Schválené projekty 2017

Rozdělení přidělené dotace z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum po fakultách se zohledněním celoškolských pracovišť na rok 2017

Celková přidělená částka z MŠMT na specifický vysokoškolský výzkum na VŠB-TUO - 54 573 242 Kč

Z toho 2.5% - 1 364 331 Kč - úhrada způsobilých nákladů spojených s organizací SGS

fakulta přidělená částka v Kč
FBI  1 210 137
EKF  3 929 534
FAST  2 465 732
FS  9 344 630
FEI 13 996 004
HGF  5 272 251
FMMI  7 123 785
VC  8 743 333
CP  1 123 505
CELKEM 53 208 911

KódSP2017/175
Název projektuSestavení koncepčního modelu transportu polutantů z hlubinného úložiště radioaktivního odpadu
ŘešitelCamfrlová Markéta Mgr.
Školitel projektuprof. Ing. Naďa Rapantová, CSc.<br />
Období řešení projektu01.01.2017 - 31.12.2017
Předmět výzkumuRozbor stavu problematiky v ČR a ve světě
Pro účel zhodnocení transportních procesů kontaminantů z hlubinného úložiště radioaktivního odpadu je nezbytné v první řadě sestavení koncepčního modelu a následných numerických transportních modelů. Koncepční model představuje soubor předpokladů a zjednodušení, za kterých je hydrodynamický systém simulován. Smyslem sestavování koncepčních modelů je zjednodušit realitu problému a uspořádat veškerá relevantní pozorování tak, aby byla usnadněna analýza systému. Zjednodušení je nezbytné, protože úplná rekonstrukce přirozeného systému je prakticky nemožná [1]. Pro sestavení koncepčního modelu a následné modelování transportních procesů je klíčové zhodnocení dostupných poznatků o vlastnostech hornin v potenciální lokalitě hlubinného úložiště. Zásadními jsou poznatky o hydraulických vlastnostech (tj. hydraulická vodivost, propustnost, storativita, transmisivita, efektivní a celková pórovitost), difuzních vlastnostech (molekulární difuze, mechanická disperze) a tepelných vlastnostech (tepelná vodivost, specifická tepelná kapacita) horninového prostředí, které se hodnotí v závislosti na měřítku, metodě stanovení, typu horniny, hloubce a v závislosti na jiných fyzikálních vlivech. Všechny potenciální lokality v ČR, na kterých by měl probíhat geologický průzkum pro umístění hlubinného úložiště, se nacházejí v krystalinických horninách (plutonické magmatické horniny, metamorfované horniny). Průzkum puklinového prostředí krystalinických hornin v Českém masivu není rozsáhlý. Až v posledních letech se začal výzkum orientovat i na toto prostředí, hlavně díky zvýšené orientaci geologie a hydrogeologie na ekologické zátěže, výstavbu jaderných elektráren a hlubinných úložišť radioaktivního odpadu. Převládá zde hlavně povrchový výzkum, realizovaný pro geologické a hydrogeologické mapování [2]. Plánovaná hloubka výstavby hlubinného úložiště je v 800 – 1000 m. V Českém masivu je většina dostupných údajů o hydraulických a tepelných vlastnostech granitů a krystalinických hornin z přípovrchové zóny rozvolnění hornin (80–150 m), nejhlubší vrty jsou maximálně do hloubky 300 m. Podrobněji zkoumáno je krystalinikum pouze na 2 lokalitách, a to melechovský masiv v Českomoravské vrchovině a Podlesí – Potůčky v Krušných horách [3]. Vzhledem k nedostatku poznatků z České republiky je účelné zhodnotit poznatky ze zahraničních lokalit s podobnou geologickou stavbou. V zahraniční literatuře se hydraulickými a tepelnými vlastnostmi krystalinických hornin zabývá řada odborných článků [4], [5], [6], [7] a zejména technických zpráv organizací, zodpovědných za ukládání radioaktivního odpadu. Jedná se o SKB – Švédsko [8], AECL – Kanadu [9], POSIVA – Finsko [10], NAGRA – Švýcarsko [11]. Následné sestavení modelu představuje implementaci koncepčního modelu do matematického (numerického) kontextu.

