チタンと硝酸との反応による爆発性物質の同定及び安全取扱技術の確立

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K01239
• Research Institution: National Institute of Occupational Safety and Health,Japan
• Principal Investigator: 佐藤 嘉彦 独立行政法人労働者健康安全機構労働安全衛生総合研究所, 化学安全研究グループ, 研究員 (60706779)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松永 猛裕 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 安全科学研究部門, 上級主任研究員 (30192751) ; 秋吉 美也子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 安全科学研究部門, 主任研究員 (50274551) ; 岡田 賢 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 安全科学研究部門, 主任研究員 (80356683)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 爆発災害防止 / チタン / 硝酸 / 薄膜剥離工程

Outline of Annual Research Achievements

近年連続して発生し，今後頻発する恐れがあるチタン薄膜を硝酸で処理する薄膜剥離工程での爆発災害を防止し，労働安全のさらなる向上に貢献することを目的として，本研究では，チタン薄膜と硝酸で処理する過程での爆発の原因になると考えられるチタンと硝酸の反応による爆発性生成物を同定する．また，生成した爆発性物質について，安全な取り扱いの指標となる刺激に対する感度及び爆力を把握する．さらに，チタン及び硝酸溶液の組成による影響を明らかにし，爆発性物質が生成せず，安全に取り扱える範囲を確定する．
今年度は，去年度と同様にこれまでの予備実験で明らかとなっている条件や，爆発事故時の取り扱い条件を参考にして，チタンと硝酸との反応による爆発性生成物を合成することを試みたが，合成に成功しなかった．そこで，チタンと硝酸との反応による発火機構の1つと考えられる不動態被膜の破壊による新生面の露出・反応による発火に焦点を当てて，チタン，銀，ニッケル及びアルミニウムから成る積層薄膜と硝酸とを共存させた加熱試験を実施した．現在のところチタンの発火は確認されていないが，チタンのみが残存し，その他の金属はすべて溶解することを確認した．これは，薄膜の切断面等から硝酸が侵入し，チタン以外の金属を溶解させたことを示している．このことから，チタン以外の金属の溶解によりチタンの不動態被膜が成長していない面が露出し，薄膜の周りの物理的・化学的な条件によっては発火に至る可能性が考えられた．これは，チタンが原因となる爆発災害を防止するための適切な対策を講ずる際の基盤となる知見となる．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

現在までに，チタンと硝酸との反応による発火機構が複数あることを明らかにするとともに，チタン薄膜が硝酸処理時に発火に至る過程に関する重要な知見を得たが，実際の発火を確認するには至っておらず，進捗はやや遅れている．

Strategy for Future Research Activity

爆発生成物の合成が困難と思われるため，近年発生した事故例における条件である，チタンを含む薄膜と硝酸を共存させての加熱条件におけるチタンの発火条件を明らかにする．硝酸溶液の組成やチタンの組成，加熱条件や金属と硝酸の存在比等のパラメータを変動させたときのチタンの発火の有無を探索し，チタンと硝酸との反応で発火に至らない条件を明らかにする．

Causes of Carryover

チタンと硝酸との反応による爆発性生成物の合成に成功できていないことから，生成物の同定に関する分析を実施する際の費用が次年度に繰り越された．

Expenditure Plan for Carryover Budget

爆発生成物の合成が困難と思われるため，近年発生した事故例における条件である，チタンを含む薄膜と硝酸を共存させての加熱条件におけるチタンの発火条件を明らかにするための実験を優先的に行う予定である．