2018 Fiscal Year Research-status Report
Diffusion behavior of vapor of the multi-component liquid fuel spill from a storage container
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18K04647
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| Research Institution | National Research Institute of Police Science |
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Principal Investigator |
岡本 勝弘 科学警察研究所, 法科学第二部, 室長 (40356176)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ガソリン / 拡散 / 引火 / 火災 / 漏洩 / リスクマネジメント |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ガソリンは、蒸気圧向上剤として液化石油ガスを添加することにより製造されるため、引火性，燃焼性が極めて高い。また、発生したガソリン蒸気が周囲に拡散することによって、液面から離れた箇所で着火する危険性があり、閉囲空間内で着火した場合には爆発的に燃焼し、多大な損害を引き起こすことが予想される。ガソリン保管場所等におけるリスクマネジメントには、床面に広がる漏洩ガソリンの蒸発拡散性状や着火後に想定される爆発被害の大きさを事前に予測する必要があるが、ガソリンは多成分系燃料であることからその蒸発拡散現象は複雑であり、その蒸発拡散性状を正確に予測することは困難である。
本研究は、多成分系液体燃料であるガソリンの重量蒸発率を蒸発の進行を表す指標としてその物性変化をモデル化することにより、貯蔵容器から漏出したガソリン蒸気の拡散挙動を予測する手法の開発を目的とする。
平成30年度は、販売時期や地域、種別の異なる10種類の自動車ガソリンを試料に選定し、蒸気圧測定及び蒸発速度測定を行った。蒸気圧測定は、蒸気圧ガソリンを自然に蒸発させることにより、重量蒸発率が0～30wt%までの蒸発変性ガソリンを調製し、10～40℃における蒸気圧を測定した。蒸気圧測定結果を解析することによって、任意の温度・蒸発率における蒸気圧予測に必要な蒸気圧定数をそれぞれ導出した。
また、得られた蒸気圧定数を用いて、漏洩等に起因する床面ガソリンの蒸発拡散現象のモデル化を行い、蒸発速度や周辺に形成されるガソリン蒸気濃度を予測するガソリン蒸気拡散モデルを提唱し、実測した蒸発速度やガソリン蒸気濃度との比較を行い、予測モデルの検証を行った。
さらに、予測モデルにより得られたガソリン蒸気濃度から、着火時の爆発圧力を予測し、床面ガソリンによる爆発危険性の評価手法を提案した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1) 当初想定していた成果 本研究で提唱した蒸発拡散モデルの入力データとする目的で、レギュラーガソリン7種類、ハイオクガソリン3種類の蒸気圧測定を行い、ガソリンの蒸発特性データを収集することができた。また、ガソリン漏洩条件にも対応したガソリン蒸発拡散モデルを構築し、ガソリン漏出事故等により床面ガソリンが形成された場合における周囲のガソリン蒸気濃度分布を計算し、その着火危険性を予測した。
(2) 当初想定していなかったが副次的に（あるいは発展的に）得られた成果 ガソリン蒸気拡散モデルによる予測結果を発展させ、閉囲空間内のガソリン蒸気平均濃度から、着火時の最大到達爆発圧力を計算する手法を提案した。これにより、ガソリン漏洩事故におけるリスクマネジメントにおいて、爆発危険性の評価が可能となった。
(3) 当初想定していたが得られなかった成果 ガソリン床面条件については、ガソリン蒸発拡散実験を実施することによって、構築したモデルの妥当性検証を行ったが、漏洩条件については蒸発拡散実験を実施しなかったことから、モデルの妥当性検証を実施するに至らなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年目となる令和元年度は、蒸発拡散モデルにおいて設定した漏洩条件において、ガソリンの蒸発拡散実験を実施し、ガソリン蒸気濃度分布の経時変化を測定し、蒸発拡散モデルによる予測結果と比較することによって、蒸発拡散モデルの妥当性検証を行う。ガソリン蒸気拡散実験の実施については、研究協力者の市川俊和及び仲川政宏が担当する。
令和2年度以降は、漏出ガソリン蒸気の拡散モデルの検証を引き続き行うともに、CFDを用いた拡散挙動予測手法についての検討も行う。CFDによる予測手法については、妥当性の検証を行いながら、試行錯誤法により最適な計算条件を決定する。
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| Causes of Carryover |
爆発危険性評価の検討を優先して実施したことから、当初計画で予定していた漏洩条件でのガソリン蒸気拡散実験を実施しなかった。これにより、平成30年度に購入を予定していた解析用パソコン及びガソリン蒸気濃度計を購入しなかったため、次年度使用額が生じることになった。
令和元年度は、次年度使用額を用いて、前年度に未執行であった解析用パソコン及びガソリン蒸気濃度計を購入する予定である。翌年度分として請求した助成金1,400千円については、解析用ソフト購入費として200千円、研究成果発表用の国内旅費・外国旅費としてそれぞれ200千円、400千円、ガソリン蒸発拡散実験にかかる消耗品費として500千円、英文論文執筆時の英文校閲費用として100千円を支出する予定である。
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