Työraportti 2010-10

Developing Two-Phase Flow Modelling Concepts for Rock Fractures

Keto, V.

Englanti

64

Posiva Oy vastaa omistajiensa toiminnasta syntyvän käytetyn ydinpolttoaineen loppusijoituksen järjestämisestä sekä loppusijoituslaitoksen suunnittelusta ja rakentamisesta maanalaisiin kalliotiloihin Olkiluodon saarelle. Paikkatutkimusten osana rakennetaan maanalainen tutkimustunneli ONKALO, joka ulottuu suunnitellulle loppusijoitussyvyydelle (noin -400 m). Tutkimustunnelia ympäröivä kallioperä on luonnontilassa täysin pohjavedestä saturoitunut. Luonnontilaiseen kalliopohjaveteen on lienneena kaasuja, jotka pysyvät lienneessa muodossa korkean hydrostaattisen paineen ansiosta.

Hydrostaattinen paine tunnelin ympäristössä laskee tunnelilouhinnan yhteydessä, ja osa lienneista kaasuista saattaa vapautuaa ja muodostaa erillisen kaasufaasin kallion huokostilavuuteen avoimen tunnelitilavuuden välittömään läheisyyteen. Paineenlaskun vuoksi saattaa kallion virtaushuokostilavuuteen ja kalliorakoihin muodostua kaksifaasivirtaustilanne (yhdistetty vesi- ja kaasuvirtaus).

Tämä raportti tähtää kalliorakojen kaksifaasivirtausten numeerisen mallinnuskonseptin kehittämiseen. Keskeisenä päämääränä on kuvata kaasufaasin muodostumisprosessi ja ymmärtää mahdollisesti muodostuvan kaasufaasin vaikutus pohjaveden virtausolosuhteisiin. Matemaattinen malli perustuu kolmen epälineaarisen osittaisdifferentiaaliyhtälön systeemille ja konstitutionaalisille relaatioille. Havainnollistavia numeerisia simulointeja suoritetaan COMSOL Multiphysics 3.5a -ohjelmistolla. Lisäksi tarkastellaan lähestymistavan puutteita ja kehitystarpeita.

virtausmallinnus, kallioraot

Developing Two-Phase Flow Modelling Concepts for Rock Fractures (pdf) (2.4 MB)