TNO-PML: Explosieveiligheid (vanaf 1970)

 

Explosieveiligheid

IN BEWERKING

 
Daar in Nederland geen industrieën of overheidslaboratoria experimenten of onderzoek met explosieve en pyrotechnische stoffen deden vanwege het zeer gevaarlijke en specialistische karakter ervan, werd explosieveiligheid in de jaren ’70 een belangrijke civiele expertise van TNO-PML Defensie ondersteunde deze eerste spin-off van het Defensieonderzoek, omdat men inzag dat dit onderwerp van groot belang was voor de maatschappij. Uiteraard moest dit wel op commerciële basis, maar de basiskennis mocht TNO gratis gebruiken.

Er doen zich diverse problemen op het gebied van de industriële explosieveiligheid voor, onder andere: 

  • de ontleding van opgeslagen kunstmeststoffen dat niet alleen leidde tot gifwolken boven steden
  • het kapseizen van een schip (ramp met m.s. Sophocles, 1965),
  • explosiviteit peroxiden (bij Noury van der Lande/Akzo, 1971),
  • de explosie van kaliumperchloraat en vuurwerk bij vuurwerkfabriek Schuurmans,
  • zelfontbranding van cellulosenitraat bij verffabriek Veluvine te Nunspeet,
  • de explosie in een stearine-fabriek in Gouda (1962),
  • massaexplosiegevaar van pikrinezuurhoudende condensatoren bij Philips,
  • explosie in zuurstofslangen van lasapparatuur,
  • de thermische stabiliteit van dextrine,
  • brand in peroxide-opslag ICI,
  • bepaling stofexplosie-eigenschappen van bitumenpoeder voor Shell,
  • brand/explosiegevaar in silo’s,
  • stofexplosiegevaar van monsters afval (AVR),
  • ontploffing kruitopslag de Eendenkooi,
  • het chloortransport/productie van AKZO,
  • gevaar stofexplosies Havenschap Delfzijl,
  • de trotylexplosie in Muiden (1966),
  • de explosie tanker Agua Clara te Schiedam (1968) en
  • advies over los gestort octogeen.

Er is een grote variëteit in het geheel, en meer TNO -instituten zijn betrokken bij het onderzoek.

De overheid, met name de Arbeidsinspectie, maakte zich al in de jaren zestig  zorgen over gevaarlijke stoffen bij productie, opslag en transport. Op 13 juli 1964 werd de interdepartementale Commissie Preventie van Rampen (CPR) opgericht die in 2004 werd vervangen door de onafhankelijke Adviesraad voor gevaarlijke stoffen. De vraag over de omvang van de risico’s werd door de CPR bij TNO neergelegd.  Daarop werd een dwarsverband TNO opgericht: het TNO Bureau voor Industriële Veiligheid. TNO produceerde vervolgens een aantal handleidingen, o.a. het Gele Boek, waarin effecten van brand, explosie en toxische stoffen worden beschreven. Het PML heeft bij de opstelling van dat boek een belangrijke rol in gespeeld voor wat betreft explosieve en toxische effecten. Het “Yellow Book” werd een begrip in de internationale veiligheidswereld en geldt als een belangrijk standaardwerk.

Het PML maakt sinds jaar en dag ook deel uit van de Nederlandse delegatie bij het VN sub-comité op het gebied van classificatie en transport van gevaarlijke stoffen. Belangrijk hierbij was het ontwikkelen, verbeteren en harmoniseren van testmethoden en het opstellen van civiele regelgeving voor het omgaan met gevaarlijke stoffen. Het Orange Book van de International Group on Unstable Substances (IGUS) van  de VN levert hiervoor belangrijke bijdragen.
De NAVO en ook de Nederlandse Defensie hebben de ontwikkelde methoden voor gevarenclassificatie ten behoeve van munitietransport en –opslag, en voor het vaststellen van veiligheidscirkels en risicocontouren voor het beoordelen van de externe veiligheid overgenomen.

Het PML was op vier belangrijke gebieden actief:
• Explosiviteit van vooral ammoniumnitraat en peroxyden (in bulkopslag)
• Onderzoek naar gasexplosies
• Onderzoek naar stofexplosies
• Gevaarlijkheid vuurwerk

Er zijn allerlei testmethodes ontwikkeld om de explosiviteit van de diverse explosiegevaarlijke stoffen te meten en te bepalen onder diverse procesomstandigheden en om hierover veiligheidsadvies te geven.

