Masterarbeits-Thema

4D Geo-Positronen-Emissions-Tomographie (GeoPET) an einem Granitbohrkern der Geothermie-Forschungsstelle in Soultz-sous-Forêts (Frankreich).

Ursprünglich eingesetzt für klinische Zwecke, hat die Forschungsgruppe um Dr. Johannes Kulenkampff in den letzten zehn Jahren eine Möglichkeit erarbeitet, die Positronen-Emissions-Tomographie (PET) für geowissenschaftliche Fragestellungen nutzbar zu machen. Das sogenannte "GeoPET" wird dabei im gleichen Prinzip wie sein klinisches Gegenstück genutzt, nur kommt aufgrund der höheren Dichte von Geo-Material (z.B. Stein, Sand, Gips) eine höhere Radioaktivität zum Einsatz. Ein radioaktiv markiertes Fluid, welches während der Experimente langsam durch die Probe fließt, fungiert dabei als Tracer. Dies macht es möglich, die Probe auf ihre hydraulischen Eigenschaften (z.B. Strömungsverhalten) zu untersuchen, ohne diese mechanisch beschädigen zu müssen, da das PET die emittierte β⁺-Strahlung des Tracers detektieren und einer bestimmten Koordinate innerhalb der Probe/ des Modells zuordnen kann.

Abb. 1: Beleuchtete Stromlinien (weiß) innerhalb der natürlichen Fraktur (gräulich)
zeigen den Strömungsweg des markierten Fluids vom Einlass (unten links) zum Auslass (oben links) an.

Im Rahmen der Masterarbeit setzten wir uns speziell mit dem Strömungsverhalten und den Fließweg-Eigenschaften innerhalb eines Granitbohrkerns, genauer gesagt innerhalb eines natürlich entstandenen Risses (siehe Abb. 1) auseinander. Der Bohrkern wurde uns in Zusammenarbeit mit der Friedrich-Schiller-Universität Jena zur Verfügung gestellt und kommt ursprünglich von der Geothermie-Forschungsstelle in Soultz-sous-Forêts (Frankreich).