Schwere Gase

Frontmatter

1. Einführung

Zusammenfassung

Der Stellenwert, den Fragen des Risikos und der Sicherheit technischer Systeme in der modernen Industriegesellschaft einnehmen, hat sich im Verlauf der letzten 15 Jahre verschoben.

S. Hartwig

2. Strukturierung der Schwergasproblematik im Spiegel der historischen Entwicklung

Zusammenfassung

Die Variationsbreite bei der Freisetzung und Ausbreitung gefahrlicher Gase und Aerosole, die schwerer als die umgebende Luft sind, überdeckt ein breites Spektrum. Sie wird beeinflußt durch:

1.

Art, Menge und thermodynamischen Zustand des freigesetzten Stoffes,

 

2.

die Umgebungsbedingungen

• technische Randbedingungen (Freisetzungshohe, Dauer etc.)
• Geäindeeigenschaften (Bebauung, Neigungsgrad etc.)
• thermodynamischen Zustand der atmosphärischen bodennahen Grenzschicht (Windprofil, Temperaturverteilung, Turbulenzeigenschaften etc.)

 

G. Schnatz

3. Hintergrund und Zielsetzung des HSE-BMFT Programmes

Zusammenfassung

In den siebziger Jahren begannen in mehreren europäischen Landern Forschungsaktivitaten zur Ausbreitung zündfahiger und toxischer schwerer Gase, so z. B. 1972 in Frankreich durch die Gaz de France, 1974 in den Niederlanden durch das Ministerium für Arbeit unter finanzieller Beteiligung einer Reihe hollandischer Firmen und 1976 in England durch die HSE bzw. 1980 durch Shell.

G. Schnatz

4. Thorney Island Schwergasversuche, Meßfeld und Versuchsreihen

Zusammenfassung

Die Randbedingungen für die Auswahl eines Versuchsfelds zur Durchführung von Schwergasexperimenten in groBem MaBstab waren durch eine Reihe von Anforderungen eingeengt:

• es soil ten sinnvolle Vergleiche mit dem in Kap. 2 beschriebenen Versuchsprogramm der HSE in Porton mösein, d. h. das auszuwählende Gelände sollte auch bei dem geplanten größeren Maßstab der Experimente

  • eine ähnliche Bodenrauhigkeit und
  • geringe topographische Strukturunterschiede aufweisen;
• im Lee des Freisetzungspunktes der Gaswolke mußten mehr als 1 km flaches, nicht geneigtes Grasland zur Verfügung stehen;
• im Luv durften keine Gebäude stehen, um das ankommende Windfeld nicht zustören;
• in größeren Entfemungen durften keine orographischen Erhebungen das Windfeld beeinflussen;
• für den Testort soli ten statistische und meteorologische Daten existieren, um das Sensorfeld in die Hauptwindrichtung legen zu können;
• das Gelände sollte mindestens ein Jahr ungestört zur Verfügung stehen, da Ausrustungen fest installiert werden mußten.

G. Schnatz

5. Neue phänomenologische Erkenntnisse

Zusammenfassung

Aus den ca. 250 Millionen Einzelme13werten, die im Veri auf der verschiedenen Phasen der Thomey Island Experimente angefallen sind, sowie aus den zusatzlich vorliegenden Dia- und Videofilmaufnahmen, lassen sich eine Reihe von charakteristischen Details der Schwergasausbreitungsphanomene erkennen, die in dieser Form bisher nur unzureichend bzw. überhaupt noch nicht bekannt waren. Diese Phänomene sind sowohl für die qualitative als auch für die quantitative Abschätzung ahnlich gelagerter Praxisfalle von Bedeutung. Im folgenden wird eine Übersicht über die wesentlichen Einzelheiten dieser Phänomene gegeben. Eine vertiefende Diskussion einiger, der hier angesprochenen Punkte erfolgt im Kap. 9. Dort werden unter anderem auch Umsetzungen der gewonnenen Erkenntnisse in neuartige Modelle vorgestellt.

G. Schnatz

6. Modellentwicklung und Modellverifizierung

Zusammenfassung

Feldversuche in der Größe der HSE-Thorney-Island-Versuche sind ein der Realität sehr nahe kommender, gleichzeitig aber auch kostspieliger und zeitaufwendiger Weg, urn das Ausbreitungsverhalten großer Schwergaswolken zu untersuchen.

