| 研究課題/領域番号 |
19K15249
|
|---|
| 研究機関 | 横浜国立大学 |
|---|
研究代表者 |
塩田 謙人 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 特任教員(助教) (30827837)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
|
| キーワード | イナーティングシステム / 限界酸素濃度 / リスク / 毒性ガス |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，「限界酸素濃度以下のイナーティングシステムにおける新規リスク管理手法」である。可燃性ガスを取扱うプロセスでは，通常イナーティングシステムとして，不活性ガスを導入し酸素濃度を0にし，燃焼の三要素の燃料，支燃性ガス，着火源の支燃性ガスを無くすことで火災・爆発の危険性を取り除いている。酸素濃度を限界酸素濃度(LOC)以下にすることで火災・爆発の危険性を小さくしている。LOCは燃料の濃度によらず、燃焼が生じない最小の酸素濃度である。既往のLOC研究においては燃焼・爆発の予防に焦点が当てられており，LOC以下で生じたガスの有害性については議論の余地がある。そこで本研究では，LOC以下の組成で生じる有害性ガスに着目し，LOC以下での異なる組成領域に起こる反応を計算および実験的手法の両面から解明する。2020年度は，初年度の検討から明らかになった計算面での課題の解決を試みた。さらに，ガス分析手法の構築に向けた準備を行った。計算面の検討では，前年度に使用していた反応モデルよりも実験結果に近い結果を得られる反応モデル選定ができたことで，各種反応条件における毒性ガスの生成挙動を算出した。実験面では毒性ガスを解析するために，毒性ガスとしてシアン化水素に着目してガスクロマトグラフィーやガスクロマトグラフィー・質量分析装置とシアン化水素に適した分析カラムを用いて，比較的低濃度のシアン化水素ガスによる検量線算出を試みた。
|
| 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
2020年度はCOVID-19の影響もあり実験面での進捗の見通しが立たなかったため，計算的検討を中心に行った。計算的検討において，プロパンをモデル炭化水素として酸素，窒素との混合比，温度をパラメータとして変化させ毒性ガスの発生挙動について解析した。2019年度の計算的検討で使用した反応モデルでは，生成ガスとして着目しているシアン化水素の生成濃度を実験結果よりも過大評価してしまうという課題が抽出された。そこで2020年度では，各種調査よりシアン化水素の生成反応に適したモデルを適用することで，2019年度に使用していたモデルよりも実験結果に近い値を算出することが出来た。さらに，各温度における混合カス濃度の違いによるシアン化水素濃度を昨年度まで使用していたモデルとの結果を比較した。実験的検討では，検知管以外でのシアン化水素濃度の測定を可能とするために，シアン化水素生成装置による低濃度のシアン化水素を用いて，ガスクロマトグラフィー・質量分析装置から検量線作成を試みた。以上の結果より，当初予定していた実験の遅れはあるものの来年度に向け計算的な準備は完了した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は引き続き計算的な検討を進めるとともに，炭化水素をモデルガスとして，2020年度に検討した計算結果の妥当性を検証するとともに，計算モデルの構築に必要なデータを得る。得られた情報をもとに熱力学データ等を改良することで計算モデルの精度を高める。さらに，どの反応が毒性ガスの発生に寄与しているか解析することや，実験的に毒性ガスの濃度などを比較することで毒性ガスのリスク評価に向けた検討を開始する。また，既往研究をベースにリスク評価手法の知見を得て，それらの情報と実験，計算の両面から得られた結果と合わせて新規手法について検討する。
|
