9. DIMENSIONERING MED HÄNSYN TILL BRAND
9.4 Brand som följd av annan utvändig olyckshändelse
Såsom redan angivits i avsnitt 9.1.3 kan brand som följd av annan utvändig olyckshändelse be- höva beaktas. Hur sådana bränder kan utvärderas sammanfattas i Figur 9.2 och beskrivs kortfat- tat nedan med fokus på termisk och mekanisk verkan av brand och på brandteknisk dimension- ering av byggnader. Processen är en modifierad variant av den process som redovisas i avsnitt 2.4.1 av IAEA DD1087 [26].
Som indata till branddimensioneringen behövs information om vilken skada på byggnaden som den inledande händelsen (till exempel påflygningen) har orsakat och vilken brandbelast- ning som kan uppstå på grund av olyckshändelsen (till exempel på grund av frigjort flyg- bränsle). Till skillnad från bränder behandlade i de föregående avsnitten så skiljer vi här mel- lan kortvarig inverkan av ett eldklot (till exempel på grund av antändning av plötsligt frigjort flygbränsle vid en påflygning) och en långvarig brand (till exempel orsakad av antändning av en ansamling av frigjort flygbränsle). Skada på byggnaden kan till exempel uppstå på grund av en tryckvåg, av splitter, eller av missiler genererade i samband med den inledande olyckshändelsen (till exempel påflygning). Skadan kan utgöras av reduktion av byggnadens bärförmåga och av dess brandavskiljande funktion, eller av skada på byggnadsdelar, öpp- ningar, genomföringar, ventilation och luftintag så att spridning av brännbart material (till exempel flygbränsle), rök och giftig gas in i byggnaden ej med säkerhet kan förhindras. Om byggnaden har ett yttre skal som kan motstå den inledande olyckshändelsen och samti- digt förhindrar spridning av brännbart material in i byggnaden så kontrolleras om det yttre skalet kan motstå brandbelastningen eller ej. Kan den det så begränsas betydligt brandens möjlighet att påverka invändig utrustning som är viktig för strålsäkerheten. Emellertid måste till exempel kontrolleras om det yttre skalets deformationer samt dess invändiga yttempera- turer orsakad av branden kan äventyra invändig utrustning.
Om branden kan sprida sig in i byggnaden genomförs en kontroll av de påverkade invändiga brandcellernas motståndsförmåga mot en brand orsakade av den sammantagna effekten av inträngande brännbart material och det invändiga brännbara material som fanns i brandcel- lerna redan före olyckan. Vidare bör hänsyn tas till sekundära antändningsmöjligheter. Denna del av processen itereras tills dess det visats att fortsatt brandspridning till någon angränsande brandcell ej längre kan ske. När brandspridningens omfattning är känd kan sedan brandens inverkan på utrustning viktig för strålsäkerheten utvärderas.
I det följande behandlas speciella frågeställningar relaterade till de inledande olyckshändelserna explosion och påflygning för vilka brand i kapitel 4 har specificerats som en möjlig direkt följd av händelsen. Såsom redan diskuterats ovan kan vid påflygning, som en följd av frigjort flyg- bränsle, ett eldklot samt en brand med längre varaktighet uppstå. Motsvarande brandfenomen kan även uppstå vid en yttre explosion.
Start
Dimensionerande brand- belastning, utvändig brand
Kan branden sprida sig in i bygganden?
Slut Utvärdera den yttre brandens inverkan
Fysisk skada på byggnaden orsakad av olyckshändelsen
Utvärdera den yttre barriärens motståndsförmåga
Utvärdera de invändiga brandcellerna som påverkas med
hänsyn även tagen till invändigt brännbart material
Utvärdera inverkan på system, strukturer och komponenter Utvärdera de inre barriärernas
motståndsförmåga Ja
Kan branden sprida sig vidare i
byggnaden? Ja Finns det sekundära antändnings- källor? Nej Nej Ja Nej
Figur 9.2 – Flödesschema, utvärdering av utvändig brand orsakad av annan olyckshän- delse (från [5], modifierad).
9.4.2 Brandbelastning 9.4.2.1 Eldklot
Ett eldklot kan uppstå på grund av antändning av plötsligt frigjorda brännbara vätskor eller gaser. Exempel på händelser som kan generera ett eldklot är rämnande trycksatta bränsletankar och påflygning med frigjort flygbränsle som följd.
Konsekvenserna för en byggnadsdel av ett eldklot kan principiellt bestämmas på följande vis: - Bedöm massan M (kg) hos det bränsle som ingår i eldklotet.
- Beräkna eldklotets diameter D (m). - Beräkna eldklotets varaktighet td (s).
- Beräkna värmestrålningens emissivitet E (kW/m2).
- Beräkna den infallande värmestrålningens värmeflöde till byggnadsdelen , (W/m2).
- Beräkna termisk och mekanisk verkan.
I avsnitt 2.4.3.1 av IAEA DD1087 [26] anges ekvationer och rekommenderade värden för att beräkna värmeflödet till en byggnadsdel enligt ovanstående beskrivning. Notera att metoden förutsätter att värmeöverföringen via konvektion i sammanhanget är försumbar.
9.4.2.2 Brand på grund av ansamlat bränsle
Frigjort bränsle i flytande form, till exempel som följd av en explosion eller en påflygning, kan ansamlas och efter en antändning ge upphov till en brand med längre varaktighet. Brandens var- aktighet beror naturligtvis på hur mycket bränsle som ansamlats.
Konsekvenserna för en byggnadsdel av en brand med längre varaktighet på grund av ansamlat bränsle kan principiellt bestämmas på följande vis:
- Bedöm massan M (kg) hos det bränsle som ansamlats.
- Beräkna bränsleförbränningshastigheten (kg m-2 s-1) med hänsyn tagen till strål-
ningseffekter.
- Beräkna brandens varaktighet tp (s).
- Beräkna flamlängden Hf (m).
- Beräkna flamytans emissivitet E (kW/m2).
- Uppskatta den maximala genomsnittliga gastemperaturen Tmax (C) med tillhörande
konvektiv värmeöverföringskoefficient hc (kW/m2K).
- Beräkna det totala värmeflödet som summan av konvektivt flöde och infallande värme- strålningsflöde till byggnadsdelen, inkluderande en säkerhetsfaktor.
- Beräkna termisk och mekanisk verkan.
I avsnitt 2.4.3.2 av IAEA DD1087 [26] anges ekvationer och rekommenderade värden för att beräkna värmeflödet till en byggnadsdel enligt ovanstående beskrivning.
9.4.3 Dimensionering
Dimensioneringen av påverkade betongkonstruktioner med hänsyn till utvändig brand som följd av annan olyckshändelse kan i princip genomföras på motsvarande sätt som för andra bränder, se avsnitt 9.2 och 9.3. I många fall måste avancerade beräkningsmetoder tillgripas. En viktig fråga är då att ta hänsyn till den fysiska skada på byggnaden som den inledande händelsen (ex- plosionen eller påflygningen) har orsakat. Om denna påverkan utgörs av stöt- eller impulslaster kan anvisningarna i kapitel 8 tillämpas för bedömning av eventuella skadors omfattning. Notera att i IAEA NS-G-1.5 [24] paragraf 5.16 anges att avskiljande bärverk av betong ska ha en minsta tjocklek av 0,15 m för skydd mot utvändig brand, vilket enligt [24] motsvarar en stan- dardbrand med en varaktighet av 3 timmar.