■2003.11

財団法人 金属系材料研究開発センター

No.205TODAY

巨大事故の頻発と現代科学・技術
表
1950年

1960

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九州大学大学院 工学研究院教授

1970

村 上 敬 宜金属疲労による大事故

1980

1990

2000

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（金属疲労によるヘリコプターの事故は数えきれない）

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事故 落 損故故︶上の表は、1950年代から2002年までの主な疲労破壊好まれ、「災害は忘れたころにやってくる」ことになる』

事故を並べたものである。近年特に巨大事故が頻発し破壊事故による経済的損失はどの程度になるのだろているのが目立つ。

うか。米国とEUではすでに調査がなされており、詳多くの人たちは、科学技術が進歩したのに近年なぜ細な報告が出版されている。経済的損失はGDPの約大事故が頻発するのかという疑問を抱いている。今年4％である。英国の研究者からわが国の調査について2月のNASAスペースシャトル・コロンビアの事故は質問があったので、経済産業省に問い合わせたが残念

独立事故調査委員会のハム飛行管理班長の「これまでながらわが国ではこのような調査はなされていない。のシャトルは戻ってきたのに、今回だけは違うなんてこのGDPの4％の経済的損失は失ったという感覚がことはないわ」（朝日新聞2003年9月3日）という言葉ないだけに、わが国では将来これを「取り戻す」あるが「運命を分けた」と言われている。

いは「損失を出さない」という対策がとられることは人間は機械、構造物やプラントが事故を起こさず運期待できそうにない。近年はGDP１％の成長の確保が転されている間は、それらが永遠に無事に運転される危ない状況である。一方で、おそらく日本でも米国とと思い込む習性をもっている。一般の人がこの習性をEUと同じレベル（4％）の損失を出し続けているのでもっているのは理解できる。しかし、世界の企業の経ある。先の問い合わせをしてきた英国の研究者は「先営者が一般の人と同じでは困る。残念ながらほとんど進国ではこの種の調査はすでになされているものと考の企業の経営者の巨大事故に対するリスク感覚は、一えていたが、日本がこのような調査をしていないこと般の人と同レベルかむしろそれよりたちが悪い。事故は大変意外である」とメールをよこした。

を防止するために投資をした後、何も起こらなかった

事故を予防するための費用は事故による損害の十分らその投資を「無駄だ」と考えるからである。村上陽の一、百分の一あるいは千分の一か一万分の一で済む

一郎氏（1）はこのような投資を無駄呼ばわりする傾向にことは多くの事故解析の結果から明らかである。
「最（2）

対して警告を発している。菅原進一氏 は同じことを初から事故の可能性が明らかだったら、このような少別の視点から次のように述べている。

額の手当は当然やっていた」という反論があろう。し『分離・分析を本質にもつ近代科学のもとでは、かし、それは安全のため少額の投資を怠っているかあ「創成・成功」と「破壊・失敗」とは別世界として扱わるいは価値が少ないとみる経営者の弁解にすぎない。

れ、後者はとかく忌み嫌われ忘却のかなたに押しやら同様な事故が繰り返し起こっていることからこのことれる。その結果、安全の神話に代表される絶対安全がは明白である。コストダウン、納期厳守などの非創造1

的号令によってどれだけの危険、不完全が残されたまのパラメータとする。しかし、システム工学のフィーまの製品が世に送り出されていることか。その結果がバーから30年経って材料や機械要素の品質が向上したGDPの4％なのである。研究所の技術者がろくに研究にもかかわらず巨大事故は増えるばかりである。なぜをする時間もなく、事故やトラブルのしり拭いに振りだろうか。従来のシステム工学が見落としているもの回されている姿が目に浮かぶ。これはもちろん経営者は何であろうか。

だけの責任ではない。技術者のレベルの問題でもある

伝統的システム工学の手法だけでは事故を防止できことは当然である。

ないことは歴史が証明している。多くの事故の事例集

巨大事故が頻発している背景にはもう一つの問題がを作成することで事故が防止できると考えるのはあまある。構造物が巨大化するということは部品あるいはりにも単純である。
同様な事故の完全防止も難しく、事要素の数が膨大であることを意味する。クルマ1台は例集にないものは対処のしようがない。
これらに対し、
九

約3万点の部品で構成されている。新幹線の車両1台も州大学大学院機械系部門では燃料電池システムの安全同じく約3万点である。ジャンボジェット機は約100万な統合を目指すことも併せて巨大事故を防止するため点の部品で構成されている。事故や故障が一つひとつの技術を部門をあげて開発する研究を開始している。の機械要素の品質によることは1970年代前後にフィー

文 献バーとなったシステム工学で論じられた。システム工（1）村上陽一郎，安全学，青土社，1999年.
（2 ）菅原進一，学術の動向，2002年. 4, pp.80-81.

