Možnosti modelace rozptylu a šíření těžkého plynu v rámci chemických havárií

Abstract

Disertační práce je zaměřena na tématiku softwarových modelací úniku, šíření a disperze nebezpečných chemických látek a směsí ve formě těžkých plynů v atmosféře. Jejím předmětem je vymezení problematiky chemické bezpečnosti s bližším zaměřením na softwarové modelace uvedeného jevu a validitu jejich výstupů i využitelnosti v daném tématu. Cílem práce je na základě realizovaného výzkumu v rámci projektu DEGAS, na který je práce navázána, stanovení doporučení různého charakteru pro využití výstupů softwarových modelací v oblasti chemické bezpečnosti a ochrany obyvatelstva. Pro účely práce jsou stanoveny čtyři dílčí cíle a tři hypotézy. Teoretická část práce je zaměřena na komplexní vymezení problematiky chemické bezpečnosti, včetně možných havarijních projevů úniku nebezpečných chemických látek a směsí. Dále na vymezení těžkého plynu, způsobu jeho šíření v prostředí a faktorů, které tento proces ovlivňují. Následně jsou analyzovány možnosti softwarové modelace šíření a disperze těžkých plynů v atmosféře, různé matematické modely a přístupy, jejich limity, vstupní parametry modelací a příklady softwarových nástrojů. Praktická část práce je zaměřena na experimentální šetření, které bylo realizováno v rámci projektu DEGAS a jeho hlavní výstup, kterým bylo vytvoření stejnojmenného modulu pro modelaci šíření a rozptylu těžkých plynů v atmosféře, který je součástí expertního softwarového nástroje TerEx. Tato část práce je dále zaměřena na analýzu validity výsledků softwarových modelací úniku nebezpečných chemických látek a směsí ve formě těžkého plynu prostřednictvím modelace dopadů vybraných chemických havárií. Výsledky modelací vytvořených prostřednictvím modulu DEGAS a softwarového nástroje ALOHA, který byl v tomto případě použit jako referenční, jsou komparovány navzájem a s reálnými dopady havárií. Na základě výsledků realizovaného výzkumu je stanovena série doporučení k využití softwarových modelací daného jevu v oblasti chemické bezpečnosti, ochrany obyvatelstva a řešení chemických havárií pro podporu stanovení adekvátních opatření.

The dissertation thesis is focused on the topic of software modeling of the release, spread and dispersion of dangerous chemical substances and mixtures in the form of heavy gases in atmosphere. Its subject is the definition of the issue of chemical safety with closer focus on software modeling of the mentioned phenomenon and the validity of their outputs and usability in the given topic. The aim of the work is, on the basis of the research carried out within the DEGAS project to which the thesis is linked, the establishment of recommendations of a different character for the use of the outputs of software modeling in the field of chemical safety and population protection. Four sub-goals and three hypotheses are set for the purposes of the thesis. The theoretical part of the thesis is focused on a comprehensive definition of the issue of chemical safety, including possible emergency manifestations of the release of dangerous chemical substances and mixtures. Furthermore, on the definition of heavy gas, the process of its spread in the environment and the factors that influence this process. Subsequently, the possibilities of software modeling of the spread and dispersion of heavy gases in atmosphere, various mathematical models and approaches, their limits, input parameters of modeling and examples of software tools are analyzed. The practical part of the thesis is focused on the experimental research that was carried out within the DEGAS project and its main output, which was the creation of the eponymous module for modeling the spread and dispersion of heavy gases in atmosphere, which is part of the TerEx expert software tool. This part of the thesis is further focused on the analysis of the validity of the results of software modeling of the release of dangerous chemical substances and mixtures in the form of heavy gas through impact modeling of selected chemical accidents. The results of the modeling created using the DEGAS module and the ALOHA software tool, which was used as a reference in this case, are compared with each other and with the real impacts of the accidents. Based on the results of the research carried out, a series of recommendations for the use of software modeling of the given phenomenon in the field of chemical safety, population protection and solving chemical accidents is established to support the determination of adequate measures