Endlagerauslegung und -optimierung, Bericht zum ... - PTKA - KIT

3.3.2.1.1 Berechnungsprogramme
Die Berechnungen wurden mit Hilfe von zwei Programmen durchgeführt: FLAC 3D in der
Version 3.1 /ITA 06/ und LinSour /HAH 88/. Die Notwendigkeit für die Verwendung der
beiden unterschiedlichen Programme besteht darin, dass das Modell eines weitgehend
vollständigen Endlagers mit seiner großen Anzahl an Behältern eine zu große Anzahl
an Freiheitsgraden und der Simulationszeitraum von ca. 10000 Jahren zu viele Zeitschritte
erfordert, um so eine Berechnung mit FLAC 3D auf der momentan verfügbaren
Rechnerhardware im gegebenen Zeitrahmen durchführen zu können.
FLAC 3D ist ein Programm zur Berechnung von dreidimensionalen Multiphysics-
Modellen auf der Basis der Finite-Differenzen-Methode. Aktuell ist es in der Lage,
thermisch (T), mechanisch (M) und hydraulisch (H) gekoppelte Systeme zu berechnen.
Innerhalb der Elemente wird ein linearer Ansatz vergleichbar mit der Finite-Elemente-
Methode verwendet. Die Lösung des Gleichungssystems erfolgt auf der Basis eines
expliziten Zeitschrittverfahrens. Der Code wird weltweit von unterschiedlichsten Unternehmen
für verschiedenste geomechanisch relevante Fragestellungen sowohl kommerziell
als auch bei der Bearbeitung von FuE-Themen eingesetzt.
LinSour ist ein Programm zur Berechnung von thermischen Prozessen der Wärmeleitung
im dreidimensionalen Raum. Die Lösung erfolgt quasi-analytisch unter Verwendung
der Trapezregel. Die sich aus dem Programm heraus ergebenden Besonderheiten
sind:
−
−
−
Linienquellen
ein einziger, homogener, isotroper und unendlich ausgedehnter Materialbereich
konstante Materialparameter
LinSour ist die Umsetzung der analytischen Wärmeleitungsgleichung, deren Ansatz
und Verifikation in /HAH 88/ und in /MÜL 93/ beschrieben ist.
LinSour erfordert eine Kalibrierung der Materialparameter, um das zustandsabhängige
Verhalten der Materialparameter entsprechend komplexerer Modelle annähern zu können.
In der Variante B1 ist z. B. das thermische Materialverhalten der Gesteine temperaturabhängig
und zusätzlich beim Salzgrus durch dessen Kompaktion indirekt auch
zeitabhängig. Die in der Anpassung verwendete Zielfunktion muss sich daher an den
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