Die langfristige Sicherheit von Endlagern für nukleare Abfälle muss über geologische Zeiträume von bis zu einer Million Jahren bewertet werden. Klimatische Prozesse, insbesondere wiederkehrende Kaltzeiten und die Bildung von Permafrost, spielen dabei eine zentrale Rolle, da sie einen Einfluss auf die hydrogeologischen Bedingungen im Deckgebirge haben können. In diesem Kontext ist auch die Volumenänderungen durch Tau-Gefrier-Prozesse relevant , da diese die hydrogeologischen und mechanischen Eigenschaften des Gesteins verändern können.

Im Rahmen des Projekts „Volumenänderung durch Tau-/Gefrierprozesse im Kontext der Endlagersicherheit (VOLUME)“ werden experimentelle Untersuchungen und numerische Modellierungen durchgeführt, um die Auswirkungen von Tau-Gefrier-Vorgänge auf das Verhalten geologischer Formationen zu erfassen.

In Laborversuchen wurden kontrollierte Temperaturzyklen an Sandsteinproben durchgeführt, um das Verformungsverhalten und die Volumenänderungen zu quantifizieren. Erste Ergebnisse zeigen einen deutlichen Zusammenhang zwischen der Gefriertemperatur und dem Ausmaß der Volumenänderung, was wertvolle Erkenntnisse für die Modellkalibrierung liefert. In anschließenden numerischen Simulationen mit OpenGeoSys werden thermo-hydro-mechanische Prozesse weiter untersucht, um deren Auswirkungen auf die Hydrogeologie zu bewerten.

Zukünftige Untersuchungen werden den Probenumfang auf weitere Fest- und Lockergesteinsarten, wie kristallines Gestein, Sand und Ton, ausweiten, um materialspezifische Stoffgesetze für Frost-Tau-Zyklen zu identifizieren.