Publications Repository - Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf

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Ereignis an der Versuchsanlage TOPFLOW-Heißstrang des Forschungszentrums Dresden - Rossendorf

Kryk, H.; Hessel, G.; Beyer, M.; Carl, H.; Hampel, U.; Strobel, H.
Zur Untersuchung von Zweiphasenströmungen in horizontalen Geometrien wurde am FZD eine neue Versuchsanlage aufgebaut. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Druckbehälter mit einem Schnellverschlussdeckel, einer Umluftkühlung sowie einer Kompressorenanlage. Bei einem Test der Wärmeisolierung der Testsektionen kam es zu einem Brand im Druckbehälter. Der damit verbundene Temperatur- und Druckanstieg im Behälter führte zum Abriss der zum Sicherheitsventil führenden Leitung. Personen kamen nicht zu Schaden. Im Zuge der Brand-Ursachenermittlung wurden vom FZD und dem Institut Fresenius u.a. thermische und chemische Analysen des neuen und havarierten Isoliermaterials (Polysiloxan-Schaum) sowie Pyrolyseuntersuchungen mit Gasanalysen durchgeführt. Im Ergebnis der Untersuchungen wurden brennbare Substanzen identifiziert (z.B. niedermolekulare zyklische Siloxane), die bei thermischer Belastung des Isoliermaterials innerhalb der Polysiloxanschaum-Poren entstehen und bei Kontakt mit Luftsauerstoff ein zündfähiges Gemisch bilden können. Ausgegangen wird von einer lokalen Anreicherung brennbarer Substanzen im Isoliermaterial und einer Zündung vorzugsweise am heißesten Anlagenteil. Begünstigt wurde der Zündprozess durch die druckbedingte Herabsetzung der Zündtemperatur, die temperaturbedingte Verringerung von Sauerstoffgrenzkonzentration und UEG sowie der Präsenz eines Platin-Katalysators. Die Brandausbreitung über die gesamte Oberfläche des Isolationsmaterials erfolgte durch Erhitzung umliegender Isolationsmaterial-Bereiche durch Wärmeleitung und Konvektion, Reaktionsbeschleunigung durch Erwärmung unter Bildung weiterer brennbarer Stoffe in den umliegenden Isoliermaterial-Bereichen sowie wärmebedingten Transport der Substanzen an die Oberfläche des Materials. Zur Verhinderung weiterer Störfälle erfolgte ein Austausch des Polysiloxan-Schaumes durch ein anorganisches Isoliermaterial, welches vor dem Einsatz thermischen und chemischen Analysen unterzogen wurde. Da der Einsatz von organischen Substanzen im weiteren Versuchsbetrieb nicht ausgeschlossen werden kann, ist weiterhin eine Anlage zur Inertisierung des Druckbehälters mit Stickstoff geplant.
  • Lecture (others)
    DECHEMA/GVC-Arbeitsausschuss "Sicherheitsgerechtes Auslegen von Chemieanlagen", 22.-23.11.2006, Lampertheim, Germany

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Publ.-Id: 8949