Rampplek Toulouse
Rampplek Toulouse (2001)

Explosief ammoniumnitraat

Vooral over ammoniumnitraat en over een veilige manier om met deze stof om te gaan, is wereldwijd veel kennis opgebouwd. In Nederland speelde het PML  een centrale rol. In opdracht van de Nederlandse kunstmestindustrie werden in de afgelopen decennia  de belangrijkste eigenschappen van ammoniumnitraat in kaart gebracht.  
Bij de enorme explosie op 21 september 2001 bij de chemische fabriek Grande Paroisse aan de rand van de Franse stad Toulouse vielen eenendertig doden, raakten 2.500 mensen raakten gewond en liep de materiële schade in de miljarden euro’s. Ongeveer driehonderd ton afgekeurd ammoniumnitraat was ontploft. Het effect was te vergelijken met dat van dertig tot veertig ton TNT. Maar hoe kwam de explosie tot stand? Het PML werd ingehuurd voor een deel van het technisch onderzoek. In Rijswijk werd gekeken naar een mogelijk chemisch initiatiemechanisme.

Gaswolkexplosies

Voor gaswolkexplosies zijn in combinatie met het experimentele onderzoek in de loop van vele jaren theoretische en numerieke modellen ontwikkeld om de kracht van gasexplosies redelijk accuraat voorspellen. Pas rond 2018 werd echter bewezen geacht dat zeer massale gaswolken kunnen detoneren waardoor de schadeafstand sterk vergroot. De modellen konden dat nog niet voorspellen.
De aandacht voor gasexplosies begon op een mooie zomeravond in 1968. Bij relatief windstil weer ontplofte een ontsnapte dampwolk in de Pernis raffinaderij van Shell. Waarom kon een exploderende dampwolk zo’n verwoestende werking hebben?
Ook in andere landen kwamen dit soort rampen voor (bijv. Flixborough in Engeland (1974)). Daarnaast steeg de schaal van opslag, vervoer en verwerking van vloeibare gassen (bijv. LPG en LNG) met sprongen. Het was dus urgent om uit te zoeken wat het mechanisme van een gasexplosie is, welke factoren hieraan bijdragen en hoe een explosie te voorkomen is.

Het PML begon met onderzoek op laboratoriumschaal. Dat leidde tot nieuwe inzichten welke.door grootschalige experimenten bij Dow Chemical te Terneuzen bevestigd werden. Rekenmodellen werden ontwikkeld om de effecten van gaswolkexplosies te berekenen. Na het ongeval met het Piper-Alpha off-shore platform in 1988 werden  gasexplosie (blast)proeven uitgevoerd op het Britse Spadeadam testterrein, waarbij gemeten werd welke overdrukken optraden. Het ReaGas programma van TNO bleek de beste voorspelling te geven.

Gevaarlijkheid vuurwerk

Veilig omgaan met vuurwerk is altijd een aandachtspunt geweest sinds het massaal werd gebruikt. Vuurwerk kwam voor meer dan 90% uit China, waar het in de jaren ’70 en ’80 vaak gefabriceerd werd in een huisgezinomgeving. Testmethodes werden ontwikkeld om de transportclassificatie te bepalen en om de kwaliteit van het vuurwerk te meten (en te verbeteren).
Veel voorlichting werd door het PML gegeven over de gevaren van vuurwerk, ook op de televisie. In de tweede helft van de jaren negentig kwam een Chinese delegatie naar het PML om onze testmethoden, gerelateerd aan het Orange Book van de VN, ook in China te kunnen gebruiken. De opleiding was succesvol, er was echter een toenemend probleem. Vuurwerk werd steeds zwaarder: het bevatte steeds meer zwart buskruit en pyrotechnische mengsels.
In 1991 was er een vuurwerkexplosie bij MS Vuurwerkfabriek BV te Culemborg.  Het PML onderzocht de oorzaak van het ongeluk. In het eindrapport werd de vraag geopperd of de (opslag)classificatie van vooral het zwaardere vuurwerk wel correct was. De classificatie voor transport werd namelijk 1 op 1 overgenomen voor opslag. 

Op 13 mei 2000 ontstond een massale vuurwerkexplosie op het terrein van de SE Fireworks BV te Enschede. De vraag was hoe een brand in een vuurwerkopslag met vergunning kon ontstaan en uiteindelijk tot een explosie van zo’n grote omvang kon leiden. Het NFI en PML voerden het technische onderzoek uit. Het PML nam met name het explosieonderzoek voor zijn rekening en het vaststellen van de classificatie van het vuurwerk. Een aantal conclusies werden getrokken waarbij onder ook de classificatie en het opslagrisico van professioneel vuurwerk en versnipperde kennis en aandacht aan de orde kwamen.  

Defensie gaf het PML vervolgens opdracht om voor alle munitiemagazijncomplexen en vliegbases met munitieopslag in Nederland een Quantitative Risk Analysis (QRA) uit te voeren m.b.t. de externe veiligheid. Hier en daar heeft vervolgens sanering plaatsgevonden in overleg met de plaatselijke overheid.

 

 

Bronnen