G. Schnatz

7. Neuere experimentelle Untersuchungen zum Schwergasverhalten

Zusammenfassung

Zu den klassischen Schwergasexperimenten, insbesondere denen in Holland, England und den USA ist in den vorhergehenden Kapiteln, aber insbesondere in Kap. 2 schon das Wichtigste gesagt worde. Da diese klassischen und großen Experimente, insbesonder die der HSE, aber auch die China Lake-Versuche sich mit den grundlegenden Fragen der Schwergasdynamik auseinandergesetzt haben, werden nachfolgende Versuche eher die Aufklärung spezieller Fragestellung zum Ziele haben.

S. Hartwig

8. Die Quellkonfiguration einer Schwergaswolke

Zusammenfassung

Für die Ausbreitung der Schwergaswolke ist die Entstehnungsart bzw. Freisetzung des Schwergases von wesentlicher Bedeutung.

S. Hartwig

9. Beschreibung des Schwergasverhaltens

Zusammenfassung

In diesem Kapitel werden die Ergebnisse, die sich auf neue Erkenntnisse bei der Beschreibung des Schwergasverhaltens beziehen, vorgestellt. Dabei werden sowohl Erfahrung aus Experimenten als auch theoretische Ansätze beschrieben. Die beiden ersten Abschnitte haben Erfahrungen, die durch Messen dynamischer GröBen bei den HSE-Thorney-Island gemacht wurden, zum Gegenstand. Den beiden letzten Abschnitten liegen eher theoretische Überlegungen zugrunde.

S. Hartwig

10. Konsequenzen bei der Freisetzung von Schwergaswolken

Zusammenfassung

In Kap. 2 wurde ausführlich diskutiert, daß die Anforderungen, die an Schwergasmodelle zu stellen sind, verschieden ausfallen, je nachdem, ob ein toxisches oder brennbares schweres Gas vorliegt. Diese Anforderungen an die Schwergasmodelle betrifft also die Ausbreitung mithin den Transportprozeß von der Freisetzung bis zur Konzentration am Aufpunkt ihrer Wirkung. Über Teilgesichtspunkt, die bei der Freisetzung eine Rolle spielen, wurde in Kap. 8 diskutiert, über neuere Erkenntnisse bei der Ausbreitung in Kap. 9. Im vorliegenden Kap. 10 sollen Gesichtspunkte, die mit der Wirkung des Schwergases zu tun haben, besprochen werden. In den Abschn. 10.1 und 10.2 werden über Erfahrungen gesprochen, die man einerseits aus Unfällen mit brennbaren Gasen, andererseits mit gezielten Experimenten mit solchen Gasen gemacht hat.

S. Hartwig

11. Risikoanalyse und Industriepolitik

Zusammenfassung

Wie schon eingangs erwähnt, dienen die Bemühungen der Wissenschaftler, die Konsequenzen einer Störfallfreisetzung von schweren Gasen zu ermitteln letztlich dazu, eine Politik der Risikominderung führen zu können. Denn die Störfallereignisse, die zu den größten Konsequenzen führen konnen oder die die höchste Eintrittswahrscheinlichkeit haben, lassen sich, nachdem das Risiko quantifiziert ist, durch technische MaBnahmen in ihren Auswirkungen mindern oder vermeiden.

S. Hartwig

12. Résumé

Zusammenfassung

Die Notwendigkeit des Verhaltens schwerer Gase bei Freisetzung, Ausbreitung und Wirkung zu verstehen, ergibt sich aus deren Anwendung in der Industrie bei Prod uktion, Lagerung und Transport. Diese Anwendung in der industriellen Praxis bestimmt natiirlich auch das Ausmaß und den Detaillierungsgrad des für die Praxis als notwendig erscheinenden Wissensstandes. Soli ein Resumeé über die augenblickliche Situation gezogen werden, so ist diese Einbettung in die industrielle Praxis zu sehen und zu berücksichtigen. Wird in einem Resumeé über Erfolg bis jetzt durchgeführter Forschung und über noch zu füllende Wissenslücken berichtet, so dürfte sich eine Zweiteilung der Aussagen herausschälen. Der eine Teilbereich wird unser Wissen in Bezug auf die Anwendung in der industriellen Praxis betreffen, der andere mehr den Erkenntnisstand des Grundlagenwissens.

S. Hartwig

Backmatter