Simple source description for dense gas releases

CT-Analyst® er et operasjonelt verktøy for spredningsprediksjon i urbane miljøer. Det gir meget raske prediksjoner av fareområder etter utslipp av farlige stoffer, og en versjon av CT-Analyst er utviklet for Oslo og blir brukt operasjonelt. CT-Analyst er i utgangspunktet utviklet for å gi prediksjoner for spredning av nøytrale gasser, det vil si gasser med samme tetthet som luft. En del kjemikalier har imidlertid en tetthet som er høyere enn tettheten til luft (tunge gasser) og disse gassene kan ha et spredningsmønster som skiller seg fra nøytrale gasser. Tunge gasser transporteres oppover i mindre grad enn nøytrale gasser og holder seg i større grad langs bakken der den kan spres nokså uavhengig av den generelle vindretningen. En tung gass vil dermed typisk gi en gassky som er mindre utstrakt i vertikal retning og mer utstrakt i horisontal retning enn en nøytral gassky. Etter hvert som gassen transporteres vekk, vil den tynnes ut med luft og oppføre seg mer som en nøytral gass.

Vi forslår en enkel metode for å ta hensyn til tunggasseffekter i CT-Analyst: å øke den romlige utstrekningen av kilden i horisontal retning. Tanken er at den økte utstrekningen i horisontalplanet gjør rede for den økte spredningen sidelengs og oppvinds ved tunggassutslipp, spesielt i urbane områder.

Vi har gjennomført en serie numeriske simuleringer av utslipp av noen alminnelige tunge gasser, ved hjelp av såkalte LES-simuleringer ("large eddy simulations"), med formål å bestemme hvor mye den romlige utstrekningen bør økes for å ta hensyn til tunggasseffekter. Forholdet mellom størrelsen av den resulterende gasskyen og størrelsen på kilden er brukt til å gi en tommelfingerregel om at tunggasseffektene til en viss grad kan inkluderes ved å øke kildestørrelsen med en faktor 5–6.

Dernest har vi gjennomført numeriske simuleringer av utslipp og spredning av en nøytral og en tung gass i et urbant område med den samme LES-metodologien. Vi har også gjennomført CT-Analyst-beregninger med kilde med standardstørrelse og med forstørret kilde. Resultatene herfra indikerer at å øke kildestørrelsen i CT-Analyst kan bidra til å ta hensyn til tunggasseffektene i nærområdet. Arealet som dekkes av den tunge gassen i disse tilfellene er imidlertid større enn det som ble indikert med øyeblikksutslippene. Resultatene fra fullskalasimuleringene indikerer at en økning av kildestørrelsen med en faktor på omlag 5–10 kan være passende. Årsaken til forskjellen kan dels være at bygningene og terrenget i fullskalasimuleringene har en innflytelse på spredningsmønsteret. En annen årsak kan være at fullskalasimuleringene er gjort med et kontinuerlig utslipp over 15 minutter i stedet for et øyeblikksutslipp.