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Tracer - Tracertest

Als Tracer (von engl.: to trace = verfolgen, aufspüren) bezeichnet man Substanzen, die in sehr geringen Konzentrationen noch detektiert werden können. Mit ihrer Hilfe lassen sich Prozesse in der natur- und umweltwissenschaftlichen Prozessforschung verfolgen und quantifizieren.

Zu diesem Zweck werden Tracer in den zu untersuchenden Prozess eingeschleust (z. B. Wasserkreislauf). Im Gegensatz hierzu befinden sich sogenannte Umwelttracer bereits im untersuchten System, wie zum Beispiel in Form von unterschiedlichen Isotopenkonzentrationen oder Temperaturen.

Eingesetzt werden Tracermethoden unter anderem in der Hydrologie (Tracerverfahren), in der Meteorologie sowie in der Hydrogeologie.

Besondere Bedeutung haben die Fluoreszenztracer erlangt. So ist etwa das Grün leuchtende Natriumfluorescein (Uranin) bis zu kleinsten Konzentrationen um 0,001 Milligramm pro Kubikmeter Wasser nachweisbar. Natriumfluorescein wird im Untergrund kaum adsorbiert, breitet sich somit wie das Wasser aus und wird deshalb für die Untersuchung von Grundwasserströmungen bevorzugt. Andere Fluoreszenztracer wie etwa Eosin und mit Einschränkungen Natrium-Naphthionat haben ähnlich gute Ausbreitungseigenschaften, die Nachweisgrenzen sind hingegen schlechter als beim Fluorescein. Im Prinzip fluoresziert eine Vielzahl von organischen Stoffen. Nachteilig bei den meisten Stoffen ist aber deren schlechtes Adsoprtionsverhalten und oft auch der für Feldanwendungen viel zu hohe Preis.

Anwendung in der Geothermie

In der Tiefengeothermie sind Tracerexperimente vielfach hilfreich bei der Untersuchung der Fließwege zwischen Injektions- und Förderbrunnen. Tracerversuche sind für geothermische Dubletten sehr interessante und wichtige Untersuchungsverfahren. Anhand von Tracerversuchen kann erkannt werden, wie sich das abgekühlte Wasser, das zur Regeneration des Reservoirs wieder über die Injektionsbohrung dem Untergrund zugeführt wird, in Raum und Zeit verteilt. Erreicht der Tracer beispielsweise nach relativ kurzer Zeit mit geringer Dispersion, d. h. einer schmalen Durchgangskurve, die Förderbohrung, so gilt Entsprechendes auch für das thermische Verhalten. Tracerversuche ermöglichen ebenso den Nachweis, dass die Geothermiebohrungen hydraulisch miteinander in Verbindung stehen und sollten daher bereits bei den ersten längeren Zirkulationsversuchen durchgeführt werden.

Daneben gibt es in der Geothermie noch wesentlich komplexere Tracermethoden zur Charakterisierung des geothermischen Reservoirs, wie Multi-Tracer-Tests oder Dual-Scale-Pull-Push-Tests zur Charakterisierung der spezifischen Fluid-Gesteins-Kontaktfläche und ihrer Änderung im hydraulisch gestressten bzw. stimulierten Zustand, die sich zum Teil noch in Entwicklung befinden oder in der Forschung angesiedelt sind.

Literatur

Cynthia Dean, Paul Reimus, Jeffrey Oates, Peter Rose, Dennis Newell, Susan Petty: Laboratory experiments to characterize cation-exchanging tracer behavior for fracture surface area estimation at Newberry Crater, OR. In: Geothermics Nummer 53 (2015), S. 213-224

Friedrich Maier, Mario Schaffer, Tobias Licha: Temperature determination using thermo-sensitive tracers: Experimental validation in an isothermal column heat exchanger. In: Geothermics Nummer 53 (2015), S. 533-539

Shook, Michael,G.: A Simple, Fast Method of Estimating Fractured Reservoir Geometry from Tracer Tests. In: G. Michael Shook (2003), S. 407-411

Stober, Ingrid; Kurt Bucher (2020): Geothermie, Springer Spektrum, 3. Auflage. ISBN 978-3-662-60939-2 ISBN 978-3-662-60940-8 (eBook). https://doi.org/10.1007/978-3-662-60940-8.

Weitere Literatur siehe unter Literaturdatenbank und/oder Konferenzdatenbank.