Was ist eine Gefährdungsbeurteilung?
Brand- und Explosionsgefährdungen
Brände und Explosionen sind Reaktionen beziehungsweise Umsetzungen von Feststoffen, Flüssigkeiten oder Gasen unter hoher Energiefreisetzung, die durch eine (Ent-) Zündung oder Selbstentzündung des Stoffsystems ausgelöst werden. Dies hat eine starke Temperaturerhöhung zur Folge.
Brände
Bei Bränden unter atmosphärischen Bedingungen erfolgt nach einer Entzündung eine Oxidation mit (Luft-) Sauerstoff von brennbaren Stoffen unter Flammen- beziehungsweise Glutbildung. Brände können auch unter nichtatmosphärischen Bedingungen mit einer anderen Oxidationsquelle als Sauerstoff stattfinden. Diese Vorgänge nehmen eher eine untergeordnete Rolle im Rahmen des Brandschutzes ein und können als Folge von oxidativer Selbstentzündung, thermischer Zersetzung und sonstiger exothermer chemischer Reaktionen - wie unter Kapitel 3.4 Sonstige Gesundheitsgefährdungen – chemische Reaktionen beschrieben – betrachtet werden.
Explosionen
Voraussetzungen für den Eintritt von Explosionen sind unter anderem das Vorhandensein von:
- explosionsfähigen Atmosphären (das heißt brennbare Stoff-(Luft-)Sauerstoff-Gemische in Konzentrationen innerhalb bestimmter Explosionsgrenzen,
- explosionsfähigen Stoffgemischen(-systemen) oder
- explosionsgefährlichen Stoffen
und
- die Auslösung der Vorgänge im Stoffsystem.
Folgewirkungen
Neben der starken Temperaturerhöhung erfolgt bei Explosionen zusätzlich noch eine starke Druckerhöhung: bei einer Deflagration mit Unterschallgeschwindigkeit und bei einer Detonation mit Überschallgeschwindigkeit unter dem Aufbau einer Druckwelle. Mit Ausnahme von physikalischen Explosionen findet bei Explosionen eine stark exotherme chemische Reaktion statt. Handelt es sich bei dieser Reaktion um eine Oxidation innerhalb eines brennbaren Stoff-(Luft )Sauerstoff-Gemisches unter atmosphärischen Druck-Temperatur-Bedingungen, so wird von einer atmosphärischen Explosion gesprochen. Bei physikalischen Explosionen dagegen führt eine extrem starke Wärmeübertragung aus einem Gemisch aus Fragmenten von heißen und kalten Flüssigkeiten zur Dampfbildung und zum Druckaufbau.
Ein Brand kann als Zündquelle eine Explosion auslösen. Umgekehrt kann eine Explosion brennbare Stoffe, die aber kein explosionsfähiges Stoffsystem darstellen, entflammen und somit zum Folgebrand führen.
| Chemische Explosion | Physikalische Explosion | |
|---|---|---|
| Energieliefernder Vorgang | Chemische Reaktion | Wärmeübergang von der heißen Flüssigkeit (Schmelze) zur kalten Flüssigkeit (zum Kühlmittel) |
| Auslösefähiges Stoffsystem | explosionsfähige Atmosphäre: z. B. Staub-Luft-Gemisch, Aerosol, Knallgas; explosionsgefährliche Stoffe: z. B. Nitroglyzerin; sonstige Stoffsysteme, die stark exotherm unter hohem Druckaufbau reagieren können | Grobverteiltes Gemisch aus heißen Flüssigkeitspartikeln (Schmelzpartikeln) und Kühlmittel (kalte Flüssigkeit) bei hoher Temperaturdifferenz (wichtige Voraussetzung hierzu: Filmsieden). |
| Auslösung des Vorganges | Durch Energieeintrag (Aktivierungsenergie, Zündquelle) wird das System gezündet und eine stark exotherme Reaktion gestartet. Diese Reaktion erzeugt eine Druckwelle. | Durch den Triggerimplus (Druckstoß) kommt es zum Filmzusammenbruch und zur Fragmentation. Durch die daraus resultierende rasche Wärmeüber-tragung und spontane Verdampfung wird eine Druckwelle erzeugt. |
| Ausbreitung des Druckstoßes | Die Initiierung der chemischen Reaktion im noch nicht reagierten Medium erfolgt entweder durch eine Stoßwelle (Detonation) oder durch kinetische und thermische Übertragungsvorgänge (Deflagration). | Die Druckwelle löst fortwährend die Bedingungen für den raschen Wärmeübergang im noch nicht fragmentierten Schmelze–Kühlmittel–Gemisch aus und wird durch die ausgelöste Spontanver-dampfung aufrechterhalten. |
In diesem Kapitel werden Gefährdungen durch
- atmosphärische Brände, siehe Kapitel 5.1 Brennbare Feststoffe, Flüssigkeiten, Gase,
- atmosphärische Explosionen (Explosionen ausgelöst durch Zündung einer explosionsfähigen Atmosphäre), siehe Kapitel 5.2 Explosionsfähige Atmosphäre,
- Explosivstoffe und pyrotechnische Gegenstände, siehe Kapitel 5.3 Explosivstoffe sowie
- physikalische Explosionen, siehe Kapitel 5.4 Physikalische Explosionen
beschrieben.
Gefährdungen durch nichtatmosphärische Brände und Explosionen als Folge von exothermen chemischen Reaktionen, das heißt ohne (Luft-)Sauerstoff, werden dagegen in diesem Kapitel nicht abgehandelt. Diese Reaktionen können im Allgemeinen nur dann zum Brand oder zur Explosion führen, wenn diese unkontrolliert beziehungsweise ohne hinreichende Wärme- und Gasabfuhr stattfinden. Im Kapitel 3.4 Physikalisch-chemische Gefährdungen wird erläutert, wie unerwünschte chemische Reaktionen vermieden und sonstige exotherme chemische Reaktionen kontrolliert ablaufen können.
