2018 Fiscal Year Annual Research Report
Identification of the explosive product of titanium and nitric acid, and development of the procedure to prevent explosions
| 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, 主任研究員 (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 – 2019-03-31
|
| Keywords | 爆発災害防止 / チタン / 硝酸 / 薄膜剥離工程 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
予備実験で明らかとなっている条件などを参考にして，Ti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，成功しなかった．そこで，Ti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成長とその破壊による新生面の露出・反応に焦点を当てて，Ti，Ag，Ni及びAlから成る積層薄膜と硝酸を共存させた反応系について，密閉ガラス反応容器を用いた溶解実験，熱分析，走査型電子顕微鏡－エネルギー分散型X線分析（SEM-EDS）を行った．密閉ガラス反応容器による溶解試験の結果，窒素酸化物（NOx）発生時に発熱が増大するとともに，Agの溶解量が増大するとNOxが低温で発生する傾向が見られ，Agの存在が暴走反応と関係している可能性が高いと考えられた．また，示差走査熱量測定（DSC）により発熱挙動を確認した結果，金属薄膜と硝酸の重量比がおよそ1:1～2:1の範囲でスパイク状の急激な発熱を示した．また，積層薄膜を積層面に沿って分割した薄膜と硝酸を共存させた試料については，硝酸と積層薄膜の重量比率が1:1であるにもかかわらず急激な発熱を示す試料と示さない試料が存在した．それらの分割した積層薄膜の分析をSEM-EDSによって行ったところ，急激な発熱を示さなかった試料は，Alが多く，Agが少なかった．また，Agが存在した上でTiが多い方が，急激な発熱が生じやすかった．さらに，金属薄膜とAgイオンを含む硝酸との反応の発熱挙動を測定した結果，Alと共存したときは発熱が早く出現した一方，Ni及びTiはAgイオンの存在で発熱が早く出現しなかった．以上の検討から，金属薄膜の硝酸中での暴走反応は，反応系内のAgの存在によって，Alの溶解が加速することによる可能性が高いと考えられる．また，Tiの硝酸溶液中の自然電位は高いことから，Alとの接触によってAlから電子を奪い，Alの溶解を加速すると考えられる．
|
