Afdækning af muligheder for etablering af standardværktøjer og/eller -kriterier til vurdering af sundheds- og miljørisici i forbindelse med større uheld (gasudslip) på risikovirksomheder 7 Anvendelse af spredningsberegninger
7.1 Anvendelse af spredningsberegninger til kommuneplanlægningSpredningsberegninger anvendes i meget stort omfang til risikoanalyse ved kommuneplanlægning i dag. Der var megen skepsis overfor anvendelsen i begyndelsen af 1990’erne, men det er i dag et fast krav ved projektering og godkendelse af olieproduktionsanlæg og til godkendelse af større kemianlæg i de fleste europæiske lande. Som beskrevet tidligere har der været god grund til skepsis overfor anvendelse af risikoanalyse. Såkaldte ”bench mark” studier i 1990’erne viste at der var en meget stor spredning i resultaterne fra analyser på den samme installation foretaget af forskellige ekspertgrupper. I begyndelsen var spredningen flere størrelsesordener (ref. 21, 1992), men usikkerheden blev reduceret således at en lignende undersøgelse i 2002 viste en spredning i resultater nærmere på en faktor 2 (ref. 19). Usikkerhedernes størrelser nødvendiggør en diskussion af, hvad kravene er til en risikoanalyse. Man har i forvejen en usikker proces til godkendelse af bygningsplaner omkring anlæg til kemisk produktion. Før introduktionen af risikoanalysen er de fleste anlæg tidligere blevet godkendt på basis af faste sikkerhedsafstande, eller helt uden kriterier. Uheld ved Seveso, Flixborough, og Toulouse (refs. 8.4) har vist svagheder i planlægning uden en eller andet form for sikkerhedsanalyse. Men en dårlig risikoanalyseproces og med stor usikkerheder vil ikke nødvendigvis medføre forbedringer. De kriterier beskrevet i kapitel 5 om modeller passer i lige så høj grad om risikoanalyseprocessen, med stigende krav til kvalitet:
Det nuværende situation er, at analyserne er på cirka trin 2 i dette sæt af krav, med mindre man anvender en meget fast procedure. Men det ud til at være muligt at opnå det fjerde trin, hvis man accepterer en faste og valideret procedure. De Hollandske myndigheder har specificeret en procedure til risikoanalyse der opfylder krav 3, i den ”Purple Book” (ref. 5 ). Vejledningen i Purple Book er det hidtil bedste bud på en reproducerbar analysemetodik. Der er foretaget et benchmark studie for at vurdere reproducerbarheden af risikoanalyser(ref. 19), hvor fem erfarne risikoanalysehold beregnede risikoen ved et typisk anlæg. Sikkerhedsafstande (afstande til for eksempel 10-6 per år) varierede med kun ca. 50 %, selv om man anvendte forskellige software og forskellige beregningsmodeller. Der er en aktivitet i gang i Holland for at udvælge et bestemt software program. Man skulle forvente at resultaterne ville medføre en yderligere forbedring i reproducerbarhed. Der er i ref 30 foretaget et studie over usikkerhedsmomenter som stadigvæk eksisterer i procedurerne, hvor det gøres klart at selve anvendelsen af Purple Book kræves der yderligere vejledning i hvilken antagelser, man bør anvende.
Tabel 7.1 Afstand til et givent risikoniveau for en realistisk ”bench mark” analyse Der er i ref. 30 gjort et ihærdigt forsøg på at udvikle risikoanalysemetoder som opfylder krav 4 og 5, om nøjagtigheden. Usikkerhedskilder i risikoanalyserne er blevet undersøgt i detaljer og resultaterne er blevet sammenlignet med aktuelle uheldsstatistikker for forskellige anlægstyper. Resultaterne for sammenligningen af uheldshyppigheder vises i tabel 7.2.
