a1dca1e1-6acd-4aa9-a03b-4c7313703fb4GrundwasserBundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)geodatenmanagement@bgr.dehttps://geoportal.bgr.depointOfContact2026-04-21INSPIRE Metadata Implementing Rules: Technical Guidelines based on EN ISO 19115 and EN ISO 19119Version 2.0.1A Numerical Large-Scale Investigation of Gas Transport Processes in a Generic Nuclear Waste Repository in Argillaceous Porous MediaNumerische, großskalige Untersuchungen von Gastransportprozessen in einem generischen Tiefenlager für hochradioaktive Abfälle in tonigen porösen MedienNumModelGasTransProc2026-04-01https://registry.gdi-de.org/id/de.bund.bgr.csw/d7018ca2-575c-2bfc-9c25-9dbb4cc92490https://doi.org/10.25928/8402-1v58Pitz, MichaelauthorZiefle, GesaauthorKunz, HerbertauthorNagel, ThomasauthorGrunwald, NorbertauthorMaßmann, JobstauthorIn this paper, we present the results of a large-scale numerical model of a generic nuclear waste repository situated in an argillaceous host rock formation. Modelling the evolution of an entire repository presents challenges due to the strong contrast in spatial and temporal scales at which the different processes take place, ranging from the centimetres to the kilometres and days to hundreds of thousands of years, respectively. From the view point of the physical processes, a further challenge originates from the different gas transport mechanisms: Gas advection as well as gas dissolution and diffusion jointly govern the efflux of gas from the repository and mitigate excess pore pressures, but there is a significant contrast between the rates of these two transport mechanisms. Using the TH2M implementation in the open-source finite element code OpenGeoSys-6 , we analyse the impact of gas transport via advection (in the partially saturated zones such as backfilled drifts, shafts and desaturated host rock) as well as gas transport via diffusion (in fully water-saturated media such as the undisturbed host rock and over- and underlying formations). Finally, this work outlines and discusses possible simplifications in modelling choices, such as mechanical surrogate models, geometrical simplifications as well as the impact of discretization. The work presented in this paper was carried out within the scope of the European Joint Programme EURAD, workpackage Gas, Task 4.In dieser Arbeit präsentieren wir die Ergebnisse eines großskaligen numerischen Modells eines generischen Endlagers für radioaktive Abfälle in einer tonigen Wirtsgesteinsformation. Die Modellierung der Entwicklung eines gesamten Endlagers stellt aufgrund der starken Kontraste in den räumlichen und zeitlichen Skalen, auf denen die verschiedenen Prozesse ablaufen, eine Herausforderung dar. Diese reichen von Zentimetern bis zu Kilometern sowie von Tagen bis zu mehreren hunderttausend Jahren. Aus Sicht der physikalischen Prozesse ergibt sich eine weitere Herausforderung aus den unterschiedlichen Gastransportmechanismen: Gasadvektion sowie Gaslösung und Diffusion bestimmen gemeinsam den Austrag von Gas aus dem Endlager und tragen zur Reduzierung überschüssiger Porendrücke bei, wobei jedoch ein erheblicher Unterschied zwischen den Transportgeschwindigkeiten dieser beiden Mechanismen besteht. Unter Verwendung der TH2M-Implementierung im Open-Source-Finite-Element-Code OpenGeoSys-6 analysieren wir den Einfluss des Gastransports durch Advektion (in teilweise gesättigten Zonen wie verfüllten Strecken, Schächten und desaturiertem Wirtsgestein) sowie des Gastransports durch Diffusion (in vollständig wassergesättigten Medien wie dem ungestörten Wirtsgestein sowie den über- und unterlagernden Formationen). Abschließend werden mögliche Vereinfachungen bei Modellierungsentscheidungen skizziert und diskutiert, darunter mechanische Ersatzmodelle, geometrische Vereinfachungen sowie der Einfluss der Diskretisierung. Die in dieser Arbeit vorgestellten Untersuchungen wurden im Rahmen des European Joint Programme EURAD im Arbeitspaket Gas, Task 4 durchgeführt.completedBundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)Stilleweg 2Hannover30655Postfach-B35@bgr.depointOfContacthttps://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/Beispielbild/NumModelGasTransProc.pngNuclear Waste Repository DesignNumerical ModellingOpenGeoSysGas MigrationLarge-ScaleMultiphase Flowopendatano limitations to public accessCreative Commons Namensnennung – 4.0 International (CC BY 4.0){"id": "cc-by/4.0", "name": "Creative Commons Namensnennung – 4.0 International (CC BY 4.0)", "url": "http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/", "quelle": "A Numerical Large-Scale Investigation of Gas Transport Processes in a Generic Nuclear Waste Repository in Argillaceous Porous Media, Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), 2026"}geoscientificInformationasciin/avtun/ahttps://www.researchsquare.com/article/rs-5162732/v1Research Article (Preprint)Research Article (Preprint)https://www.ejp-eurad.eu/publications/d69-technical-report-conceptualisation-and-evaluation-repository-scaleTechnical ReportTechnical Reporthttps://ejp-eurad.eu/sites/default/files/2024-05/EURAD%20-%20D6.6%20Achievements%20of%20EURAD-GAS.pdfProject ReportProject Reporthttps://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/inputdata.zipInput Data (vtu)Input Data (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_01_of_11.zipResults Post Closure Phase 01/11 (vtu)Results Post Closure Phase 01/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_02_of_11.zipResults Post Closure Phase 02/11 (vtu)Results Post Closure Phase 02/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_03_of_11.zipResults Post Closure Phase 03/11 (vtu)Results Post Closure Phase 03/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_04_of_11.zipResults Post Closure Phase 04/11 (vtu)Results Post Closure Phase 04/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_05_of_11.zipResults Post Closure Phase 05/11 (vtu)Results Post Closure Phase 05/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_06_of_11.zipResults Post Closure Phase 06/11 (vtu)Results Post Closure Phase 06/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_07_of_11.zipResults Post Closure Phase 07/11 (vtu)Results Post Closure Phase 07/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_08_of_11.zipResults Post Closure Phase 08/11 (vtu)Results Post Closure Phase 08/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_09_of_11.zipResults Post Closure Phase 09/11 (vtu)Results Post Closure Phase 09/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_10_of_11.zipResults Post Closure Phase 10/11 (vtu)Results Post Closure Phase 10/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_post_closure_phase_part_11_of_11.zipResults Post Closure Phase 11/11 (vtu)Results Post Closure Phase 11/11 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_ventilation_phase_part_01_of_02.zipResults Ventilation Phase 01/02 (vtu)Results Ventilation Phase 01/02 (vtu)https://download.bgr.de/bgr/grundwasser/NumModelGasTransProc/vtu/results_ventilation_phase_part_02_of_02.zipResults Ventilation Phase 02/02 (vtu)Results Ventilation Phase 02/02 (vtu)This data was created within the scope of task 4 of the EURAD workpackage GAS - this project has received funding from Euratom research and training programme 2014-2018 under grant agreement No. 847593. https://igdtp.eu/activity/gas-mechanistic-understanding-of-gas-transport-in-clay-materials/