Citace cizích prací
[1] Anderson M., Woessner P., Hunt W.W., Randall J., 2015. Applied Groundwater Modeling – Simulation of Flow and Advective Transport (2nd Edition). Elsevier.
[2] Krásný J., Císlerová M., Čurda S., Datel J. V., Dvořák J., Grmela A., Hrkal Z., Kříž H., Marszałek H., Šantrůček J., Šilař J., 2012. Podzemní vody České republiky: Regionální hydrogeologie prostých a minerálních vod. Česká geologická služba. Praha.
[3] Rukavičková L., 2004. Hydrogeologický výzkum puklinového prostředí na lokalitě Potůčky-Podlesí v Krušných horách. In: Zprávy o geologických výzkumech v roce 2004, 166-168. Česká geologická služba.
[4] Gustafsson S.E., 1991. Transient plane source techniques for thermal conductivity and thermal diffusivity measurements of solid materials. Rev. Sci. Instrum. 62 (3). 797-804.
[5] Hudson J.A., Stephansson O., Andersson J., 2005. Guidance on numerical modelling of thermo-hydro-mechanical coupled processes for performance assessment of radioactive waste repositories. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 42. 850–870.
[6] Zhao H.G., Shao H., Kunz H., Wang J., Su R., Liu Y.M., 2014. Numerical analysis of thermal process in the near field around vertical disposal of high-level radioactive waste. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering 6. 55-60.
[7] Rhén I., Forsmark T., Forssman I., 2006. Evaluation of hydrogeological properties for Hydraulic Conductor Domains (HCD) and Hydraulic Rock Domains (HRD): Laxemar subarea: version 1.2. – Water Resources Research. 28(12). 3309-3324.
[8] Follin S., Levén J., Hartley L., Jacksdon P., Joyce S., Roberts D., Swift B., 2007. Hydrogeological characterisation and modelling of deformation zones and fracture domains, Forsmark modelling stage 2.2. SKB R-07-48. Svensk Kärnbränslehantering AB.
[9] Davison C.C., Chan T., Brown A., Gascoyne M., Kamineni D.C., Lodha G.S., Melnyk T.W., Nakka B.W., O’Connor P.A, Ophori D.U., Scheier N.W., Soonawala N.M., Stanchell F.W., Stevenson D.R, Thorne G.A. Vandergraaf T.T., Vilks P., Whitaker S.H, 1994. The disposal of Canada’s nuclear fuel waste: the geosphere model for postclosure assessment. Atomic Energy of Canada Limited Report, AECL- 10719, COG-93-9. Pinawa. Manitoba.
[10] Andersson J., Ahokas H., Hudson J. A., Koskinen L., Luukkonen A., Löfman J., Keto V., Pitkänen P., Mattila J., Ikonen A.T.K., Ylä-Mella M., 2007. Olkiluoto Site Description 2006. POSIVA 2007-03.
[11] Gmünder C., Malaguerra F., Nusch S., Traber D., 2013. Regional hydrogeological model of northern Switzerland. NAB 13- 23. Nagra. Wettingen.

Přehled použitých metod
Bude provedena rešerše (sběr dat) a statistické zhodnocení (řádově tisíce údajů) hydraulických (tj. hydraulická vodivost, koeficient propustnosti, storativita, transmisivita, efektivní a celková pórovitost), difuzních (molekulární difuze, mechanická disperze) a tepelných charakteristik (tepelná vodivost, specifická tepelná kapacita) horninového prostředí, v závislosti na měřítku, metodě stanovení a typu horniny, hloubce, budou zde zohledněny také další fyzikální vlivy. Bude provedeno sestavení koncepčního modelu proudění a transportu radionuklidů v diskontinuitním prostředí jako podklad pro další numerické modelování transportu radionuklidů z hlubinného úložiště. Pozdější numerické modelování bude probíhat v programu MODFLOW-USG a MT3DMS. Softwary umožňují zadání nestrukturovaných sítí 3D prizmatických prvků různých tvarů, což je velmi podstatný rys pro flexibilní simulace komplexní geometrie tektonických sítí.