Tabel 8.2 Forudsigelse af frekvenser i risikoanalyse Tilknytning til brand og eksplosionsanalyser De fleste risikoanalyser til kommuneplanlægning involverer både gasspredningsberegninger og brand og eksplosionsberegninger. Koblinger imellem disse opstår fordi:
De værktøjer der anvendes i dag til risikoanalyser, kan alle håndtere mange forskellige typer af brand og eksplosioner. Nye værktøjer skulle hest inkludere lignende faciliteter. Et praktisk alternativ vil være at lave et åbent system, hvor forskellige værktøjer kan indgå i en samlet beregningspakke. 7.2 Samfundsomkostningen ved beregningsusikkerhederRisikoanalyser anvendes i dag til vurdering af anlæg der falder indenfor Seveso direktivets bestemmelser. Analyserne anvendes også i stigende grad som en støtte til anden kommuneplanlægning, for eksempel som et led i områdeplanlægninger og VVM analyser. Risikozoner påvirker de måder hvorpå man anvender arealer. Usikkerheder kompenseres (eller skulle man måske sige bør kompenseres) ved at anvende sikkerhedsfaktorer. Usikkerheden i beregningerne får derved en klar samfundsomkostning. En stor usikkerhed medfører en stor sikerhedsmargin og derfor en større risikozone. En større sikkerhedszone medfører begrænsninger i anvendelsen af arealer, f.eks. begrænsning til anvendelse som industriel zone i stedet for beboelse. Omkostningen kan være stor hvis kravene håndhæves strengt. Der har f.eks. været an sag i Danmark hvor udviklingen af et indkøbscenter i en by afhang af størrelsen af risikozonen. Flere andre sager er i gang. Der vil være stor værdi i at opnå den mindste grad af usikkerhed. Den nemmeste og billigste metoder til at løse ”dyre” planlægningssager har indtil nu været at anvende ”tekniske løsninger”, f.eks. konsekvensbegrænsende foranstaltninger som højkapacitetssprinklersystemer eller automatiske skumsystemer, og indkapsling af lager af toksiske materialer (som f.eks. ved Dansk Soyakage’s klorlager i 1980’erne). Til sidst er man dog nødt til at indrømme, at der er en restrisiko, selv med den bedste tekniske løsning. Usikkerheder bør derefter reduceres så meget som muligt. Værdien af en reduktion i usikkerheden kan være et tocifrede millionbeløb på et enkelt sted, hvis det gøres op i penge og kan betyde hæmninger på enten industriudvikling eller beboelses og kommunaludvikling. Konklusionen er, at man bør anvende den bedst tilgængelige beregningsmetodik, i hvert fald i kritiske planlægningssager. Spørgsmålet opstår derefter om hvad der er ”bedst”. Definitionen som er blevet anvendt her er: a) at modellerne bør anvendes der passer bedst til de tilgængelige eksperimentdata og b) at modelusikkerheden, f.eks. ved valg af scenarier, bør undersøges og minimeres, og c) metodeusikkerhed bør holdes til et niveau, som er mindre end eksperimentusikkerheden 7.3 Krav til standardværktøjer til risikoanalyseFra det ovenstående kan der udledes flere krav til standardværktøjer:
7.4 Anvendelse af spredningsberegninger til medarbejderbeskyttelseGasspredningsberegninger anvendes i dag til:
Metoder til disse beregninger er ikke blevet dyrket i tilnærmelsesvis det samme omfang som til kommuneplanlægning. Undtagelsen er beregningsmetoder til brandbare gasarter på olieudvindingsplatforme, hvor der er lavet mange modeller og valideringseksperimenter. Behov der opstår ved praktisk anvendelse, og som er vanskelige at svare korrekt med de værktøj der anvendes normalt til kommuneplanlægning er især:
Der er lavet flere oversigtsrapporter til beregning af gasspredning i og omkring bygninger i en serie af rapporter fra UK HSE (ref. 89 ). Nogle modeller findes, men få validerinseksperimenter. De nuværende modeller til gasspredningsberegninger indenfor virksomheder har mangler bl. a.:
