Afdækning af muligheder for etablering af standardværktøjer og/eller -kriterier til vurdering af sundheds- og miljørisici i forbindelse med større uheld (gasudslip) på risikovirksomheder

8 Konklusioner

Målsætningen for dette projekt har været at belyse den nuværende status for gasspredningsberegninger og risikoanalysevæktøjer og især at undersøge om det er muligt at undgå at forskellige specialister anvender forskellige toksicitetskriterier og modeller og derfor kommer til forskellige resultater.

Der er blevet studeret forskellige modeller og værktøjer til beregning af gasspredning. De værktøjer, der anvendes i dag, er oftest pakker af modeller, der er fremstillet til risikoanalyser. Spredningsberegningsmodellerne, der anvendes i disse pakker, er i stand til at producere resultater, der afviger med mindre end en faktor to fra eksperimentdata. Omhyggeligt valg af programmer kan i de fleste tilfælde give resultater, der ligger indenfor 50 % afvigelse fra eksperimentdata. De programmer, der giver den bedste overensstemmelse er ofte også de simpleste modeller, der er tilpasset til de eksperimentale resultater.

At der ofte er langt større afvigelser imellem to sæt af beregninger lavet af forskellige analysehold skyldes at:

  • De scenarier der beregnes ofte varierer fra analyse til analyse, selv når scenarierne er nominelt ens og har samme navn. Med andre ord, metodologien for analyserne er ikke tilstrækkelig standardiseret.
  • De grundlæggende antagelser i analyserne er meget varierende.
  • De valgte præsentationsformer og de tilfælde, der vælges for at præsentere resultatet, er ofte stærkt varierende. (Myndighederne i forskellige områder beder f.eks. om forskellige kort og forskellige toksicitetskriterier.)
  • Der anvendes ofte modeller, der slet ikke passer til de relevante scenarier. Dette gælder især for beregninger i ”nærfeltet”, dvs. indenfor 100 til 200 m, når der er bygninger, mure osv. eller når udslippet sker indendørs.
  • Der er stor variation i kildemodellerne, dvs. de modeller, der anvendes til beregning af selve udslipsmængden. Usikkerheden her er større end usikkerheden ved beregning af selve gasspredningen.

De to væsentligste skridt for at få reproducerbar og troværdige resultater er:

  • Samle relevante ekperimentresultater. Et rimelig udvalg af eksperimenter gives i ref. 53
  • Anvend kun de modeller der er valideret mod relevante eksperimentdata, og som har en lille afvigelse fra eksperimenterne.
  • Anvend en fast metodologi og fast procedure til gennemførelse af beregningerne.

Beregningsmodellerne er i dag tilstrækkeligt veludviklet til at kunne understøtte sådanne faste procedurer med en grad af sikkerhed som er væsentlig bedre end den for andre planlægningsberegninger. Der er dog flere typer af scenarier, der ikke er dækket af dagens ”standard praksis” og der vil sikkert dukke nye behov op i fremtiden. Der er også betydelige mangler i de fleste standardværktøjer der findes i dag, idet de ikke beregner effekten af risikorreducerende foranstaltninger og ikke beregner effekten af bygninger og udstyr i nærfelten. Der er en dog en hurtig udvikling i modellering i gang, og løsninger på disse problemer findes på modelleringsstadiet i dag. (Som et led i dette projekt blev mangler i de eksisterende standardværktøjer identificeret, og modeller der løser manglerne implementeret som en del af en. Nogle af resultaterne vises i bilaget). Derfor:

  • Omfanget af modelleringen bør defineres. Det bør omfatte i det mindste de scenarier som er beskrevet i kapitel 3
  • Det bør være frit at kunne udvikle nye modeller, men man bør stille de samme krav til fremtidige modeller som der stilles til ”standardmodeller” dvs. overensstemmelse med eksperimentdata.
  • Det er muligt at specificere et sæt af åbne modeller der vil være den ”bedst” blandt de nuværende og som vil kunne beregne konsekvenser i åbent terræn med usikkerhed indenfor 50 % i langt de fleste tilfælde. De bedste nuværende (åbne) modeller identificeret igennem modelsammenligninger er listet i tabel 8.1.

Udviklingen i CFD modellering er i dag så hurtig, at det vil blive et bredt anvendt værktøj indenfor en relativ kort årrække. Man bør åbne for anvendelse af disse modeller til risikoanalyse og planlægning, hvis et valg af standardværktøjer skal kunne holde i en rimelig periode. Kvalitet og troværdighed i anvendelsen af disse metoder vil kunne sikres ved at stille de samme krav til valideringer og faste procedurer, som stilles for andre modeller. Derfor:

  • Der bør være en vejledning i anvendelse af CFD beregninger i risikoanalyse.

