2019 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、引火性，燃焼性が極めて高い液体燃料であり、加えて、揮発性も非常に高いため、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、調整した蒸発変性ガソリンの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、床面ガソリンの蒸発拡散現象のモデル化を行うことによって、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。
令和元年度は、ガソリンが貯蔵容器等から漏洩した場合に適用可能な蒸発拡散モデルを提唱した。また、ガソリンの床面漏洩実験を実施し、ガソリンの床面への漏洩性状を観測するとともに、漏洩ガソリンの蒸発拡散実験及び着火実験を実施し、蒸発拡散モデルによる予測結果との比較を行うことによって、提唱モデルの検証を行った。
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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 昨年度までに提唱したガソリン蒸発拡散モデルを発展させ、ガソリン漏洩時に適用可能なモデルを開発することによって、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することができた。さらに、ガソリンの床面漏洩実験を実施し、ガソリン漏洩条件における蒸発拡散挙動及び着火実験結果と比較することによって、提案モデルの妥当性を検証できた。
(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 平滑床面に対するガソリン漏洩実験を実施することによって、当初予測しているよりもガソリンが広い範囲に広がる（液厚が小さくなる）ことが判明したことから、この結果をもとにガソリン漏洩時の蒸発拡散モデルによる予測を行ったところ、漏洩時にはこれまで予測していた以上にガソリン蒸発速度が増大し、より危険性が高まることが明らかとなった。
(3) 当初想定していたが得られなかった成果 ガソリンの漏洩速度が小さい範囲では、蒸発速度に対する拡散速度の優位性が低下するために、提唱したガソリン蒸発拡散モデルの妥当性が低下することが想定されるため、漏洩実験と予測結果の比較による検証が必要であると考えていたが、購入したチューブポンプの能力では、漏洩速度を毎分50mL以下とした場合に、安定的にガソリン漏洩を再現することができず、低漏洩速度条件での提案モデル妥当性検証が行えなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
3年目（最終年度）となる令和2年度は、引き続きガソリン漏洩条件における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。
さらに、提案した蒸発拡散モデルを実務に適用することを見据えて、CFD技術を用いた拡散挙動予測手法についての検討も行う。CFD技術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。
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、柏木伸之及び藤本純平が担当する。
本年度は、3年間の研究期間の最終年度であることから、Fire & Materials 2021（2021年2月開催）及び国際火災科学安全シンポジウム（2021年4月開催）での発表を行うとともに、本研究を通じて得られた知見を整理し、論文化を目指す。
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| Causes of Carryover |
2020年4月に開催予定であった国際火災科学安全シンポジウムが新型コロナウイルス感染症拡大の影響により、1年後に延期となった。これにより、学会参加費及び海外出張旅費が未執行となり、次年度使用額が生じたものである。
令和2年度については、次年度使用額を延期された学会への参加にかかる海外旅費に充てる予定である。翌年度分として請求した助成金1,100,000円については、小型チューブポンプ購入費として200千円、研究成果発表用の国内旅費・海外旅費としてそれぞれ200千円、400千円、漏洩ガソリン蒸発拡散実験にかかる消耗品費として200千円、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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