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Porträt Prof. Dr. Fischer, Cornelius; FWOT

Prof. Dr. Cornelius Fischer

Abtei­lungs­leiter
Reakti­ver Transport
c.fischerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 4660

Katrin Gerstner

Sekretariat / Administration
Reakti­ver Transport / Experimentelle Neuroonkologische Radiopharmazie
k.gerstnerAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 4601

Nadja Pedrosa Gil

Administrative Mitarbeiterin Reakti­ver Transport
Administrative Mitarbeiterin Experimentelle Neuroonkologische Radiopharmazie
n.pedrosa-gilAthzdr.de
Tel.: +49 351 260 4690

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Abteilung für Reaktiven Transport

In der Abteilung Reaktiver Transport untersuchen wir die Heterogenität der Reaktivität von Materialoberflächen, insbesondere bei Sorptions- und Lösungsreaktionen. Wir verwenden experimentelle und numerische Methoden zur Quantifizierung und Vorhersage von Oberflächenreaktionsraten. Transport in komplexen porösen Materialien ist ein weiterer wichtiger Aspekt unserer Arbeit. Wir entwickeln konservative und reaktive Radionuklidtracer mit Hilfe unseres Zyklotronlabors und wenden die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) an. Wir entwickeln und verwenden numerische Methoden zur Transportanalyse auf der Porenskala und darüber hinaus. Unsere Forschung wird durch Anwendungen in der nuklearen Sicherheitsforschung motiviert und vorangetrieben und stellt wichtige Verbindungen zu den Erd-, Umwelt- und Materialwissenschaften her.

Foto: PET-Scan eines Bohrkerns mit <sup>22</sup>Na-Diffusion  ©Copyright: PD Dr. Cornelius Fischer

Neuste Publikation

Variability of fracture surface roughness in crystalline host rocks: implications for transport model simplifications

Zhou, W.; Kulenkampff, J.; Jara Heredia, D.; Schäfer, T.; Fischer, C.

Abstract

Variability in fracture geometry and its complex surface characteristics are major contributors to solute transport and retention effects in rocks such as granite. Understanding the effects of cross-scale fracture geometry on solute transport modeling is critical for reliable quantitative predictions in applications such as geothermal energy use and nuclear repository safety. Here, we systematically investigated the sensitivity of fracture surface topography variability to the flow field and solute transport behavior. Specifically, we investigated the role of multiscale fracture surface roughness in solute transport modeling. As a starting point, our study utilized a 3D fracture geometry derived from CT scans and employed COMSOL Multiphysics software for solute transport modeling. By introducing increasingly lower spatially resolved geometries, while maintaining a constant high resolution mesh for simulation calculations, we investigated the consequences for transport on surfaces composed of superimposed building blocks of different size and shape. The results indicate that fracture geometry simplifications with reduced spatial frequency information of well-defined, specific domains do not have a clear trend to alter the BTCs tailing. Instead, this type of model simplification can cause both increased and decreased tracer residence times, leading to misleading interpretations. We explain this by a complex superposition of surface building blocks of different sizes, such as single crystal surface pits, grain boundaries between crystals, and fracture curvature. For model sensitivity analyses, we suggest the use of concentration difference and acceleration maps to identify local transport heterogeneities introduced by geometric simplifications. In addition, we conclude that power spectral density (PSD) analysis provides a means of defining a range of surface spatial frequencies that helps to avoid oversimplification in geometric models of reactive transport.

Keywords: rock fracture; solute transport modeling; non-Fickian transport; multiscale roughness

Verknüpfte Publikationen

Permalink: https://www.hzdr.de/publications/Publ-41245


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Team


Leitung/ Sekretariat

NameGeb./Raum+49 351 260EmailPosition/Aufgaben
Prof. Dr. Cornelius FischerL9.3/2124660
c.fischerAthzdr.deAbteilungsleiter
Katrin GerstnerL9.3/2174601
k.gerstnerAthzdr.deSekretariat / Administration
Reaktiver Transport / Experimentelle Neuroonkologische Radiopharmazie
Nadja Pedrosa GilL9.3/2214690
n.pedrosa-gilAthzdr.deAdministrative Mitarbeiterin Reaktiver Transport
Administrative Mitarbeiterin Experimentelle Neuroonkologische Radiopharmazie

Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260EmailPosition/Aufgaben
Sieglinde HolzknechtL9.3/2224664
s.holzknechtAthzdr.deDoktorandin
Dr. Johannes KulenkampffL9.3/2024663
j.kulenkampffAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter
Dr. Marcel LindemannL9.3/3184671
m.lindemannAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter
Dr. habil. Holger LippoldL9.3/4014672
h.lippoldAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter
Jing LiuL9.3/2114692
j.liuAthzdr.deDoktorandin
Dagmar LöselL9.3/4024673
d.loeselAthzdr.deChemisch-technische Assistentin
Dr. Alexander Mansela.manselAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter
Jann SchöngartL9.3/2224658
j.schoengartAthzdr.deDoktorand
Claudia SchößlerL9.3/4024674
c.schoesslerAthzdr.deChemielaborantin
Wenyu ZhouL9.3/2224664
w.zhouAthzdr.deDoktorand

Weitere Mitarbeiter

NameGeb./Raum+49 351 260EmailPosition/Aufgaben
Dr. Karsten FrankeL9.3/3184629
k.frankeAthzdr.deWissenschaftlicher Mitarbeiter