebnisse eines großskaligen numerischen Modells eines generischen Endlagers für radioaktive Abfälle in einer tonigen Wirtsgesteinsformation. Die Modellierung der Entwicklung eines gesamten Endlagers stellt aufgrund der starken Kontraste in den räumlichen und zeitlichen Skalen, auf denen die verschiedenen Prozesse ablaufen, eine Herausforderung dar. Diese reichen von Zentimetern bis zu Kilometern sowie von Tagen bis zu mehreren hunderttausend Jahren. Aus Sicht der physikalischen Prozesse ergibt sich eine weitere Herausforderung aus den unterschiedlichen Gastransportmechanismen: Gasadvektion sowie Gaslösung und Diffusion bestimmen gemeinsam den Austrag von Gas aus dem Endlager und tragen zur Reduzierung überschüssiger Porendrücke bei, wobei jedoch ein erheblicher Unterschied zwischen den Transportgeschwindigkeiten dieser beiden Mechanismen besteht. Unter Verwendung der TH2M-Implementierung im Open-Source-Finite-Element-Code OpenGeoSys-6 analysieren wir den Einfluss des Gastransports durch Advektion (in teilweise gesättigten Zonen wie verfüllten Strecken, Schächten und desaturiertem Wirtsgestein) sowie des Gastransports durch Diffusion (in vollständig wassergesättigten Medien wie dem ungestörten Wirtsgestein sowie den über- und unterlagernden Formationen). Abschließend werden mögliche Vereinfachungen bei Modellierungsentscheidungen skizziert und diskutiert, darunter mechanische Ersatzmodelle, geometrische Vereinfachungen sowie der Einfluss der Diskretisierung. Die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungen wurden im Rahmen des European Joint Programme EURAD im Arbeitspaket Gas, Task 4 durchgeführt.
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Creative Commons Namensnennung – 4.0 International (CC BY 4.0)Quellenvermerk: A Numerical Large-Scale Investigation of Gas Transport Processes in a Generic Nuclear Waste Repository in Argillaceous Porous Media, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), 2026 |
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| Zugriffsbeschränkungen |
no limitations to public access |
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Kontakt
Fachinformationen
Informationen zum Datensatz
| Fachliche Grundlage |
This data was created within the scope of task 4 of the EURAD workpackage GAS - this project has received funding from Euratom research and training programme 2014-2018 under grant agreement No. 847593. https://igdtp.eu/activity/gas-mechanistic-understanding-of-gas-transport-in-clay-materials/ |
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Informationen zum Metadatensatz
| Objekt-ID |
a1dca1e1-6acd-4aa9-a03b-4c7313703fb4 |
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| Aktualität der Metadaten |
25.03.2026 |
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| Sprache Metadatensatz |
Englisch |
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| Datensatz / Datenserie |
Dataset |
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| XML Darstellung |
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| Point of Contact (Metadatum) |
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| Metadatenquelle |
GeoDaK (Datenkatalog der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe)
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Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe
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