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Unfallarten bei einem Störfall 

Bei einem Störfall in einem Industriebetrieb kann es zu unterschiedlichen Ereignissen wie Explosionen, Bränden, Gaswolken usw. kommen. Nachfolgend einige Begriffserklärungen:

Explosionen

Explosion ist die mechanische Wirkung eines plötzlichen Druckanstieges, der als Folge einer Deflagration oder Detonation eines Explosivstoffes auftritt. Abhängig von der Verbrennungsgeschwindigkeit (VG), unterscheidet man folgende Begriffe:

Verbrennung Verbrennungsgeschwindigkeit im Bereich Millimeter pro Minute, Beispiel: Massives Holz je nach Art ca. 1 mm/min.

Verpuffung Verbrennungsgeschwindigkeit im Bereich Zentimeter pro Sekunde, Beispiel: Erdgas

Deflagration Verbrennungsgeschwindigkeit im Bereich Meter pro Sekunde Beispiele: Benzindampf - Luftgemisch VG 20-25 m/s Schießpulver VG ca. 300 m/s

Detonation Verbrennungsgeschwindigkeit im Bereich Kilometer pro Sekunde, Beispiel: Militärische Sprengstoffe

Weiters ist grundsätzlich zwischen Raumexplosion und Sprengexplosion zu unterscheiden.

Raumexplosion (Gas- und Staubexplosionen)

Es reagieren brennbare Stoffe in fein verteilter Form, vorgemischt mit dem Sauerstoff der umgebenden Luft.

Gasexplosionen mit katastrophalen Auswirkungen treten dann auf, wenn große Mengen brennbarer Gase austreten und sich mit Luft vermischen. Staubexplosionen sind möglich, wenn brennbare Feststoffe intensiv mit Luft vermischt werden. Voraussetzung ist jedoch ein sehr geringer Durchmesser der beteiligten Partikel. Sie treten sehr oft als Sekundärexplosionen auf, wobei durch Brände oder Erstexplosionen abgelagerte Stäube aufgewirbelt werden und sich mit Luft vermischen. Es ist zu beachten, dass auch vermeintlich harmlose Stoffe, wie Getreide, Milchpulver oder Mehl brennbar sind und Staubexplosionen mit diesen Stoffen möglich sind.

Sprengexplosion

Es reagieren Sprengstoffe, das sind Stoffe, die den zur Verbrennung notwendigen Sauerstoff in chemisch gebundener Form enthalten. Beispiele: Nitroglyzerin, Schwarzpulver

Kesselberstung, Druckgefäßzerknall

Das Platzen von Kesseln und Druckgefäßen (Gasflaschen) ist keine Explosion im eigentlichen Sinne, da solche Vorgänge ohne Zündquelle ablaufen. Aufgrund thermischer oder mechanischer Einwirkung kann es in geschlossenen Gefäßen zu einem starken Druckanstieg kommen, der zu einem explosionsartigen Bersten des Behälters führt. Die Auswirkungen sind mit jenen einer Explosion (Druckwelle, Trümmerflug) vergleichbar, auch wenn nur ungefährliche Stoffe, wie Luft oder Wasserdampf an diesem Vorgang beteiligt sind.

Auswirkungen von Explosionen bzw. Detonationen

Explosionen sind charakterisiert durch eine deutlich hörbare Druckwelle, die in Extremfällen auch in mehreren 100 Metern Entfernung Gebäudeschäden und Glasbruch verursachen kann. Sekundärwirkungen sind auch durch Trümmerflug möglich. Verletzungen von Menschen kommen in erster Linie durch Druckwellen zustande, sie können auch tödlich sein. Mit solchen Auswirkungen ist allerdings nur in geringer Distanz zum Entstehungsort und somit höchstwahrscheinlich nur innerhalb des Betriebsgeländes zurechnen. In größerer Entfernung können ungeschützte Personen durch den Luftdruck umgestoßen oder durch Sekundärwirkungen (Trümmer, zusammenstürzende Häuser, zerbrochene Fensterscheiben) verletzt werden. Der Explosionsverlauf ist von der Stoffart und -menge sowie der "Verdämmung" abhängig. Der Überdruck kann am Entstehungsort zwischen einigen Zehntelbar und einigen Millibar differieren und nimmt mit der Entfernung rasch ab. Bei den hohen Verbrennungsgeschwindigkeiten einer Detonation können hingegen sehr hohe Überdrücke und sehr viel größere Schäden entstehen.

Brände

Brände sind die historisch am längsten untersuchten Unfalltypen in Industrieanlagen. Dementsprechend kann bei der Festlegung von Brandschutzmaßnahmen auf eine reichliche Erfahrung zurückgegriffen werden. Es ist allerdings auch zu beachten, dass Brände üblicher Art kaum katastrophale Auswirkungen auf die Betriebsumgebung haben.

Bleve

Großflächige Auswirkungen oder katastrophale Schäden mit einer großen Anzahl von Verletzten oder Toten hat es vor allem mit explosionsartig auftretenden Feuerbällen gegeben. Diese werden auch BLEVE genannt (Boiling Liquid Expanding Vapour Explosion). Die sich sehr rasch ausbreitende Flammenfront oder Feuerkugel hat verheerende Wirkung. Dieses Phänomen kann bei katastrophal und plötzlich versagenden Wandungen von Druckbehältern mit verflüssigten Gasen auftreten. Die Auswirkungen der Druckwelle treten gegenüber jenen der Hitzestrahlung deutlich in den Hintergrund. Die enorme Hitze kann auch noch in einigen 100 Metern Entfernung schwere Hautverbrennungen verursachen. Der BLEVE ist in vielen Fällen ein typisches Sekundärereignis, welches durch Brände im Nahebereich eines derartigen Druckbehälters verursacht wird.

