水素爆発
水素爆発
旧ソ連のチェルノブイリ原子力発電所事故や福島第一原子力発電所事故など、核分裂反応を利用する原子力発電所の事故（冷却機能の喪失）により起きる爆発は上記1である[1]。燃料被覆管のジルカロイが高温の水蒸気と反応して水素が発生し、次いで水素が酸素と反応して爆発する。
原子力事故におけるこのような爆発はしばしば2の核爆発と混同されるが、全く別の現象である[2][3]。
この反応は900 ℃で顕著になるが、それ以下でも水が急速に沸騰することで水蒸気爆発が起こる。
これらのほか、廃棄物系バイオマス施設（バイオガス生成設備）において嫌気性生物の産生するガス中に含まれる非意図的な水素 (H2)[4][5]が大気中の酸素と急速に反応し爆発を生じた事例が報告されている[5]。
従来水素は空気中において4 %以上75 %以下であると爆発する[6][7]とされていたが、慶應義塾大学等は水素ガスは10 %以下であれば爆発することはないことを明らかとした[8][9]。同論文では、水素ガスは生体内において抗酸化作用を示すことから[10][11]、水素ガス吸入機が市場に出ているが、これらの多くは66 % - 99 %以上の水素を生成しているため爆発の危険性があると警鐘を鳴らしている。水素ガス吸入機の希釈方法としては、水素の発生源に希釈ガスを送風する方法と、水素を発生させた後に途中で希釈する方法がある。前者の方法は、水素ガス吸入機の内部においても爆発濃度の水素がないため爆発に対する安全性が担保されているが、後者の方法は、水素ガス吸入機の内部で爆発する危険性が依然として残る[12][13]。実際に消費者庁の事故情報データバンクによれば、水素濃度が99.99%や67%の高濃度の水素を生成する水素ガス吸入機の爆発によって顔面内骨折、聴力低下、耳鳴りなどの重大事故事例が複数報告されている[14]。このように、高濃度水素ガス吸入機の水素爆発は、爆発の引き金となる着火源と事故の発生が同時刻に起こる瞬間型の爆発・破裂事故というだけでなく、事故現場と人の距離が接近していることからも、人的被害が生じやすく危険性が極めて高い[15]。
さらに2024年9月30日には、水素と酸素を2:1で混合した高濃度水素ガスを用いて吸入を行っていたところ、パンという音と共に口から大量出血を起こし救命救急センターに搬送された。検査の結果、内臓破裂と気管支の裂傷を起こす重大事故が消費者庁の事故データバンクに報告された[16]。
2024年、高濃度水素ガス吸入機と電磁波を照射する温熱療法機を併用して乳癌の治療を試みた際、患者の胸部内部で水素爆発が発生し、その後、喀血する事態が起きた。CT検査の結果、肺胞中心に肺挫傷が認められ、吸入性燃焼肺障害と診断されて入院に至った[17]。この事故は、高濃度水素ガスを吸入することで、肺内でも水素濃度が爆発限界に達し体内で水素爆発が起きる可能性があることを示唆するものである。
したがって、家庭や医療機関における高濃度水素ガス吸入による人体内水素爆発事故を防止するためには、水素ガスの水素濃度が爆発濃度以下（10%以下）の水素ガスを生成する吸入機を使用する必要がある。
脚注
[編集]- ^ (PDF) Nuclear Fuel Behaviour in Loss-of-coolant Accident (LOCA) Conditions. Nuclear Energy Agency, OECD. (2009). ISBN 978-92-64-99091-3
- ^ 今中哲二「水素爆発か核爆発か?--チェルノブイリ原発4号炉爆発の正体」『技術と人間』第31巻第6号、2002年、78-91頁、NAID 40005419420。 今中はチェルノブイリ原発事故で起きた爆発を即発臨界で大量のエネルギーが放出されたことによる爆発であると解釈し、その現象を「一種の『核爆発』」と表現したが、それも核兵器による核爆発とは異なるものである。
- ^ 福島第一原子力発電所の事故についての Q and A - 北海道大学大学院工学研究院
- ^ 水野修, 大原健史, 野池達也、「嫌気性細菌による食品加工廃棄物からの水素生成」『土木学会論文集』 1997年 1997巻 573号 p.111-117, doi:10.2208/jscej.1997.573_111, 土木学会
- ^ a b 堆洋平, 李玉友、「廃棄物系バイオマスからの非意図的水素生成ポテンシャルとその安全管理」 『廃棄物学会論文誌』 2007年 18巻 5号 p.335-343, doi:10.3985/jswme.18.335, 廃棄物資源循環学会
- ^ 産業安全研究所 編『工場電気設備防爆指針（ガス蒸気防爆 ２００６）』（pdf）労働安全衛生総合研究所、228頁。ISSN 0911-8063。2022年5月31日閲覧。
- ^ 三宅淳巳「水素の爆発と安全性」（pdf）『水素エネルギーシステム』第22巻第2号、水素エネルギー協会、1997年、11頁、2022年5月31日閲覧。
- ^ Kurokawa, Ryosuke; Hirano, Shin-Ichi; Ichikawa, Yusuke; Matsuo, Goh; Takefuji, Yoshiyasu (2019-07). “Preventing explosions of hydrogen gas inhalers”. Medical Gas Research 9 (3): 160–162. doi:10.4103/2045-9912.266996. ISSN 2045-9912. PMC 6779006. PMID 31552881.
- ^ “世界唯一の爆発しない水素ガス吸入機の開発”. プレスリリース・ニュースリリース配信シェアNo.1｜PR TIMES. 2021年10月20日閲覧。
- ^ Hirano, Shin-Ichi; Ichikawa, Yusuke; Kurokawa, Ryosuke; Takefuji, Yoshiyasu; Satoh, Fumitake (2020-01). “A "philosophical molecule," hydrogen may overcome senescence and intractable diseases”. Medical Gas Research 10 (1): 47–49. doi:10.4103/2045-9912.279983. ISSN 2045-9912. PMID 32189669.
- ^ “次世代の医療とは？”. プレスリリース・ニュースリリース配信シェアNo.1｜PR TIMES. 2021年10月8日閲覧。
- ^ Ichikawa, Yusuke; Hirano, Shin-ichi; Sato, Bunpei; Yamamoto, Haru; Takefuji, Yoshiyasu; Satoh, Fumitake (2022-05-12). “Guidelines for the selection of hydrogen gas inhalers based on hydrogen explosion accidents”. Medical Gas Research 13 (2): 43–48. doi:10.4103/2045-9912.344972. ISSN 2045-9912. PMC 9555030. PMID 36204781.
- ^ “安全な水素ガス吸入機選択の世界基準 爆水素爆発事故に基づく安全な水素ガス吸入機の選択のガイドライン”. ２０２４年７月１２日閲覧。
- ^ “事故情報データバンクシステム”. www.jikojoho.caa.go.jp. 2024年7月12日閲覧。
- ^ “国内水素ガス事故事例の要因分析に学ぶ安全対策”. 2025年1月23日閲覧。
- ^ “消費者庁 事故データバンク”. 2025年1月25日閲覧。
- ^ “A case of lung injury due to a hydrogen explosion caused by the simultaneous use of two home folk remedies devices”. 2025年1月21日閲覧。
関連項目
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