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Endlager Endlager-Prozesse virtuell analysieren

Redakteur: Dipl.-Chem. Marc Platthaus

Wie ein virtuelles Labor chemische und physikalische Prozesse in einem Endlager simulieren soll, erläutert Tilmann Rothfuchs von der Gesellschaft für Reaktorsicherheit im LABORPRAXIS-Interview.

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„ Beim Sicherheits nachweis für Endlager radioaktiver Abfälle muss ein Zeitraum von 1 Mio. Jahre betrachtet werden.“ Tilmann Rothfuchs, Leiter Endlagersicherheitsforschung, GRS mbH
„ Beim Sicherheits nachweis für Endlager radioaktiver Abfälle muss ein Zeitraum von 1 Mio. Jahre betrachtet werden.“ Tilmann Rothfuchs, Leiter Endlagersicherheitsforschung, GRS mbH
(Bild: GRS)

LABORPRAXIS: Für die Entsorgung radioaktiver Abfälle kommen speziell dafür angelegte Endlager in tiefen geologischen Formationen in Frage. Herr Rothfuchs, die Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) entwickelt derzeit gemeinsam mit den Projektpartnern Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), der DBE Technology GmbH und dem Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) ein virtuelles Untertagelabor, um die physikalischen und chemischen Prozesse, die in einem solchen Endlager ablaufen, besser analysieren und bewerten zu können. Bitte beschreiben Sie unseren Lesern das Projekt VIRTUS genauer.

Tilmann Rothfuchs: Reale Untertagelabore, wie es sie zum Beispiel in der Schweiz (Mont Terri) oder in Schweden (Äspö) gibt, bieten die Möglichkeit, Eigenschaften von potenziellen Endlagerformationen zu erkunden oder die Funktion von Endlagerkomponenten zu untersuchen – zum Beispiel wie sich Verschlusssysteme im Endlager verhalten. Allerdings lassen sich diese Untersuchungen nur über Zeiträume von wenigen Jahren durchführen. Beim Sicherheitsnachweis für Endlager für radioaktive Abfälle muss jedoch ein viel größerer Zeitraum betrachtet werden, nämlich eine Million Jahre.

Dieser Zeitraum und die in einem Endlager dann ablaufenden Prozesse lassen sich nur mithilfe moderner, hochkomplexer Computermodelle abbilden. Um die Allgemeinverständlichkeit dieser Modelle zu gewährleisten, werden hohe Anforderungen an eine sachgerechte und anschauliche Darstellung beziehungsweise die Visualisierung der zahlreichen daraus resultierenden Berechnungsergebnisse gestellt. Diese Anforderungen können wir mit Virtus in Zukunft erfüllen: die berechneten thermischen, hydraulischen, mechanischen und chemischen Prozesse und ihre komplexen Wechselwirkungen in einem Endlager werden mit Virtus visuell darstellbar. An der Entwicklung und Umsetzung von Virtus arbeiten wir mit unseren Projektpartnern seit anderthalb Jahren.

LABORPRAXIS: Und welche Aufgaben soll die Software-Plattform konkret erfüllen beziehungsweise welche Parameter soll das virtuelle Labor charakterisieren?

Rothfuchs: Virtus soll zum einen die schnelle und realitätsnahe computergestützte Untersuchung und Entwicklung von Endlagerkonzepten ermöglichen. Zum anderen soll die dreidimensionale Visualisierung der im Endlager ablaufenden Prozesse zu einer Verbesserung des Systemverständnisses beitragen. Das Besondere an Virtus ist, dass sich ein virtuelles Untertagelabor in einer detailgetreuen Nachbildung der geologischen Formation an einem Arbeitsplatz-PC einrichten lässt.

Der Nutzer wird die Möglichkeit haben, ein Labor oder ein komplexes Endlager virtuell zu errichten, darin beliebig Abfälle anzuordnen und die im Endlagernahbereich und in der geologischen Umgebung eintretenden physikalisch-chemischen Prozesse zu analysieren. Die bereits erwähnten Untersuchungen in realen Untertagelaboren, unter anderem zur Ermittlung der Wirtsgesteinsparameter, kann Virtus zwar nicht ersetzen, aber es nutzt sie. Für mich liegt der entscheidende Vorteil von Virtus darin, dass es etwas ermöglicht, was in unserer realen Welt nicht umsetzbar ist: das virtuelle Experimentieren über (fast) beliebige Nachweiszeiträume hinweg.

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