Virtuelles Untertagelabor VIRTUS - Oliver Czaikowski - GRS

Virtuelles Untertagelabor VIRTUS

Oliver Czaikowski

Gliederung

 VIRTUS Konzept, Einsatz & Mitwirkende
 VIRTUS Funktionalität und Workflow
  •   Datenaustausch,
  •   geologisches Modell,
  •   Modellaufbereitung, Grubengebäude,
  •   Verschneidung,
  •   Modellexport,
  •   Datenbasis,
  •   Import von Simulationsergebnissen,
  •   Visualisierung und Auswertung
 Aktueller Stand und Perspektiven

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GRS Fachgespräch 2015

Konzept von VIRTUS

 Komponenten

Software Plattform zur          Datenbasis für Material-          Input/Output
Visualisierung von              parameter                         Schnittstellen
- Geologie                      - Wirtsgestein                    zu Process
- Grubengebäuden                - geotechnische Einbauten         Level Codes
- THM Simulationen              - Abfallbehälter                  (PLC)

 Vorteile
  • Darstellung von URL oder Endlager und darin ablaufenden Prozessen im
    Kontext
  • Bereitstellung konsolidierter Daten zum Materialverhalten
  • Vereinfachung von Planung / Modellerstellung / Präsentation

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GRS Fachgespräch 2015

Einsatz von VIRTUS

 Entwurf aussagekräftiger Experimente       Verbesserung des Verständnisses
                                            gekoppelter Prozesse

 Erzeugung realistischer Modelle
 für Simulationen                          Forschung

                                        Darstellung von Konzepten und
 Vergleich verschiedener                Ergebnissen in der Öffentlichkeit
 Simulationen für Benchmark-
 oder Optimierungszwecke                Umsetzung       Genehmigung

 Planung der Endlagerauslegung          Auswertung von Ergebnissen hinsichtlich
 in einer gegebenen Geologie            der Einhaltung von Sicherheitskriterien
                                        (Maximaltemperaturen, zulässige
                                        Spannungszustände)

GRS Fachgespräch 2015

VIRTUS Mitwirkende

      Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH
       T. Rothfuchs, K. Wieczorek, D. Buhmann, H. Kull, R. Miehe,
        H. Moog
      Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR)
       J. Behlau, U. Heemann, C. Dresbach
      DBE TECHNOLOGY GmbH
       C. Müller, M. Jobmann, C. Lerch, M. Linkamp, Sha Li,
        E. Kuate Simo
      Fraunhofer Institut für Fabrikbetrieb und –automatisierung
       E. Blümel, S. Masik, M. Raab, R. Schrumpf, M. Danneberg
      BICAD (D. Schlüter), Institut Faust Fritsche Berlin

      Bearbeitungszeit: November 2010 bis Oktober 2014
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GRS Fachgespräch 2015

VIRTUS Datenaustausch

                        VIRTUS
                Projektdaten, Materialdatenbank,
                Literatur, Benutzerdaten,…
                                                   Verschnittene Modelle
                                                   Materialdaten

                                               Process Level Codes
                                               (CODE_BRIGHT, JIFE,
      CAD Programm                             FLAC3D)
      (openGEO)

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GRS Fachgespräch 2015

Der „Standort VIRTUS“: ein synthetisches geologisches Modell im Salz

GRS Fachgespräch 2015

Geologie: Geometrie-Aufbereitung

 Das geologische Oberflächenmodell muss verschiedene
  Anforderungen erfüllen, um von PLC Netzgeneratoren
  verarbeitet werden zu können
  • Geschlossenheit aller geologischen Körper
  • Durchdringungsfreiheit geologischer Körper
  • Flächenverhältnis großer und kleiner Oberflächendreiecke
  • Innenwinkelverhältnis der Dreiecke
 Eine Automatisierung der Aufbereitung ist erforderlich
  • Entfernung von Nulldreiecken
  • Gleichrichtung der Flächennormalen (zur besseren Visualisierung)
  • Vereinfachung und Regularisierung des Oberflächennetzes
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GRS Fachgespräch 2015

