Published May 2001 | Version v1
Report

Implementation of nonlinear sorption approaches into transport codes MARNIE, NAMMU and TOUGH2 and their testing by comparative calculations

Description

The assessment of the sorption of radionuclides and other contaminants on the transport path in near field and geosphere is an essential task of long-term safety analyses of repositories for nuclear wastes. The sorption parameters for these analyses are very often derived from linear empirical isotherms based on the HENRY model. This concept, however, has to be critically re-assessed with regard to the applicability to higher concentrations which might occur within the near field area. In these cases non-linear isotherm concepts are more adequate since a relative decrease of the sorbed mass during an increase of the solved concentration is taken into consideration. Therefore the transport codes MARNIE, NAMMU and TOUGH2 used by GRS were extended by adding the non-linear FREUNDLICH and LANGMUIR sorption models which were examined by means of one- and two-dimensional test calculations. A further objective was to demonstrate in how far the results of transport calculations are influenced by the choice of a certain isotherm model. Test calculations indicated, that the extended isotherm models implemented in the codes NAMMU, MARNIE and TOUGH2 are able to produce corresponding results. Furthermore it could be demonstrated that the selection of the sorption model may have a crucial influence on the results of transport calculations. (orig.)

Availability note (English)

Available from TIB Hannover: RO 3190(2001-583)

Abstract (German)

Die Beurteilung der Sorption von Radionukliden und anderen Schadstoffen auf dem Transportpfad in Nahfeld und Geosphaere ist eine wesentliche Aufgabe bei der Langzeitsicherheitsanalyse von Endlagern fuer nukleare Abfaelle. Die hierzu erforderlichen Sorptionskennwerte wurden bislang meist aus linearen empirischen Isothermenmodellen nach HENRY abgeleitet. Dieses Konzept ist jedoch im Hinblick auf die moeglicherweise erhoehten Konzentrationen im Nahfeld kritisch zu betrachten. Geeigneter sind hier nichtlineare Isothermenansaetze, die die relative Abnahme der sorbierten Masse bei steigender Konzentration in der Loesung beruecksichtigen. Deshalb wurden die in der GRS verwendeten Transport-Rechencodes MARNIE, NAMMU und TOUGH2 um nichtlineare Sorptionsmodelle nach FREUNDLICH und LANGMUIR erweitert und anhand eindimensionaler und zweidimensionaler Testrechnungen ueberprueft. Ein weiteres Ziel war die Demonstration, inwieweit die Wahl eines bestimmten Isothermenansatzes das Ergebnis einer Transportrechnung beeinflusst. Die Vergleichsrechnungen ergaben, dass die in die Programme NAMMU, TOUGH2 und MARNIE implementierten nichtlinearen Sorptionsmodelle gut uebereinstimmende Ergebnisse liefern. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die Wahl des Isothermenmodells entscheidenden Einfluss auf die errechnete Retardation haben kann. (orig.)

Additional details

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Original title (German)
Implementierung von nichtlinearen Sorptionsansaetzen in die Transportrechenprogramme MARNIE, NAMMU und TOUGH2 und deren Ueberpruefung durch Vergleichsrechnungen

Publishing Information

Imprint Pagination
74 p.
Series
Schriftenreihe Reaktorsicherheit und Strahlenschutz. Ergebnisberichte, Untersuchungen, Studien, Gutachten
ISSN
0724-3316
Report number
BMU--2001-583

Optional Information

Contract/Grant/Project number
Contract BMU SR 2337