Erhebliche Schadenswirkungen entstehen bei Bränden aber auch durch Brandgase. Die meist unvollständig verbrannten Stoffe lassen oft giftige Reaktionsprodukte entstehen, die mit dem Brandrauch über weite Strecken in die Umgebung gelangen. Die Art dieser giftigen Substanzen ist abhängig vom brennenden Lagergut, allerdings sind diese Stoffe meist nicht akut toxisch. Das weit größere Problem bei derartigen Industrieunfällen ist die anschließende Reinigung des Bodens und der Vegetation, um eine weitere Aufnahme dieser Stoffe durch Körperkontakt, Verzehr von Früchten oder Einschwemmen ins Grundwasser zu verhindern.

Toxische Gaswolken

Bild oben: Gase leichter als Luft; Bild unten: Gase schwerer als LuftDie Freisetzung toxischer Gaswolken führt generell nur zu einer kurzzeitigen Belastung, deren Intensität aber sehr von der Art des beteiligten Stoffes abhängt. Die toxische Wirkung kann sowohl vom freigesetzten Stoff, als auch von unerwünschten Reaktionsprodukten, die bei dem Unfall entstehen, ausgehen. Bedeutend sind auch die Lagerungsbedingungen, da die ausgetretene Menge nicht nur von der Größe der Leckage sondern auch von Druck, Temperatur usw. abhängt. Aufgrund der etwa 100.000 Substanzen, die bei der industriellen Verarbeitung hauptsächlich verwendet werden, ist eine genauere Beschreibung des möglichen Unfallgeschehens praktisch nicht möglich. Grundsätzlich muss aber gesagt werden, dass dieser Unfalltyp sicherlich der mit den potentiell größten Gefährdungsdistanzen ist.

Ausbreitungsverhalten von Gaswolken

Der Austritt einer giftigen Gaswolke und deren Ausbreitung über bewohntem Gebiet ist sicher der Unfalltyp mit der größten Gefährdung für die Bevölkerung. Der Ereignisablauf hängt vor allem von den Lagerungs- bzw. Transportarten und den physikalischen Eigenschaften der Gase ab. Die meisten industriell eingesetzten Gase sind schwerer als Luft (Schwergase), bleiben daher nach Freiwerden in Bodennähe liegen und folgen den Gefällsverhältnissen.

Nach der Lagerungsart, die Einfluss auf das Ausbreitungsverhalten hat, unterscheidet man

Unter Druck gelagerte oder gelöste Gase

Nach Austritt aus einem Leck entspannt sich das Gas auf den Umgebungsdruck der Luft, wodurch es zu einer Volumsvergrößerung kommt. Das weitere Verhalten hängt ausschließlich von den örtlichen klimatischen Bedingungen ab (Windrichtung, Luftfeuchtigkeit usw.)    

Beispiel: Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Azetylen (besondere Gefahr im Brandfall)

Tiefkalt verflüssigte Gase

Diese sind im Behälter auf oder unter dem Siedepunkt des Gases abgekühlt und bilden beim Auslaufen eine Lache. Sie verdampfen durch Wärmezufuhr des Bodens oder aus der Umgebung.    

Beispiel: Luft, Helium, Sauerstoff

Unter Druck verflüssigte Gase (häufigster Fall)

Beim Austritt verdampft ein Teil des verflüssigten Gases spontan (Flash-Verdampfung), ein weiterer Teil zerstäubt sich in Form feiner Tröpfchen (Aerosol), der Rest bildet eine Lache am Boden und dampft dort langsam ab. Dieser Fall ist der gefährlichste Unfalltyp, da die spontane Verdampfung zu einer sehr schnell auftretenden Spitzenkonzentration des giftigen Stoffes führt.    

Beispiel:Propan, Butan, Chlor

Unter Druck verflüssigtes Ammoniak    

Ammoniak verhält sich zwar ähnlich wie andere unter Druck verflüssigte Gase, gleichzeitig kommt es aber zu einem frühzeitigen Verdunsten der Aerosoltropfen. Es entsteht eine sehr kalte Mischwolke mit einer höheren Dichte als Luft. Der Austritt von Ammoniak zählt auch deshalb zu den gefährlichsten Fällen, da das Austrittsverhalten nur sehr schwer prognostizierbar ist.    

Die Gefährlichkeit von Gaswolken ist auch im hohen Ausmaß von der Freisetzungsgeschwindigkeit abhängig. Geht man von einer momentanen Freisetzung einer großen Menge eines besonders giftigen Stoffes (z.B. Chlor) aus, so können bereits nach wenigen Minuten in Entfernungen von einigen 100 Metern in der Hauptwindrichtung tödliche Konzentrationen auftreten. Da aber nach einigen Minuten auch mit dem Ansprechen von Sicherheitseinrichtungen zu rechnen ist, bzw. bei den meisten Gasen der oben beschriebene Verlauf einer Flash-Verdampfung auftreten wird, nimmt die Konzentration an der Austrittsstelle wieder rasch ab.

 
 
 
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