学では膨大な数の部品の信頼性と経済性とを評価関数

JRCM REPORT

水素安全利用等基盤技術開発−水素に関する共通基盤技術開発−水素用材料基礎物性の研究（プロジェクト開始報告）（プロジェクト開始報告）
環境・プロセス研究部 田村元紀
表−1

燃料電池の実用化・普及に関連する規制の検討要望例

1 はじめに

根拠法項

近年の燃料電池技術の急速進展を受

高圧ガス
保安法

①水素燃料用容器の例示基準がなく、形式ごとの検査等が必要。

け、経済産業省、国土交通省、環境省

自の副大臣によるプロジェクトチーム

動〈日本発プロジェクトX：地球再生の目所

管

経済産業省

②外国の燃料電池自動車を日本に持ち込む際、車体から燃料容器を取り外して検査を行わなければならない。
③水素燃料電池自動車用バルブの評価基準が厳しい。

道路運送
車 車両法

①燃料電池自動車の適合基準がなく、公道を走行するには大臣認定が必要。 国土交通省②現在走行している燃料電池自動車は第三者に譲渡ができない。

道路法①水底トンネルの車両の通行の禁止、制限。

ためのエンジンを開発せよ〉が、わが消防法①地下駐車場の進入制限。

国における燃料電池の実用化、普及の高圧ガス
保安法①高圧水素充填作業が高圧ガス製造行為に該当するため、保安物件（学 経済産業省
校、病院、民家等）や火気取扱施設からの保安距離確保のため、用地の制限が大きい。

加速のため、拡充・強化すべき施策を②移動式製造設備から車両への充填は、都道府県知事へ届け出た場所に限定されるため、燃料電池自動車の燃料切れ等緊急時の対応ができない。

まとめた（平成14年10月）。また、内閣府及び関係省庁の局長等で構成される「燃料電池実用化に関する関係省庁連絡会議」が、燃料電池にかかわる規制の再点検に必要な実験データを平成

総務省

水③充填を行う敷地内に保安統括者等適格者が常駐する必要があり、管理コストが増加する。

素④水素漏れ感知対策については「水素スタンドにかかわる技術基準」は策定されていない。

イン
フ

建築基準法

国土交通省

②工業地域、工業専用地域以外での水素スタンドの建築制限。

ラ 道路法

15年度中に取得するとしている。実際①水素貯蔵量の制限。
①燃料輸送車両（タンクローリー）や完成車両輸送（トレーラー）について、水底トンネル及びこれに類するトンネルの車両の通行の禁止、制限。に燃料電池を導入するに当たって、厳①水素スタンド等を設置する場合、給油取扱所（ガソリンスタンド等）との 総務省併設が不可能。

しすぎると思われる規制があり、燃料②水素スタンド等において石油系燃料の燃料電池設備を利用する場合、燃料電池の燃料は危険物として指定数量の制限を受ける。

消防法

電気事業法

電池の実用化、普及促進にマイナスと②固体高分子形燃料電池設備は、火力発電所なみに、窒素ガスで置換（窒素パージ）できる構造であり、設備を停止するための窒素ボンベを常備することが義務づけられている。

なるものが散見された（表−1）。
さらに、経済産業省では、燃料電池の円滑な導入・普及を図るため、「固体高分子形燃料電池／水素エネルギー利用プログラム」のなかで、平成15年JRCM NEWS No.205

定置用①固体高分子形燃料電池設備は現状自家用電気工作物扱いとなるた 経済産業省
め、保安規程の届け出と電気主任技術者の選任の義務が発生。

消防法①定置用燃料電池設備は、小型の家庭用であっても設置届け出が必要。 総務省②定置用燃料電池設備は、小型の家庭用であっても建築物からの相当の離隔距離をとることが必要。
③定置用燃料電池設備は、小型の家庭用であっても逆火防止装置の設置が必要。