Geologie: Geometrie-Aufbereitung

 Das geologische Oberflächenmodell muss verschiedene
  Anforderungen erfüllen, um von PLC Netzgeneratoren
  verarbeitet werden zu können
  • Geschlossenheit aller geologischen Körper
  • Durchdringungsfreiheit geologischer Körper
  • Flächenverhältnis großer und kleiner Oberflächendreiecke
  • Innenwinkelverhältnis der Dreiecke
 Eine Automatisierung der Aufbereitung ist erforderlich
  • Entfernung von Nulldreiecken
  • Gleichrichtung der Flächennormalen (zur besseren Visualisierung)
  • Vereinfachung und Regularisierung des Oberflächennetzes
                                                                       9

GRS Fachgespräch 2015

Grubengebäude

 Strecken, Schächte und Bohrlöcher können mittels vordefinierter
  Komponenten oder benutzerdefiniert erzeugt werden
 Import vorhandener Grubenmodelle ist ebenfalls möglich

GRS Fachgespräch 2015

Modellexport und Vernetzung

 Beliebige quaderförmige Ausschnitte des Modells können für den Export
  definiert werden (verschiedene Formate sind möglich)
 FE Vernetzung erfolgt durch externe Netzgeneratoren

VIRTUS                        FE-Netz (GiD) in
Modellausschnitt              verschiedener Darstellung
                                                                          11

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Materialdatenbank

 Auswertung von Berichten aus über 30
  Jahren Endlagerforschung in Steinsalz
 Daten zu THM-Eigenschaften von
  Wirtsgestein und technischen
  Barrieren werden bewertet und
  “best-estimate” Werte in einer
  Expertengruppe vereinbart
 Daten und Auswerteprotokolle werden
  in der VIRTUS Datenbank abgelegt

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GRS Fachgespräch 2015

Prozesssimulation

 Simulation von 3 Demonstrationsexperimenten

                                 Isotherme mechanische Simulation
                                 einer Strecke durch verschiedene
                                 Gesteine (BGR: JIFE)

 Gekoppelte thermisch-mechanische
 Simulation einer aufgeheizten Strecke
                                         Thermische Simulation eines
 im Steinsalz, die sich einem Kaliflöz
                                         Feldes von Einlagerungsbohr-
 und Anhydritblöcken annähert
                                         löchern (DBE TEC: FLAC3D)
 (GRS: CODE_BRIGHT)

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GRS Fachgespräch 2015

TM-gekoppelte Simulation einer Einlagerungsstrecke

GRS Fachgespräch 2015

Einlagerungsstrecke: Netzgeometrie
                        Gekoppelte thermisch-mechanische Simulation
                        einer aufgeheizten Strecke im Steinsalz, die sich
                          einem Kaliflöz und Anhydritblöcken annähert

                                                                            15

GRS Fachgespräch 2015

Einlagerungsstrecke: Temperaturentwicklung

GRS Fachgespräch 2015

Einlagerungsstrecke: Temperaturentwicklung

GRS Fachgespräch 2015

VIRTUS Datenaustausch

                         VIRTUS
                Projektdaten, Materialdatenbank,
                Literatur, Benutzerdaten,…
                                                    Verschnittene Modelle
                                     Simulations-   Materialdaten
                                     ergebnisse

                        Geologische Modelle
                        Verschnittene Modelle   Process Level Codes
                                                (CODE_BRIGHT, JIFE,
      CAD Programm                              FLAC3D)
      (openGEO)

                                                                            18

GRS Fachgespräch 2015

Status quo & Ausblick

 Die hier gezeigten Funktionalitäten sind implementiert, weitere Tests und
  Verbesserungen sind erforderlich.
 Drei prototypische Simulationen mit den verschiedenen Codes wurden
  durchgeführt.
 Ein “Hot Spot” Konzept für den intuitiven Zugriff auf die in VIRTUS
  zugänglichen Informationen wurde entworfen und implementiert.

 Schaffung eines VIRTUS-Prototypen → die allgemeine Anwendungsreife muss
  noch gezeigt werden.
 Einrichtung einer Website und Zugriff auf ausgewählte in VIRTUS verfügbare
  Informationen über Webbrowser stehen aus.
 VIRTUS wird als virtuelles URL in Steinsalz entwickelt, ist aber hochflexibel:
  • Es ist nicht auf eine bestimmte Geologie beschränkt
  • Es ist nicht auf bestimmte Process Level Codes beschränkt
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GRS Fachgespräch 2015

Mont Terri Experimente

                                     DB

                         (Mont Terri Projekt)
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Mont Terri: Bohrloch Informationssystem (BIS)

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GRS Fachgespräch 2015

unter FKZ 02E10890
                        22

GRS Fachgespräch 2015