von KeAi Communications Co.
Um die Wirksamkeit von Entsorgungsanlagen für hochradioaktive Abfälle (HAW) sicherzustellen, sollte die Verteilung der hydraulischen und mechanischen Eigenschaften innerhalb der umgebenden Gesteinsmasse, die als natürliche Barriere fungiert, bewertet werden.
Um dies zu erreichen, ist es wichtig, die Verteilung der Aushubschädigungszone (EDZ) vorherzusagen, die durch die Entstehung mehrerer Brüche während des Aushubs des Hohlraums für die Endlagerung radioaktiver Abfälle entsteht. Dies liegt daran, dass eine solche Zone voraussichtlich zu einer Erhöhung der Durchlässigkeit und einer Verringerung der Steifigkeit und Festigkeit der Gesteinsmasse führen wird.
Für eine genaue Vorhersage der unbekannten EDZ-Verteilung unter bestimmten Untergrundbedingungen sollte eine numerische Analyse verwendet werden. Diese Analyse sollte eine nachgewiesene Erfolgsbilanz bei der Replikation von EDZ-Trends aufweisen, die in Pre-in-situ-Tests beobachtet wurden, die unter ähnlichen Bedingungen durchgeführt wurden.
Um zuverlässige Vorhersagen für die EDZ-Verteilung in HLW-Entsorgungsprojekten weltweit zu verbessern, ist es vorteilhaft, gut kalibrierte numerische Analysebeispiele aus repräsentativen unterirdischen Forschungsgebieten in jedem Land zusammenzustellen, wie etwa unterirdische Forschungslaboratorien (URLs). Im Fall einer der bedeutendsten Forschungsstandorte Japans, der Horonobe-URL, gab es jedoch begrenzte Versuche, EDZ-Trends durch numerische Analyse zu reproduzieren.
In einer aktuellen Studie veröffentlicht in Bulletin zur Felsmechanik, stellten Assistenzprofessor Sho Ogata von der Universität Osaka und Professor Hideaki Yasuhara von der Universität Kyoto eine neuartige numerische Analyse vor. Diese Analyse reproduziert erfolgreich die beobachteten EDZ-Trends, die aus Nischengrabungen innerhalb der Horonobe-URL-Galerie in einer Tiefe von 350 Metern resultieren.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die simulierten Ergebnisse nicht nur hinsichtlich des Ausmaßes eng mit den gemessenen EDZ-Daten übereinstimmen, sondern auch die Bruchversagensarten, die bei In-situ-Untersuchungen beobachtet wurden, genau abbilden“, erklärte Ogata. „Ein Schlüsselfaktor, der zu dieser hohen Reproduzierbarkeit im Vergleich zu gemessenen Ergebnissen beiträgt, ist die fortschrittliche Fähigkeit ihrer numerischen Analyse, Gesteinsverformungen und -brüche gleichzeitig zu ermitteln.“
Ihr Ansatz befasst sich mit der Gleichzeitigkeit der wechselseitigen Wechselwirkung zwischen Gesteinsverformung und Bruchentstehung, einem wichtigen Aspekt, der in herkömmlichen numerischen Analysen zur Gesteinsbruchentstehung oft übersehen wird. Wenn diese Wechselwirkung nicht vollständig gleichzeitig gelöst wird, kann es zu Abweichungen von den tatsächlichen mechanischen Reaktionen des Gesteins während des Aushubs kommen.
„In Anbetracht der Tatsache, dass Sedimentgesteine, insbesondere Tonstein, einen erheblichen Teil der geologischen Landschaft Japans ausmachen, ist diese numerische Untersuchung des Horonobe-URL, wo Tonstein vorherrscht, von erheblicher Relevanz und Anwendbarkeit bei der Beurteilung der Machbarkeit der geologischen Entsorgung hochradioaktiver Abfälle (HLW). ) in Japan“, fügte Yasuhara hinzu.
Mehr Informationen:
Sho Ogata et al., Numerische Simulationen zur Beschreibung der Entstehung von durch Aushub beschädigten Zonen: Wichtige Fallstudie im unterirdischen Forschungslabor Horonobe, Bulletin zur Felsmechanik (2023). DOI: 10.1016/j.rockmb.2023.100063
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