פיצוץ אד מתפשט של נוזל רותח

פריצת מיכל של גז דליק והלהבה שפרצה לאחר הפיצוץ. הפיצוץ נוצר מירידת הלחץ ורתיחה מהירה

פיצוץ אד מתפשט של נוזל רותח (פאמנ"ר; אנגלית: BLEVE ;Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion) הוא פיצוץ הנגרם בעקבות תהליכים מהירים מאוד של רתיחת נוזל והתפשטות מהירה של האדים הנוצרים. תופעה זו מהווה סיכון חמור במתקנים בהם נמצאים חומרים "מונזלים בלחץ" (חומרים המופיעים כגזים בתנאי הסביבה, ומאוחסנים תחת לחץ כנוזלים)^[1].

תופעה זו היא למעשה "פיצוץ פיזיקלי" עקב מעבר פאזה מהיר ויצירת אדים ללא שינוי בהרכב החומר. זאת לעומת, "פיצוץ כימי" בו גזים נוצרים עקב פרוק החומר, ריאקציה כימית ושחרור אנרגיה.

תרחיש יצירת פיצוץ זה אינו מוגבל לחומרים דליקים, ולנוכחות בערה בפריצה. זאת, אף כי תרחיש זה יוחס בעבר לחומרים דליקים, בהם ברוב המקרים הנוזל הדליק מוצת ליצירת "כדור-אש" (Fireball).

הגדרה

על פי ההגדרה של "המרכז לבטיחות בתהליכים כימיים" (CCPS) של האגודה האמריקאית להנדסה כימית (AIChE), פאמנ"ר (BLEVE) הוא שחרור פתאומי לאטמוספירה של כמות גדולה של נוזל המצוי בחימום יתר ובלחץ גבוה ^[2]. שחרור שכזה יכול להתרחש עקב כשל כולל של מיכל בו מאוחסן חומר המונזל בלחץ. כתוצאה מהשחרור והחשיפה ללחץ הנמוך, הנוזל מבזיק (flash) -רותח עקב ירידת לחץ.

האד הנוצר מתפשט במהירות ליצירת גל הלם והעפת שברים ורסיסים מהמיכל. במקרה של חומר דליק, יכול להיווצר בעקבות זאת "כדור אש" ופיצוץ אדים הדליקים (vapour cloud explosion, VCE).

מנגנון ההיווצרות

פריצת המיכל בפאזת האדים

בתסריט סטנדרטי של הערכת סיכונים, מיכל המכיל גז מונזל בלחץ כושל ותכולתו נחשפת ללחץ הסביבה הנמוך יחסית.

כשל המיכל

המיכל כושל עקב פגיעה פיזית או עקב חשיפתו למקור חום חזק המחליש את חוזק הדופן. דוגמה למקור חום שכזה היא אש הפורצת בסביבת המיכל ומחממת את תכולתו ומחלישה את הדופן.

במקרה של כשל מחימום, דופן המיכל בחלקו העליון, החשופה לפאזת האדים העליונה, מתחממת מאוד כיוון שהאדים בחלק העליון אינם יכולים לקרר את הדופן כמו בנוזל שבחלק התחתון. עקב החום הרב והלחץ הגבוה במיכל, נחלשת הדופן והמיכל כושל בחלקו העליון.

חשיפה ללחץ נמוך

בהיווצרות כשל של המיכל, הנוזל נחשף באופן פתאומי ללחץ הסביבה. נוזל מצוי עתה בטמפרטורה הגבוהה מטמפרטורת הרתיחה בלחץ הנתון- מצב של "חימום יתר". במקרה של חימום יתר גבוה, הנוזל חסר אזורים בדפנות בהם בועות יכולות להיווצר, "אתרי גירעון", והרתיחה מתבצעת בפתאומיות ובצורה מהירה מאוד בנפח הנוזל.

רתיחה והתפשטות מהירים

היווצרות האדים המהירה בנפח הנוזל והתפשטותם כנגד אוויר הסביבה, גורמת לדחיקה מהירה של האוויר. התפשטות במצב זה יכולה להיות בצורה חריפה ואלימה במהירות הגבוהה ממהירות הקול ליצירת גל של קפיצת לחץ חדה באוויר: גל הדף (blast wave) כסוג של גל הלם.

רקע היסטורי

מקרה מפורסם של הפאמנ"ר אירע החוות הגז במקסיקו סיטי: אסון סן חואן איקסוואטפק. בתאריך 19 בנובמבר 1984 התרחשה שרפה גדולה במסוף של גז פחמימני מעובה-- (גפ"ם, גז בישול LPG). החום הרב בבעירה גרם לבקיעת המיכלים וחשיפת החומר ללחץ נמוך. התרחשו סידרה של פיצוצים שגרמו ל-600 הרוגים 7,000 פצועים. נרשמו תשעה פיצוצי פאמנ"ר שהשמידו את המתקן. האסון נחשב לאחד האסונות הסביבתיים הקשים בהיסטוריה.

הערכת עוצמת הפיצוץ

חישובי סיכון מתרחיש זה נעשים בעזרת חישוב האנרגיה האצורה במיכל והשוואתה לסיכון הנובע מפיצוץ TNT בה משתחררת אותה אנרגיה: שקול TNT ^[3]

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא פיצוץ אד מתפשט של נוזל רותח בוויקישיתוף

• סרטון המתאר את התופעה.
• . Pinhasi, G.A., Dahan, Y., Dayan A. and Ullmann, A, "BLEVE- Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion: Simulation and Risk Analysis", International Preparedness & Response to Emergencies & Disasters: IPRED conference, Tel Aviv, Israel, 11-14.1.2010. (אורכב 16.12.2015 בארכיון Wayback Machine).

הערות שוליים

1. שפירא, עדי (2012) "מודל הערכת סיכונים עקב פריצת חומר קריאוגני רעיל, מקרה מבחן: מכל האמוניה בחיפה", עבודה לתואר שני, בית הספר ללימודי הסביבה ע"ש פורטר, אוניברסיטת תל אביב, (בשיתוף עם אוניברסיטת אריאל)
2. Abbasi T. and Abbasi S.A. (2007) "The boiling liquid expanding vapour explosion (BLEVE)", J. of Hazardous Materials., 141, 489–519.
3. Pinhasi, G.A., Dayan, A. and Ullmann, A., (2007) “1D Plane Numerical Model for Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion (BLEVE)". Int. J. Heat Mass Transfer, 50, pp. 4780-4795.