In the engineered barrier system of deep geological disposal repository, complex physicochemical phenomena occur throughout the entire disposal time, consequently impacting the safety function. The bentonite buffer, a significant component of the engineered barrier system, can be geochemically altered due to the changes in host rock groundwater, temperature, and redox condition. Such changes may have direct or indirect effects on radionuclide migration in case of canister failure. Therefore, a modeling tool that accounts for coupled thermal-hydraulic-mechanical-chemical (THMC) processes is necessary for the safety assessment. To this end, the Korea Atomic Energy Research Institute (KAERI) has developed the APro, a modeling interface for conducting safety assessment of deep geological disposal repository. The APro considers coupled THMC processes that influence radionuclide migration. Here, the solute transport considering thermal and hydraulic processes are calculated using the COMSOL multi-physics, while geochemical reactions are carried out in PHREEQC. The two software are coupled using a sequential non-iterative operator splitting approach, and transport of non-water H, non-water O, and charge were additionally considered to enhance the coupling model stability. Finally, the applicability of APro to simulate long-term geochemical evolution of bentonite was demonstrated through benchmark studies to evaluate the effects of mineral precipitation/dissolution, temperature, redox, and seawater intrusion.

국내 고준위 방사성폐기물 심층처분시스템에 대한 프로세스 기반의 종합성능평가체계(APro) 개발을 위하여 사용자 편의성이 향상된 모델링 인터페이스를 구축하였다. APro의 모델링 인터페이스는 프로그래밍 언어인 MATLAB을 이용하여 구축되었고, 다중물리현상 모사가 가능한 COMSOL과 지화학반응 계산이 가능한 PHREEQC를 계산 엔진으로 활용하여 연산 자분리 방식을 적용하였다. APro는 모델링 영역을 기존의 정형화된 처분시스템으로 제한함으로써 모델의 자유도는 낮지만, 사용자 편의성을 향상시켰다. 처분시스템에서 고려되는 주요 현상들을 모듈화하였고, 이를“Default process”와 다수의“Alternative process”로 구분하여 사용자가 선택할 수 있도록 함으로써 모델의 유연성을 높였다. APro는 크게 입력자료 부분과 계산실행 부분으로 구성된다. 기본 입력자료는 하나의 EXCEL 파일에 일정한 포맷으로 정리되고, 계산실행 부분은 MATLAB을 이용하여 코딩되었다. 최종적인 전체 계산 결과는 독립적인 COMSOL 파일 형태로 생성되도록 하여 COMSOL을 이용한 계산 결과의 후처리가 가능하도록 하였다.