RisikoAnalyse

Klassifizierung: Erstellen einer propability/impact-Matrix (Qualitativ: hoch, mittel, tief) und Wahrscheinlichkeitsmodellierung (Quantitativ)

oft mit Hilfe von Event- oder Fault-trees mit AND und OR Verknüpfungen

R(t) = exp(-int(z(t),dt,0,t)

z(t): Momentane Ausfallrate, wenn konstant = lamda --> R(t) = exp(-lamda*t) = 1-lamda*t (für kleine t)

F(t) = 1-R(t) = 1-exp(-lamda*t) = lamda*t (für kleine t)

lamda_tot = sum(lamda_i) für OR connected events

lamda_tot = prod(lamda_i) für AND connected events

Mean Time Between Failures

MTBF = int(t*f(t),dt,0,inf) = 1/lamda

f(t) = dF(t)/dt = lamda*exp(-lamda*t) (Ausfalldichtefunktion)

f(t) = dF(t)/dt = lamda*exp(-lamda*t) (für Ausfallrate z(t) = lamda = konst)

Probability of Failure on Demand (= Versagenswahrscheinlichkeit im Notfall)

PFD = t_{unentdecktedFehler} / t_{BetweenInspections} = 1/t_{BetweenInspections}*int(F(t),dt,0,t_{BetweenInspections})

für kleine lamda*t: PFD = 0.5*lamda*t_{BetweenInspections} 

Human Reliability Analysis

1) Versäumungsfehler (Aufgabe, Schritt vergessen)

2) Ausführungsfehler (falsche Ausführung, Position, zu früh/zu spät, falsche Information ...)

3) Wahrnehumungsfehler (ignorieren von kritischen/wichtigen Abweichungen/Signalen, Entscheidungsfehler, Verwechslung)

für kalte (dichte) Gase, Halogene; Gilt bis ca 100 m von Quelle weg

u = sqrt(2*deltaRho*g*H/rho_luft)

u: horizontale Gas-Geschwindigkeit; H: Dicke von Gas-Wolke; deltaRho: Dichteunterschied zw. Gas und Luft

Ab ca 200 m weg von der Quelle

c_max(x) = M/(2*pi*x*sqrt(K_y*K_x))

K_y, K_x: turbulente Diffusionskoeffizienten; M: Massenfluss

In selber Hemisphäre: ca 1-2 Monate vertikal (zu Nordpol oder Äquator England aus) und 2 Wochen von Amerika bis Asien.

Ca 1 Jahr bis auf andere Hemisphäre

Von Anfangs Event (irgendein Fehler) nach ausser über Protection Layers. Jeder Layer hat ein PFD (probability of failure on demand), dass dieser Layer durch auslösen eines Alarms und Sicherheitsmassname(n) den Fehler beheben kann. (Von Process Design, basic controls, automatische Schleusen etc bis hin zur Feuer/Chemiewehr der Gemeinde etc)

Risiken die:

- bekannt und bewusst eingegangen werden

- bekannt sind, aber inkorrekt beurteilt wurden (zb Unterschätzung)

- unbekannt sind

Auflagen:

- gründliche Risikoanalyse muss durchgeführt worden sein

- Sicherheitsmassnahmen decken ab: Ergebnisse der Risikoanalse, nach aktuellem Stand der Technik, gesetzlichen Ansprüchen genügen

- Sicherheitsmassnahmen müssen kontrolliert und implementiert werden.

Maximum Temperature of the Synthesis Reaction (nur die gewollte reaktion beinhaltend)

MTSR = deltaT_ad + T_reaction

_{Vorsicht wenn z.B. Siedepunkte überschrittenwerden}

Adiabatischer Temperaturanstieg (= entstehende Wärme / Wärmkapazität)

Impact-Indikator bei Therm. Runaway

deltaT_ad = Q_dec/C_p = -deltaH_r*c₀/(rho*C_p)

 Q_dec (J/kg), C_p (J/(kgK); deltaH_r (J/mol), c₀ (mol/m3), rho (kg/m3)

deltaH_r = sum(v_i*deltaH⁰_i,formation)

