Abteilung für Reaktiven Transport
Forschungsschwerpunkte
- Heterogene Oberflächenreaktivität, insbesondere Sorption und Auflösung. Wir wenden experimentelle und numerische Methoden zur Quantifizierung und Vorhersage von Reaktionsraten mithilfe von Ratenkarten an.
- Transport in komplexen porösen Materialien. Wir entwickeln inerte und reaktive Radionuklidtracer in unserem Zyklotronlabor. Wir wenden Positronenemissionstomographie (PET) zur Fließfeldanalyse an. Numerische Methoden zur Transportanalyse auf der Porenskala und darüber werden von uns entwickelt und verwendet.
- Nanomaterialien in der Umwelt. Wir analysieren die Wechselwirkung von Nanopartikeln und Kolloiden mit komplexen Substraten, einschließlich Mineraloberflächen und Biomaterialien.
- Theoretische Chemie. Wir entwickeln numerische Werkzeuge zur Beschreibung chemischer und physikalischer Phänomene auf atomarer Ebene zusammen mit unseren Kollegen an der TU Dresden, Arbeitsgruppe für Theoretische Chemie.
- Unsere Arbeiten gehören zur Nuklearen Sicherheitsforschung. Sie basieren auf der Zusammenarbeit in den Forschungsfeldern Geologie, Umwelt- und Materialwissenschaften.
Neuste Publikation
In-situ flow visualization with Geo-Positron-Emission-Tomography in a natural fracture from Soultz-sous-Forêts, France
Pingel, J. L.; Kulenkampff, J.; Jara-Heredia, D.; Zhou, W.; Fischer, C.; Schäfer, T.
We investigate the fluid flow field in a fractured granite core sample. Sequential imaging with Positron-Emission-Tomography (PET) allows direct reconstruction of flow streamlines, thus providing a unique insight into the fluid dynamics of complex fractured crystalline materials. Pulse migration experiments using the positron-emitting radionuclide 18F- as tracer were conducted on a fractured granitic drill core, originating from a depth of 1958 m of the Enhanced Geothermal System (EGS) reference site at Soultz-sous-Forêts, France. The flow field was analyzed as a function of in- and outlet positions across the fracture, as well as applied flow rates. Different flow path
characteristics were identified. Both the fracture aperture variation and the topography of the fracture surface affect the flow field with consequences on flow channeling and preferential flow paths. Furthermore, pulse migration experiments were also numerically simulated with a 2.5D model using COMSOL Multiphysics®.
While the higher flow rate experiments show wider and higher dispersion of the flow path, lower velocity results in more localized flow and channeling behavior. This type of study thus yields enhanced experimental insights into the hydrodynamics of fracture
flow and its relation to the rough structure of natural single fractures, compared to input‑output experiments. It can help to validate model simulations and experimentally determine hydrodynamic parameters needed for reactive transport modeling that are otherwise estimated with a high degree of uncertainty.
Keywords: Positron Emission Tomography; single fracture; fluid flow; flow channeling; fracture aperture; COMSOL
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Geothermics 111(2023), 102705
Online First (2023) DOI: 10.1016/j.geothermics.2023.102705
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Mitarbeiter
Reaktiver Transport
Leitung/ Sekretariat | |||||
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Katrin Gerstner | L9.3/217 | 4601 | k.gerstner![]() | Sekretärin Reaktiver Transport Sekretärin Neuroradiopharmaka Forschungsstelle Leipzig | |
Mitarbeiter | |||||
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Maria Alejandra Cardenas Rivera | m.cardenas-rivera![]() | Doktorandin | |||
Ismail Eren | L9.3/211 | 4692 | i.eren![]() | PhD student | |
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Stephan Hilpmann | 801/P306 | 2860 | s.hilpmann![]() | ||
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Adresse
Abteilung Reaktiver Transport
Institut für Ressourcenökologie
Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf e.V. (HZDR)
Forschungsstelle Leipzig
Permoserstr. 15
04318 Leipzig