| 研究課題/領域番号 |
15K01239
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| 研究機関 | 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 |
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研究代表者 |
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)
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| 研究分担者 |
松永 猛裕 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 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, エネルギー・環境領域, 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, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80356683)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 爆発災害防止 / チタン / 硝酸 / 薄膜剥離工程 |
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| 研究実績の概要 |
今年度は，去年度に引き続き，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成長とそ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するとともに，その積層薄膜と硝酸との重量比率を変化させたときの熱挙動の変化を示差走査熱量計（DSC）により測定した．
現在のところチタン試験片の発火は確認できていないが，DSCでの測定によって，硝酸と薄膜の重量比率が1:1～1:2の条件で急激な発熱を示すことを確認した．この急激な発熱は，測定条件が同一であるときにも異なる温度で確認されることがあり，化学的な要因だけでなく，物理的な要因が存在することが示唆された．また，積層薄膜を積層面に沿って分割した試料と硝酸とを共存させた試料をDSCで測定したところ，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走査型電子顕微鏡－エネルギー分散型X線分析装置（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，アルミニウムの重量分率が大きく，銀の重量分率が小さいことが分かった．さらに，アルミニウムとそれ以外の金属（チタン，銀，ニッケル）は比較的分離して存在していることを確認した．このことから，チタンと密着して存在していた銀が溶解することによってチタンの不動態被膜が成長していない面が露出し，酸化力の高い硝酸と接触することによって急激な反応が生じ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．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
現在までに，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．
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| 今後の研究の推進方策 |
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．DSCによる測定で急激な発熱を示した積層薄膜と硝酸の条件を基に，スケールアップした試験での試験条件を検討し，スケールアップ試験で同様の現象が生じるかを確認するとともに，その急激な発熱が発火につながるかを確認する．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
積層薄膜と硝酸との共存物で生じる急激な発熱が発火につながるかを実証するためのスケールアップした試験を実施する際の費用が次年度に繰り越された．
既に急激な発熱が生じる条件がDSCによる測定で明らかとなっているため，その条件を基にスケールアップ試験の条件を確定し，試験を実施する予定である．
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