Beregning af gasspredning indendørs kan i dag laves med høj kvalitets fluiddynamik (CFD) beregninger. Disse beregninger anvendes i nogle projekter, for eksempel til beregning af nødventilation og til vurdering af muligheden for opbygning af eksplosive koncentrationer af brandbar gas. Metoderne er dog i dag for tidskrævende til at kunne anvendes i de fleste projekterings- og planlægningsopgaver. Effektive metoder af denne slags er blevet udviklet til beregning af krav til brandbeskyttelse (ref. 8.5 ). Men selv her er beregningerne for krævende til at kunne anvendes til risikoanalyse, hvor der kræves beregning af mange uheldsscenarier. Typiske beregningstider for et scenario er flere timer, eller i komplicerede tilfælde flere døgn. Men beregningerne vil kunne foretages for nogle vigtige scenarier uden at belaste en risikoanalyse- eller et beredskabsplanlægningsprojekt i en alvorlig grad. En udvikling på dette område er ønskelig. 7.5 Anvendelse af spredningsberegninger som hjælpeværktøj til beredskabsplanlægningSpredningsberegninger anvendes i dag som støtte til beredskabsplanlægning og beredskabsindsats. Det er nemt at forstille sig, at en ”ideel” information til beredskabsplanlægning vil være en rimelig præcis beskrivelse af udslipsforløbet og gasfaneudbreddelsen for alle mulige udslipsscenarier. Om det er faktisk det bedste informationgrundlag er tvivlsomt, pga. mængden af informationen i en sådan beskrivelse. Et komplet sæt af scenarier for udslip af ammoniak fra en enkelt ammoniaklagertank vil for eksempel omfatte:
Antallet af kort eller illustrationer er derved over 10,000, og informationsmængden gør kortene ubrugelige i praksis. Den normale praksis i dag er derfor at anvende kort valgt for nogle få typiske eller ekstreme scenarier, og kun to vind og stabilitetsbetingelser (f.eks. 2 m/s med stabile betingelser og 5 m/s med neutrale betingelser). I interviews med brandchefer er det konstateret, at planlægning ikke kræver så mange kort, idet planlægningen alligevel skal tage højde for, at vindhastigheden kun vil være approksimativ kendt ved et et aktuelt udslip. Det er vigtigere, at ved hvad rimeligvis kan ske end at vide hvad vil ske. Derimod er der udtrykt et ønske fra beredskabschefer om beregning af flere scenarier end er almindelig i dag (beredskabskort der beregnes i dag er ofte kun en ”worst case” og en ”rimelig” scenario). Ved indsatsplanlægning er det nødvendig at kunne vurdere faren ved og virkningen af hver indsats. Der er også forskellige præsentationsteknikker der kan reducere antallet af forskellige kort, for eksempel ved at vise flere koncentrationer på samme kort. Behovet er derved reduceret til ca. 60 kort pr. beholder, hvis alle ønskerne fra beredskabsplanlæggere skal kunne dækkes. Der er metoder, som kan gøre gasspredningskortene mere anvendelige. En er at anvende påhæftede ”spredningsfaner” af gennemsigtig plast, som kan drejes eller bevæges for at se hvilken områder der bliver påvirket. Et alternativ, som er lidt mindre informationsgivende, er at tegne afstandskort med påvirkningscirkler. Man skal overveje hvad behovet er, hvis man vil komme videre i udvikling af beregninger til støtte til beredskabsplanlægningen. Kort anvendes i beredskabsplanlægning til valg af indsatstyper, til dimensionering af beredskabsplaner, til at vurdere adgangsveje, og især til at vurdere evakuerings- og eksklusionszoner. Beredskabsplaner skal nødvendigvis være fleksible, fordi det er umuligt at tage højde for alle mulige varianter af uheld der kan opstå. Kortene skal derfor mere tjene til besvarelse af spørgsmål, end til en mekanistisk basis for valg af indsats. Nogle af spørgsmålene der typisk opstår under en beredskabsplanlægning, hvor kortmateriale anvendes, er:
Gasspredningsberegningerne der anvendes i dag giver kun delvist svarer på disse spørgsmål. I det følgende afsnit beskrives nogle af metoderne for at opnå et bedre svar. Det er muligt i dag at fremstille meget bedre præsentationer af gasspredningsinformation til planlægningsformål. Beregningerne i ARGOS demonstrerer fordelen af at vise spredningen dynamisk. Men det er ønskeligt under planlægningen, at man skal kunne vælge scenarier, sammenligne dem, stille ”what if” spørgsmål og se konsekvenserne af forskellige beslutninger. Disse ønsker vil delvis kunne opfyldes ved at lave kort i elektronisk form og genspille kortene på computer når man ønsker at vurdere en indsats. En endnu bedre mulighed vil være, at kunne foretage beregninger dynamisk mens man planlægger. Systemer af denne slags eksisterer i dag, men der er kun lidt publicerede information om dem. De kort, der produceres i dag er relativt informationsfattige, idet de kun giver information om gasspredningen. Et beredskabshold, der planlægger, har behov for information om adgangsveje, tilgængeligt udstyr, vandresurser, og hvor personer er truet. Det er sikkert, at værktøjerne som er tilgængelige i dag, kan forbedres således at de bedre svarer til behovet. 7.6 Langvarige udslip og evakueringStørre udslip af toksisk gas vil normalt være overstået på 10-15 minutter. Et overrevet 3 tomme ammoniakrør, f.eks. frigiver ca. 1000 kg. per minut og er overstået efter 15 minutter fra en 15m³ beholder. Med udslip af disse størrelser er det nytteløst at tale om evakuering, idet udslippet vil være overstået inden evakueringen kan iværksættes. Evakuering vil endda være skadelig, idet koncentrationer udenfor hus/bygningerne vil være langt større end indendørs. (Selvevakuering vil ofte ske hvis personer lugter udslippet, men erfaringen viser, at dette ofte vil øge risikoen). Situationen er anderledes ved langvarige udslip. Et eksempel er udslippet af acrylonitril i Næstved i 1992. Der er tid til ved langvarige udslip at foretage en evakuering. Evakuering vil i nogle tilfælde være nødvendig fordi udslippet ikke kan standses. Der vil også ved langvarige udslip være tid til at foretage opslag i referenceberegningssamlinger og endda foretage specielberegninger. Det dog nødvendigt ved denne slags beregninger at tage højde for mulige skift i vindhastighed og vindretning. I praksis forekommer langvarige udslip langt hyppigere end store udslip. F.eks. udslip fra tæringshuller, fra flanger eller dampudslip fra en væskepøl. Der er tilfælde hvor udslippet vil kunne fortsætte i flere timer. Lignende tilfælde vil kunne opstå ved brande der udvikler toksisk røg. Langvarige udslip ved fordampning af væsker kan gøre til kortvarige ved tildækning med skum (som i Næstved i 1992). Beskyttelse indendørs er mindre effektiv hvis et udslip er langvarigt. Luftskiftetiden i de fleste danske huse er ca. 2 timer med døre og vinduer lukkede. Dette medfører, at koncentrationen indendørs når op på ca. 60 % af den udendørs koncentration indenfor en time. 7.7 Værktøj til støtte for beredkabsplanlægningDer er blevet lavet mange hjælpemidler i tidens løb til støtte for beredskabsplanlægning. Nogle er lavet som forsøg, mens andre har opnået bredt anvendelse. Flere værktøj er blevet udviklet i USA til støtte for beredskabsplanlægning. To er væsentlige i den nuværende sammenhæng, CAMEO (ref. 58) og ARCHIE. Begge er stillet gratis til rådighed af henholdsvis US EPA/NOAA og af US DOT. Cameo inkluderer DEGADIS modellen (ref. 77), som er en af de velanskrevne tunggas sprednignsberegningsmodeller og en dynamisk gaussiske spredningsberegningsmodel for neutral og let gas. CAMEO er et beregningsværktøj med et respektabelt sæt af modeller, med kortlægningsfaciliteter og med bred anvendelse. Det vil rimeligvis kunne anvendes til mindre risikoanalyseopgaver, men har ikke faciliteter til at behandle stor opgaver på effektiv vis. ARCHIE er en beregningsprogram med meget mere begrænsede muligheder. Det er lavet af US Department of Transport til støtte for HAZMAT indsats. CAMEO og ARCHIE er vigtige, selve om de er for forældet til at komme i betragtning som rimelige standardværktøjer. Der eksisterer en enormt erfaring i anvendelse af disse