Et godt udgangspunkt for udvikling af en standardprocedure er den hollandske ”Purple Book” (ref. 5), som det har vist sig kan skabe reproducerbare resultater til brug for risikoanalyse. Undersøgelser har dog vist at det vil være nødvendigt på en række punkter at supplere ”Purple Book”. Der mangler f.eks. i dag vejledninger til beregninger, der skal anvendes til beredskabsplanlægning eller til beskyttelse af medarbejdere. En sådan vejledning skulle helst være baseret på afprøvninger der viser at resultaterne er konsistent og stemmer rimeligt overens med enten eksperimenter eller aktuel erfaring. De nuværende vejledninger efterlader også stor frihed for forkert anvendelse af modeller. Derfor:

  • Metodologivejledninger bør være mere detaljerede og bredere i omfang.
  • Der bør være en vejledning om, hvornår man ikke skal anvende modellerne.
  • Såvel metodologien som modellerne skal afprøves og der skal vises at metodologien fører til rimelige nøjagtige resultater.

En mulig fremgangsmåde til at sikre ensartede beregninger vil være at vælge et bestemt program som basis for beregningerne. Der er dog flere ulemper ved denne fremgangsmåde, blandt andet at der er flere relevante uheldsscenarier, der ikke dækkes af de nuværende værktøjer. For eksempel er der ingen standardværktøjer i dag der kan beregne spredning ved meget lave vindhastigheder. Standardvæktøjer i dag halter bagud for modellering og eksperimenter, og der foregår en aktive forskning til udvidelse af det sæt af scenarier, der kan beregnes. Tabel A.2 i bilaget viser status for de forskellige modelleringer.

Der er nogle specifikke ændringer i beregningspraksis, som vil forbedre nøjagtigheden af spredningsberegningerne og de sikkerhedsvurderinger, der baseres på dem. En vil være at anvende vinddata baseret på vindfelts-beregninger eller vindatlas-data, i stedet for en enkelt vindrose fra den nærmeste målestation. En anden vil være at anvende CFD beregninger til bestemmelse af spredning i nærheden af bygninger eller indendørs. Dette er i praksis en mulighed i dag, selv om det vil være nødvendigt at begrænse antallet af beregnede scenarier på grund af den lange tid, der kræves, for at opstille model og gennemføre beregninger.

Toksicitetsdata er i dag tilgængelige for langt de fleste af de relevante stoffer, dvs. de, der både er toksiske og behandles i større mængder. LC50, LC10 og evt. LC1 værdier kan beregnes og bør anvendes i risikoanalyser. Tidsskaleringsmetoder for disse grænser giver væsentlig forbedring i nøjagtigheden af resultaterne.

DTL værdier kan anvendes, men er egentlig baseret på de samme grunddata som LC50 værdier. Det vil ikke kræve en ændring i de danske principper for risikoaccept (ref. 69) at anvende DTL værdier direkte som planlægningsgrundlag, men det vil kræve at beregningsværktøjer blev tilpasset til DTL kriterier. Derfor:

  • Tidsskaleret LC50 og LC10 toksicitetsgrænser bør anvendes til risikoanalyse.
  • Behovet for at anvende LC1 værdier bør undersøges.
  • DTL værdier skulle kunne introduceres i takt med at egnede værktøjer blev tilgængelige.

AEGL værdier er dem, som giver den bedste basis for beredskabsplanlægning. Der kan være stoffer for hvilke AEGL værdier ikke findes. I disse tilfælde kan ERPG, IDLH og TEEL værdier anvendes. Valget er uvæsentligt, idet TEEL værdier baseres på AEGL værdier, hvis disse er til rådighed, derefter på ERPG værdier og til sidst på IDLH værdier, hvis de andre mangler, og anvender de bedst tilgængelige forsøgsdata hvis alle andre mangler. Derfor:

  • AEGL værdier bør anvendes til beredskabsplanlægning hvor det er muligt
  • ERPG værdier bør anvendes hvis AEGL værdier mangler
  • TEEL værdier bør anvendes hvis AEGL og ERPG værdier mangler

Der mangler en praksis for, hvordan der skal foretages beregninger til beredskabsplanlægning. Forskellige beregninger foretages med forskellige toksicitetskriterier, med forskellige tilfælde som f.eks. ”worst case” eller mere sandsynlige tilfælde, og med og uden aktivering af sikkerhedsforanstaltninger. En rimelig praksis vil kunne opstilles ved at undersøge anvendelsen af forskellige former for beregninger. Basisberegninger for et sådan undersøgelse er til rådighed. Et konkret forslag til udvikling af en praksis vil være, at fortage et sæt af beregninger på forskellige fremgangsmåder, med forskellige kortform, og evaluere deres praktik anvendelse. Derfor:

  • Der bør være en vejledning i, hvordan man fremstiller beredskabskort.