Zdůvodnění zapojení jednotlivých členů týmu
Mgr. Markéta Camfrlová – hlavní řešitel, sestavení koncepčního, hydraulického a transportního modelu, rešerše hydraulických a transportních parametrů krystalinických hornin, statistické vyhodnocení dat, dizertační práce: Transport polutantů z hlubinného úložiště radioaktivních odpadů
Ing. Jan Poláček – tvorba mapových podkladů v GIS, dizertační práce: Využití vybraných geofyzikálních metod pro průzkum a tvorbu 3D modelů starých důlních děl s využitím GIS nástrojů
doc. Ing. Naďa Rapantová, CSc. – školitel

Harmonogram řešení
únor – březen: rešerše hydraulických a transportních parametrů granitoidních hornin, statistické vyhodnocení dat
duben – květen: příprava článku a publikace v odborném časopise Journal of Ecological Engineering, předpokládaný název článku Hydraulické a transportní parametry granitoidních hornin pro ukládání radioaktivního odpadu
červen – říjen: tvorba koncepčního a hydraulického modelu – volba měřítka modelu, sestavení geologického modelu, variantní okrajové podmínky, rozsahy hydraulických parametrů
listopad: tvorba transportního modelu, volba scénářů, definování parametrů a okrajových podmínek pro numerické řešení v MODFLOW-USG a MT3DMS
prosinec: vyhodnocení projektu SGS

Členové řešitelského týmuMgr. Markéta Camfrlová
Ing. Jan Poláček
prof. Ing. Naďa Rapantová, CSc.
Mahmood Abed Yousuf
Specifikace výstupů projektu (cíl projektu)Cílem projektu je sestavit koncepční model proudění podzemní vody a transportu látek na příkladu hypotetické lokality hlubinného úložiště radioaktivních odpadů v ČR. Jelikož jsou k dispozici geologické průzkumy v Českém masivu pouze v omezené míře, pro sestavení koncepčního modelu budou shromážděna a statisticky vyhodnocena data z průzkumů prováděných na kandidátských zahraničních lokalitách, kde se uložení předpokládá také v krystalinických horninách. Poznatky budou dále využity v následném pokračování projektu i v roce 2018, ve kterém se bude dále postupovat v numerickém modelování proudění podzemních vod a transportu kontaminantů z hlubinného úložiště v MODFLOW-USG a MT3DMS.

Očekávané výstupy
1 článek Jsc, Journal of Ecological Engineering
podklady pro disertační práce (Mgr. Markéta Camfrlová)



Rozpočet projektu - uznané náklady

NávrhSkutečnost
1. Osobní náklady
Z toho
0,-0,-
1.1. Mzdy (včetně pohyblivých složek)0,-0,-
1.2. Odvody pojistného na veřejné zdravotně pojištění a pojistného na sociální zabezpečení a příspěvku na státní politiku zaměstnanosti0,-0,-
2. Stipendia42500,-42500,-
3. Materiálové náklady500,-3500,-
4. Drobný hmotný a nehmotný majetek0,-0,-
5. Služby20000,-17000,-
6. Cestovní náhrady0,-0,-
7. Doplňkové (režijní) náklady max. do výše 10% poskytnuté podpory7000,-7000,-
8. Konference pořádané VŠB-TUO k prezentaci výsledků studentského grantu (max. do výše 10% poskytnuté podpory)0,-0,-
9. Pořízení investic0,-0,-
Plánované náklady70000,-
Uznané náklady70000,-
Celkem běžné finanční prostředky70000,-70000,-