2

から平成19年までの5年間にわたり、「水素安全利用等基盤技術開発事業」を実施し、水素の安全性にかかわるデータの取得に基づく安全技術の確立、水素の製造・輸送・貯蔵・充填等にかかわる技術の開発を実施するとした。
これらを受けて、新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）は、燃料電池の初期段階の普及が円滑に進むよう、「安全技術」と「実用化技術」に関する技術開発を立案した。
燃料電池自動車、定置用燃料電池の導入シナリオ（図−1）のなかでも、安全確保のため基盤データは、実証試
験とともに規制再点検や標準化に重要であり、水素ステーション、車両関連

図―1

固体高分子形燃料電池／水素エネルギーの導入シナリオ

機器、定置システムに共通した基盤技術として位置づけられている（図−2）。
共通基盤技術のなかで、高圧・低温での水素用材料も重要な位置を占めているが、これはJRCMが得意とする分野であり、「水素利用国際クリーンエネルギーシステム技術（WE−NET）研究開発」で培った液体水素及び低温水素ガス容器用の材料研究基盤に基づいて遂行できるものである。
本研究開発は、上記NEDOプロジェ
クトの「安全技術」に関し「水素に関する共通基盤技術開発」を対象として「水素用材料基礎物性の研究」を平成15年度からスタートするもので、その図―2 水素安全利用等基盤技術開発目的や内容について報告する。

2 研究開発の目的・目標・内容

括的な規制の再点検に資する各種の技

疲労試験、遅れ割れ試験、疲労亀裂進術開発やデータの取得を行い、民間事展試験等）データを得る。

燃料電池／水素エネルギー利用分野業者等が主体となって行う技術基準案

平成15〜16年度は、35MPa級高圧水におけるわが国の産業競争力強化、中や例示基準案の作成等に確実につなげ素での水素用機器に使用する材料の強長期的なエネルギー基盤技術の確立、ることを目標とする。

度や疲労等の基礎物性データを優先的

エネルギー安定供給確保等に資すると水素にかかわる共通的で基盤的な安に取得し、燃料電池自動車搭載用容器、ともに、エネルギーの使用に由来する全対策として、水素用材料の基礎物性

水素供給スタンド容器、配管、バルブ

温室効果ガスの排出削減や有害物質のの研究を行う。水素用設備材料の設計等個別の要素機器開発に提供、容器保抑制等環境問題の解決を目的とする。のため、その使用条件下での水素に対安規則及び特性設備検査規則の技術的特に、水素を安全に利用するためのする耐久性等の基礎物性データを得根拠とする。さらに、試験結果の評価技術開発を行うとともに、安全性の確る。特に高圧下や低温下での試験片等に基づき現行材料・候補材料の適用可保を前提とした燃料電池にかかわる包を使用した材料物性試験（引張試験、能範囲を提示する。具体的な研究開発

3

JRCM NEWS No.205

項目を以下に示す。
（1）
高圧水素タンク用ライナー材の研究開発＜アルミニウム合金、ステンレス鋼等＞（2）
高圧水素配管の耐久性向上技術の開発＜ステンレス鋼等＞（3）
高圧水素蓄圧器用材料の研究開発＜クロムモリブデン鋼等＞（4）
高圧水素バルブ・継手用材料の研究開発＜ステンレス鋼等＞（5）
液体水素用構造材料の研究開発＜ステンレス鋼等＞（6）
水素用非金属材料の基礎物性に関する研究開発＜FRP等＞（7）
水素用材料物性調査及びデータベ
ース化
水素特性試験装置の開発及びそれを（8）
図―3用いた水素用材料の基礎物性評価（9）
極低温ガス環境下での材料特性に関する研究た実用材料・技術を開発し、提示する。

研究体制

4 おわりに（10）
水素スタンド構成金属材料評価3（11）
水素用材料の疲労・トライボロジ

研究開発にあたっては、愛知製鋼（株）、歴史を振り返ると、18世紀産業革命期新日本製鐵（株）、住友金属工業（株）の各の石炭に始まり、20世紀からの石油、70MPa級水素ガス雰囲気下、−50℃社、高圧ガス保安協会、及び独立行政天然ガスといった炭化水素燃料への依〜100℃の温度制御下で、各種材料の法人産業技術総合研究所、独立行政法存であり、発生する地球温暖化ガスの機械的性質が測定できる水素特性試験