ARGOS programmet viste betydelige fordel som beredskabsplanlægningsværktøj, specielt fordi det kan vise et realistisk dynamisk billede af gasspredningen. De relevante dele af ARGOS systemet er stadigvæk under udvikling. Udviklingen anvender gode moderne metoder. Derfor:

  • Der bør undersøges hvorledes de dynamiske aspekter af ARGOS kan gøres tilgængelig for beredskabsplanlæggere, f.eks. at planlæggerne kan køre programmet selv, eller ved at fremstille en ”viewer” for ARGOS resultater.
  • ARGOS programmet bør valideres på de samme metoder og med de samme eksperimentdata som andre værktøjer.

Anvendelse af ARGOS til risikoanalyse er mere problematisk i dag idet det mangler mange modeller, mangler brand og eksplosionsberegninger, og mangler sandsynlighedsdata. Det vil være muligt at inkludere beregningsdelen af ARGOS (RIMPUFF URBAN) i eksisterende risikoberegningspakker, som alternativ til eksisterende gasspredningsmodeller.

Gasspredningsberegninger er kun lidt anvendt i dag til medarbejderbeskyttelse idet hovedvægten lægges på prævention af udslip. Der er dog en betydelig udvikling i metoderne således at beregninger af effektiviteten af alarmeringsanlæg, anvendelse af nødventilation, anvendelse af vandgardiner osv. kan foretages. Derfor:

  • Man bør være opmærksom på udviklingen af beregningsmetoder specielt møntet på nærfeltsspredning og projektering af beskyttelsessystemer.

Tabel 8.1 De bedste åbne modeller i sammenligninger med modeller, ref. 30

Fænomen Model Reference
Udslip af væske fra et hul Bernoulli 1
Udslip af gas fra et hul St Venants gas ligning 1
Udslip af væske fra et rør Colebrook white 4
Udslip af gas fra et rør, steady state Colebrook white 4
Udslip af gas fra et rør, dynamisk Finite element programmer 30
Tofase udslip fra kor rør HEM modeller eller OMEGA modellen 118, 114
Tofase udslip fra en rørledning Tam’s model 4
Spredning af væske på jorden Keller og Simmons implementering af shallow layer og Green/Amt modeller 50, 51, 52
Fordampning fra en pøl Brighton’s model, eller Kawamura og MacKay’s moder med modifikationer af Lebuser og Schecker 146, 48, 49
Fordampning fra en sprøjtende udslip Ingen anerkendte modeller indenfor risikoanalyse, men standardmodeller er tilgængelige Perry and Chilton, Chemical Engineers Handbook
Fordampning fra en plaskende væske Ingen model i littereaturen  
Jet spredning af gas Flere modeller, få forskelle 125
Jet spredning med impingement Nye modeller, kun delvis evalueret her, men med gode eksperimentgrundlag 35
To fase jet Resultater fra FLIE projekt endnu ikke evalueret Bibliografi reference 10 til 16
Tung gas fanespredning Hegadas eller SLAB, med forbedringer i forhold til Kit Fox eksperimenterne 76, 78
Tung gas skyer Evalueringer ukomplet i ref. 30, flere modeller og eksperiment resultater findes Evaluering ukomplet August 2006
Udslip af fordråbede gas fra en beholderbrud To modeller offentliggjort, eksperimenter af Fletcher. 134, 135, 145
Gas spredning omkring bygninger Evalueringer ukomplet, men flere modeller eksisterer.
Anvend CFD for kritiske situationer
87,88,89
Gas spredning ved lav vindhastigheder Ingen validerede modeller. 130
Letgasspredning OML og ADMS modeller. Kun OML modellen er evalueret 55, 56
Indendørs spredning af gas Brighton, Deaves, kun lidt validering.
Anvend CFD
143, 147
Evaluering ukomplet August 2006
Dannelsen af røg Evalueringer ukomplet i ref. 30, nogle modeller og eksperiment resultater findes Evaluering ukomplet August 2006
Spredning af røg Evalueringer ukomplet i ref. 30, nogle modeller og eksperiment resultater findes
Anvend CFD
Evaluering ukomplet August 2006

 



Version 1.0 Marts 2007, © Miljøstyrelsen.