programmer, og en omfattende litteratur der danner en god basis for opbygning af nye værktøjer Der findes adskillige kommercielle programmer til støtte for beredskabsplanlægning der tillader hurtig og fleksible beregninger af gasfaner. Ingen af dem der er fundet, løser alle de problemer som beskrives i kapitel 5, eller de krav som er anbefalet opfyldt i kapitel 4,5, og 6. Nye udviklinger har gjort det muligt at fremstille computer programmer der kan beregne gasspredning og vise resultater med meget kort og simpel betjening. Efter opstilling af anlægsdata er de kun et minimum af information fra brugeren der er nødvendig; placering af udslippet, hulstørrelse (f.eks. stor eller lille), vindretning, vindhastighed og atmosfærisk stabilitet. Det har vist sig muligt under prøveforhold at producere et første kort over påvirkede områder på under 40 sekunder, og at opdatere korte eller fortage nye beregninger endnu hurtigere. Dette betyder at det dynamisk anvendelse beskrevet i afsnit 8.4 er teknisk mulig i dag. Figur 7.1 Beredskabskort på skærm, baseret på satellitfotografering. Farezoner vises her med den aktuelle fane i midten. Farezonen er det område hvor fane kunne være ved en given vindretning fra sydvest. Rød, gule og grønne repræsenterer AEGL-1, 2 og 3. Sådanne kort kan fremstilles ved et enkelt klik på musen, når de nødvendige databaser er 7.8 Præsentation af resultaterEt af problemerne, som er bemærket ved fremstilling af kort, er forståelse og fortolkning af kortet. Forfatteren har fundet, for eksempel, i aktuelle diskussioner, at kort der viser IDLH grænser, opfattes som om alle indenfor området vil dø. (Det korrekt fortolkning er, i forhold til definitionen, at ingen udenfor området vil dø). Ligeledes kan det ske, at cirkler der viser omfanget af farezonen ofte fortolkes som om hele zonen vil blive påvirket på en gang. Det er i praksis kun personer indenfor gasfanen der vil blive påvirket. Det konkluderes hurtigt at selve fanerne skal vises. Men det er ønskeligt at studere den form der giver optimal beredskabsplanlægning, og de vejledninger der er nødvendig for fortolkning af kortene. 7.9 Valg af tilfælde til beredskabsplanlægningDer er blevet valgt mange forskellige typer af beregninger i aktuelle sagsbehandlinger. Forskellene har været bl. andet:
Typer af kort der bør fremstilles blev diskuteret med personer indenfor beredskabsstyrelsen der har ansvar for beredskabsplanlægning. Nogle kommentarer fra beredskabscheferne var: ”Der produceres kort i dag der ingen klar basis giver for planlægning, fordi det er svært at fortolke hvad de betyder” ”Kortene der produceres er ofte ubrugelig, fordi de dækker tilfælde der vil kun ske en gang hver million år. Der er behov for kort, der beskriver de situationer, som mødes i praksis” ”Vi vil hellere have flere kort, evt. på elektronisk form, end at blive stillet over for at skulle vælge nogle få tilfælde” ”Kortene skal være realistisk. De skal for eksempel tage højde for situationer der kan opstå, for eksempel med nedslag bag bygninger og tanke” Det blev klart i diskussioner, at ideer om risikobaseret beredskabsplanlægning endnu ikke har slået igennem ved fremstilling af sikkerhedsrapporter, selv om risikobaseret beredskabsplanlægning er i fuld gang. Det vil ikke være særlig vanskeligt at lave et fuldt sæt af kort til beredskabsplanlægning, med alle alternativer. I dag findes der systemer der kan lave alle de ønskede kort automatisk. Spørgsmålet er, om det er det som beredskabsplanlægger har behov for. Et rimeligt sæt af beregninger der kun fremstilles som planlægningsgrundlag blev anbefalet i diskussionerne:
7.10 Krav til standardværktøjer til beredskabsplanlægningDer kan udledes fra de ovenstående betragtninger flere krav til standardværktøjer:
Bemærk at disse krav er møntet på planlægningsfasen, Der er yderligere krav til værktøjer som skal anvendes under en aktuel indsats.
|