人物質・材料研究機構、九州大学と研地球環境への影響は避けられない。水装置を導入し、基礎物性データを構築究体をつくり、実施する。研究体制を素が主要なエネルギー・キャリアーにする。対象金属材料としては、A6061、図−3に示す。

なる水素エネルギー社会では、地球温ー特性研究

研究開発の実施

人類がこれまで使用してきた燃料のSUS304L、SUS316、SUS316L、東京大学の柴田教授を委員長とする暖化防止に効果的な点や、外国からのSUS316L加工材、クロムモリブデン鋼、「水素用材料開発委員会」、上記委託先

エネルギー資源依存度を低くすること

SUS316L溶接部及び水素チャージ材

研究者による「水素用材料基礎物性ので、わが国のエネルギー安全保障上優を考えている。非金属材料としては、研究ワーキンググループ」
等を構成し、位になる点も指摘されている。

FRP材料やプラスチックライナー材

材料特性試験をはじめとした材料基礎

燃料電池と水素エネルギー利用技術

料、エポキシ、ナイロン等を対象にし物性に関し、相互情報交換を密にしては、現在の産業構造、エネルギー需給ている。基礎物性として、引張、破壊技術レベルの維持・研鑽を行う。

構造からわれわれの生活様式、社会シ靱性、疲労、亀裂進展、遅れ破壊試験

車両関連機器、水素インフラ、定置ステムに至るまで、根幹から変更を迫システムにおけるさまざまな材料共通る可能性がある。そのマーケット規模

平成17〜19年度は、得られたデータ

基盤課題を当研究体が受け止め、効率としても、2020年頃には、日本国内でを、燃料電池自動車搭載用容器、水素的に課題解決に取り組み提案できるよ

100兆円にも達するといった見方もあ

供給スタンド用タンク、配管、バルブ

うに、対象材料をステンレス鋼、アルる。130年前にはSFであった水素エネ等の要素機器開発に使用する材料の強ミニウム合金、クロムモリブデン鋼等

ルギー社会（図−4）が、現在わが国度物性や疲労特性等の基礎物性データの金属系と、カーボン繊維、プラスチが直面するエネルギー・環境分野の問を拡充させる。また、さまざまな高圧ック材料等の非金属系に分け研究開発題を解決する鍵となっている。また、水素環境で使用するうえで、より適しを分担する。

わが国のみならず、米国や欧州においを計画している。

JRCM NEWS No.205

4

ても国家レベルのプロジェクトがスタートし、燃料電池の実用化研究が世界的に加速している。
このような情勢下、わが国の水素用材料に関する研究は、「水素利用国際クリーンエネルギーシステム技術（WE−NET）研究開発」で培った液体水素及び低温水素ガス容器用の材料研究基盤をはじめとして、かねてより活発に行われてきた。これらを発展させた本研究開発「水素安全利用等基盤技術開発−水素に関する共通基盤技術開発−
水素用材料基礎物性の研究」は、技術基準や例示基準作成のベースデータになるばかりでなく、安全確保にも重要な意味をもち、将来の水素利用技術の実用化に大きく貢献できるものと信じている。

図―45

Mysterious Island / Jules Verne 1874 より引用

JRCM NEWS No.205

●セミナー案内
日本金属学会関東支部講演会「使える計算材料学−先端と展望−」
日本金属学会関東支部主催（JRCM他協賛）で、下記のとおり講演会が開催されます。
内容：最先端で活躍している方を講師として迎え、材料の開発、加工、利用のさまざまな局面を対象に「使える計算材料学」の現状と将来展望について講演を行う。
（金）9：30〜17：00
日時：平成15年12月5日（株）東京本社会議室
場所：JFEスチール

千代田区内幸町2−2−3
日比谷国際ビル内 受付25階
参加費：20,000円（テキスト代を含む）
定員：70名（金）
申込締切日：11月21日

問い合わせ先：日本金属学会関東支部
事務局 小澤
TEL/FAX：03-5734-3142
E-mail: hatumi@mtl.titech.ac.jp

The Japan Research and Development Center for Metals

JRCM NEWS／第205号

発 行 2003年11月 1 日
発行人 小島 彰
発行所 財団法人 金属系材料研究開発センター〒105-0003 東京都港区西新橋一丁目5番11号 第11東洋海事ビル6階

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