シミュレーションを用いた火災時における施設内の一酸化炭素濃度推計に関する研究

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K04648
• 研究機関: 科学警察研究所
• 研究代表者: 本間 正勝 科学警察研究所, 法科学第二部, 室長 (90356220)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 火災 / シミュレーション / 一酸化炭素

研究実績の概要

近年の建物施設の防耐火性能の向上、法医学の一酸化炭素中毒死判定技術の向上などにより、火災に伴う一酸化炭素中毒死の割合が増加してきている。そのため、一酸化炭素中毒により死に至った経緯を明らかにする必要性が高まっているが、火災鎮火後の現場調査時には、火災時に大量に発生した一酸化炭素は残存していない。そこで本研究では、火災シミュレーションを活用することにより、一酸化炭素濃度の分布状況を施設内において広域的に可視化し、検証可能とすることを目的とする。
平成30年度は、まず一定の発熱速度で燃焼する火源用のガス燃焼装置を構築・整備した。次いで、開口部を設けた箱形容器内に火源用ガス燃焼設置し、火源や開口部を変化させることにより換気条件を変えた実大規模の燃焼実験を行った。これら燃焼実験中に、ガス濃度計を用いて一酸化炭素濃度等のデータ収集を行い、一酸化炭素濃度の生成モデル構築に必要なパラメーターの要因抽出を行った。
令和元年度は、箱形容器を用いて火源や換気条件を大幅に変化させた追加の実大規模実験を行い、一酸化炭素の生成が大きく変化する状況を把握すると共に、火災シミュレーションを用いてこれら一酸化炭素生成状況の再現性について検討を行った。この結果、換気支配型などの燃焼形態の違いが、一酸化炭素濃度の実測値に大きく影響していることが明らかになったため、火災シミュレーションにおいて燃焼形態の違いを考慮した一酸化炭素生成モデルを構築することで、実測値に近い一酸化炭素濃度がシミュレーション再現される新たな知見を得た。
令和2年度は、火災シミュレーションのプログラミングコードを改良し、コンパイル実行により、新たな火災シミュレーションを開発する環境を整えた。また、昨年度行った燃焼実験で得られた知見を基に、シミュレーションの一酸化炭素生成モデルの高度化に取り組んだ。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

令和2年度は、新型コロナウイルス感染拡大防止対策により、出勤抑制が課されるなどの影響により、特に多くの人数にて行う燃焼実験の実施において研究の進捗に遅延が生じた。

今後の研究の推進方策

新型コロナウイルス感染症対策が今年度も引き続き行われることを考慮し、実大規模実験については既存実験をも効果的に活用して新たに開発するシミュレーションモデルの検証を進め、実際の火災シーンで本研究の成果が広く利活用できるよう研究を進展させていく予定である。これら研究実施に際し、研究協力者の柏木伸之、平林学人、藤本順平、山崎宏樹の協力のもと実施する予定である。

次年度使用額が生じた理由

令和２年度は、研究成果を海外で行われる国際学会で発表する予定であったが、新型コロナウイルスの影響によりこの国際学会が中止になり、旅費・学会参加費の執行残が生じた。また、同影響により一部実験用の消耗品が入手できない状況が続いた。令和3年度は、これらの影響が緩和され次第、学会参加費・旅費、消耗品費として使用する計画である。