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Nach /BMI) 10/ wird für ein Endlager für hochradioaktive, wärmeentwickelnde Abfälle der sichere Einschluss der radioaktiven Stoffe im einschlusswirksamen Gebirgsbereich über einen Zeitraum von einer Million Jahre gefordert. Dies erfordert ein umfassendes Prozessverständnis, um den sicheren Einschluss im einschlusswirksamen Gebirgsbereich bewerten zu können. Zu diesen Prozessen gehört der Transport des Radionuklids 14C in Gasen und in hochsalinaren Lösungen eines Endlagers. Um die chemischen Wechselwirkungen zwischen 14C, z. B. als CO2 in der Gasphase und hochsalinaren Lösungen während eines Transportes modellhaft zu untersuchen, wurde der geochemische Rechencode PHREEQC /PAR 13/ verwendet. Grundlage der Modellvorstellung war das Endlagerkonzept Gorleben /BOL 11/. In den Einlagerungsstrecken des untertätigen Endlagers wurde den Behältern mit radioaktiven Abfällen eine Bildung von Gas unterstellt, das auch 14C in Form von 14CO2(g) enthält /LAR 13/. Gebildete Gasvolumina lösen einen advektiven Fluidtransport vom Behälter bis zum Streckenverschluss aus. Neben der physikalischen Lösung von CO2 wurden auch chemische Gleichgewichte mit weiteren aquatischen kohlenstoffhaltigen Spezies (C-Spezies), z. B. HCO3(aq), CO32-(aq) und Festphasen z. B. Magnesit, MgCO3(s), während des Transportes betrachtet. In der Richtstrecke kann durch initial vorhandenes MgCI2 im Salzgrusversatz in Kontakt mit CO2 die aquatische Spezies MgCO3(aq) und Festphase Magnesit gebildet werden. In den Rechenfällen wurden auch der Einfluss des CO2-Partialdruckes und die chemischen Wechselwirkungen bei Anwesenheit von gelöstem Fe2+, Ca2+, und Mg2+ auf den Transport von CO2 und 14C untersucht. Bei Anwesenheit von Calcium in hochsalinaren Lösungen bildeten sich die Spezies CaCO3(aq) und die schwer löslichen Minerale Calcit (CaCO3(s)) sowie Dolomit (MgCa(CO3)2(s)). Eine Sideritbildung (FeCO3) bei Anwesenheit von Fe2+ konnte nicht gezeigt werden. Der Rückhalt von 14C in Festphasen verzögerte dessen Transport. Die Bildung aquatischer C-Spezies führt zu einer Abnahme des CO2(aq) und senkt das Gasvolumen sowie den Partialdruck. Die Bildung weiterer C-Spezies kann somit den C-Transport in der Gas- und Fluidphase verzögern. Dies würde zu einer längeren Verweilzeit von 14C im einschlusswirksamen Gebirgsbereich im Vergleich zu den Ergebnissen in /LAR 13/ führen. Der radioaktive Zerfall des Radionuklids 14C während der verlängerten Verweilzeit innerhalb des einschlusswirksamen Gebirgsbereiches reduziert in Folge die potentielle Strahlungsexposition. Für eine verbesserte rechnerische Umsetzung einer detaillierteren Modellvorstellung wird empfohlen Programme zur Strömungsmodellierung (z. B. TOUGH2 /XU 10/, MARNIE /MAR 02/) mit PHREEQC zu koppeln. Die wichtigen Aspekte wie der Gastransport, der advektive Antrieb durch Gasbildung und die Quantifizierung der Fällung können nur eingeschränkt mit PHREEQC realisiert werden.
The safe confinement of radioactive materials in the containment providing zone of the host rock (CPRZ) over a period of one million years is required for a final repository for highly radioactive heat-generating waste (BMU 2010). In order to assess the safe containment of radionuclides in the CPRZ a sound understanding of the ongoing processes in a repository is necessary. These processes include the transport and chemical interactions of the radionuclide 14C in the gas phase and in highly saline solutions in a final repository for radioactive waste. The geochemical code PHREEQC /PAR 13/ was used to study the chemical interactions of CO2 and 14C as 14C O2 during transport in the gas phase and highly saline solutions. The model and scenario was based on the concept for a repository in Gorleben /BOL 11/. A gas generation of CO2 containing 14C was assumed since the disposed containers with the radioactive waste corrode /LAR 13/. The advective transport is triggered by gas generation. The physical dissolution of CO2 chemical equilibria with aquatic carbon-containing species (e. g. HCO3(aq), CO32-(aq)) and solid phases (e. g. magnesite, MgCO3) coupled with transport were modelled. Due to the addition of dissolved MgCI2 in the crushed salt backfill of the main drift the aquatic species MgCO3(aq) and the mineral MgCO3(s) is formed. The influence of CO2 partial pressure and the chemical interactions in the presence of dissolved Fe2+, Ca2+, Mg2+ and K+ were studied. Due to the physical solution, the CO2 partial pressure has a major influence on the transport of 14C. In the presence of calcium CaCO3(aq), the minerals calcite (CaCO3(s)) and dolomite (MgCa(CO3)2(s)) were formed in the highly saline solutions. No siderite (FeCO3) in the presence of Fe2+ was formed. The transport of 14C was delayed due to the retention as carbonate in the solid phase. The formation of the aquatic species decreases CO2(aq), the gas volume and the partial pressure. The formation of dissolved and solid carbon species delays the 14C transport in the gas and fluid phase. This would lead to a longer residence time of 14C in the CPRZ compared to /LAR 13/. The decay of the radionuclide 14C during its prolonged residence time within the CPRZ decreases as a consequence the potential radiation exposure. For a better numerical realization of a more detailed model scenario it is recommended to use codes for fluid flow modeling (e.g. TOUGH2 /XU 10/, MARNIE /MAR 02/) coupled with PHREEQC for geochemical equilibria. PHREEQC has only limited abilities to model gas transport, advective fluid flow and to quantify precipitation.