Kühlungsausfall-Szenario --> Adiabatische zersetzungsreaktion

Risiko: R = f(i,p) = f(deltaT_ad, TMR_ad)

Time to Maximum (reaction) Rate  (unter adiabatischen Bedingungen: Kühlungsverlust) --> bei T --> inf

(Zeit zwischen Ende deltaT_ad,1 und Ende deltaT_ad,2 ; deltaT_ad,1: Anstieg durch Reaktionswärme von gewollter Reaktion; deltaT_ad,2: Anstieg durch Reaktionswärme von Dekompositionsreaktion)

TMR_ad = 2*t_To+T10K (1. Approximation (10 °C Regel)) ; T₀ = T_process + int(q_r(t),dt,t_coolingFail,inf)/C_p

TMR_ad = Cp*R*T₀²/(q(T=T₀)*E_A) (2. Approximation (adiabatische Wärmebilanz für Zersetzungsreaktion), q Messbar in DSC)

Accaptable Daily Intake

Tolerierbare Menge die ein Mann täglich über die gesamte Lebenszeit einnehemen kann ohne gesundheitliche Schäden

Margine of Safety (für HumanTox)

MOS = NEL_man/PDI = ADI/PDI = TLV/C_exp

NEL_man: No Effect Level for man; PDI: Predicted Daily Intake; ADI: Accaptable Daily Intake: TLV: Threshold Limit Value (z.B.: MAK); C_exp: expected Concentration

MOS >= 1: Alles OK

MOS < 1: Handlungsbedarf

Niedrigste Temperature bei welcher eine Flüssigkeit under Normaldruck eine entzündbare Dampf/Luft-Mischung bildet.

(lowest temperature at which a liquid under normal pressure vaporizes to form an ignitable vapor/air mixture)

I: flP < 21 °C

II: flP 21-55 °C

III: flP 55-100 °C

IV: flP > 100 °C

Test: Zündquelle in geschlossenem System

loweste temperature of a liquid at which vapors are released fast enough to support continous combustion at the liquid surface

Tiefste Temperature einer Zündquelle bei welcher eine optimale Brennstoff/Luft-Mischung zündet

(Brennstoff kann fest oder flüssig sein)

(lowest temperature of an ignition source at which an optimal fuel/air mixture will ignite)

Test: Temperaturkontrollierte Oberfläche als Zündquelle

lowest temperature at which a fule will spontaneously ignite in a normal atmosphere wihtout an external source of ignition

pyrophoric substances spntaneously combust on contact with air within 5 minutes at temperatures below 35 °C

Minimale bzw. maximale Konzentration an Dampf, Gas oder Staub in der Luft bei welcher eine explosive Mischung entsteht

(minimum and maximum concentration of vapor, gas or dust in air at which the mixture form an explosive mixture)

LEL = lower explosion limit (genügend 'Brennwert' in der Luft)

UEL = upper explosion limit (geüngernd Sauerstoff in der Luft)

Test: Zündquelle in geschlossenem System

reaction fromt that propagates within reaction mass; generic term for defrlagration and detonation

reaction front (from thermal decompostion) that propagates with a velocity < 1 m/s in solid reaction mass (no oxygen needed, e.g. in case of nitro compounds)

chockwave formed by reaction gases propagates with supersonic speed

Minimale Energie benötigt um eine optimale Brennstoff/Luft-Mischung zu zünden

(Brennstoff kann flüssig-gasförmig oder Staub-Luft gemische sein)

Test: Funken-entladung in Mischung

Charakterisierung der Dynamik der Feuerausbreitung.

Combustion numbers: 1-3: no fire spreading; 4-6: fire spreading

Test: Platindraht bei ~1000 °C (nur für Feststoffe)

charakterisierung der Schlüsselparameter für Explosionskontrolle (nur für flüssigkeiten/Gas, Staub)

Test: Zündquelle in Zylinder oder Kugel --> Messung von Pmax und Kmax (cubic Law const)

(dP/dt)_max * V^(1/3) = K_max