6酵

総説

大型タンカーの防災について（1）＊

良

元

誠

一＊＊

坂 h 治郎（御茶水女子大学）

本講演は昭和42，43両年度にわたり・海難防止協会

若園が運輸省の補助金により行なったr大型タソカーによ

吉一（横浜国立大学）

る災害の防エLに関する調査研究」のうち，講演者が部

なお執筆担当は次のとおりである・

会長となって行なったr危険円」についてその概要を

第1章

元良

誠三

述べたものである，

第2章，第6章
第3章，第4章

秋田

一雄

元良

誠三．小山

第5章
第7章

坂上

治郎，小山唱健夫

元良誠三

大型タンカーが，人口密集地帯に近接した内海や港湾で衝突等の事故を起こし，大量の原油を流出し・さらにその原油に引火して火災となった場合を考えると，その被害は想像を絶したものとなる可能性があ

健夫

1．危険円の概念

る．この場合，発生した海面火災が陸地の人家や．工場施設などに延焼するのと，しないとでは，災害の規

1・1

模が格段に異なり，後者の場合は被審を最小限に止め

その評価↑・1・1発火の場合と，非発火の場合の災害の性質のうることは論をまたない．

そこで，ある大き大量の原油流出が起こった場合の災害の種類と推定さのタyカーが十分ありうべき確率の衝突等の事故によつて，流出する油量を考え，そ（紅）

油が流出してすぐ発火した場合

この場合の原油が引火して海面火災を起こした場含の危険範囲

は，破撮したタンクの水面上の部分の油がかなり急速を算定しておぎ，その危険範囲が，都会地や，工場地に流出し，水面に広がつた油面の全域にわたつて燃え帯等の重要施設に触れないように，そのタンカーが近るものと考えられる・初めのうちは軽質の成分が急速寄りうる海域を制限すれば，流油事故による大災害をに燃え，ういで比重の大ぎな成分が，次第に熱で揮発防ぐことがでぎるわけである．このような危険範囲をして燃える．比重の重い成分ほど熱焼速度がおそくな

危険円と名づけ，本部会ではその定量的な算定を試み

り，ごく重質の成分を残して燃えつぎるわけである。

熱焼速度はがなり早く，ごく軽質のもので5mm／

た．

本稿は，海難防止協会、昭和43年度・「大型タンカー

による災害の防止に関する研究」完了報告書の中のmhn重質のもので1，5mm／mim程度であり，一方．
10000m3の原油が流出L、て500n1四方に広がったと「第3章，危険円」を，同協会のご厚意により転載しすると，厚さは40mm程度であるから，周辺部は十たものである，なお同研究部会の委員は次のとおりで数分で大体燃えつぎ、火災の範囲はかなり早く狭まっある。

てゆくことが予想される．

委員長

部会長

浅井

栄資（造船技術審議会委員）の周辺の割合狭い範囲に局限され，そこでは．タンク

秋田一雄（東京大学）

北川

徹三（横浜国立大学）の水面下の部分の油が浮き上って海水と置換するた中田

金市（消防研究所）

め，連続的に小量宛油が供給されるので，畏時間火災

安藤良夫（東京大学）が続く．

小山健夫（東京大学）

一方，火災のため破損しなかったタンクも次々に誘

誠三（東京大学）

爆し，裂目から新たに油が流出して海面火災が広がる洋（原子力船事粟団）

可能性があるが，一度に数タンクが爆発することはド

元良

折原＊第2回安全工学研究発叢会（昭和覗年12月16日）での特別講演より＊＊東京大学工学部
VQLg

したがって，発火後十数分程度で，火災はタンカ7

No．2（1970）

まず考えられないのと，爆発によるタンクの裂目は狭いと考えられるので，タンクの誘爆ごとに広がる海面

火災の範闘は・最初の海面火災の範囲を越えないと考70

大型タソカーの防災について（1）

えてさしつかえないであろう．

（鵜座礁，触底

また，潮流等で火のついた油が流れることも考えら（i劫

れるが，油の燃焼速度がかなり畢いことを懸えると，（iv）荷役中のタンクの爆発

それほど遠くに達しないと思われる，

接岸時の岸壁との接触

以＿ヒの四つについて，その結果としてどのような1生

すぐに火災になった場合，危険範囲は比較的狭い

質の災害が生ずるかを考えてみる。いずれの場合も，が，危険で近寄れないため消防ができず，全荷油が長1・1に述べたような発火と非発火の場合が考えられ時間にわたづて燃える可能性がある．流出した油はごるが．ここで問題とするのは．油の流出量およびそのく重質のものを除き燃えつきるから，oil

速度である．

pollutionの（縫）

間題は比較的少ないであろう。

他船との衝突他船と衝突した場合・相手、

このケースで一番閥題となるのは，事故船および相船の船首がタンカーにぶつかる場合には，よほどの小手船の乗組員の安全で，一刻も早く安全圏に避難する船でないかぎり船側外板が破れて，油が流出するもの

手段を講じなければならない．

と考えなければならない．自船が他船の船側に衝突す（b）油が流出し時間を置いて発火した場合

原る場台には，油が流出する可能性は少ない．

油が海面に広がってすぐに発火しない場合には，その梢手船がどこに衝突するかわからないし，二、つのサ

揮発成分が揮発して，引火性のガスが海面を覆い，油イドタンクのちょうどBHDの所にあたることもありの広がった範囲よりさらに遠くまで広がることが考えうるので，二1つのサイドタソクが同時に破れ・かつ破られる．

口は，水面上から水面下に，十分大きな面積をもつこ

そして，そのガスに引火すると．その付近に火災をとはありうることである．

生じる上に，炎はガスを伝わって油面に伝わり，結局海面火災を誘発するであろう。それ以後の経過は大体したがって，損傷したサイドタンクの荷油の，全量が流れ出すわけであるが，最初水面上にあった油は、（a）のケースと同じであるが，今の場含発火までにヘッド差により愈激に流れ出して海面に広がり・水面

時間がかかっているので，その間に油が余計に広が下の部分は，それよりは緩やかに，海水と置換して出り，潮流等の影響で事故船からかなり離れた所まで達ていくものと考えられるが・この置換速度は2・に示している可能性があるので，すように一一般に考えられているよりはかなり大きい．

（a）のケースより，危険範囲が犬き『くなることが予想される。

このような過 程で・前節の（a）．（b），（c）の場

藍また（a）の場合は、火災の 範囲が目に見えている合を考えると．

ので，危険範囲を避けて作業ができ（b）の場

た油が．10分とか20分程度の短い時間に海面4に．広が合は，ガス濃度が鼠に見えないだけに，作業につねにるその範囲まで．海面火災が発生し，それからは火災るが，の範囲は船の破口付近に局限され，以後他の損傷を受・危険が伴うことが考えられる．

（e）最後まで発火しない場合（a）に対しては，最初水面上にあっ、揮発成分が全部けなかったタγクが誘爆するたびに，火災の範囲はい

蒸発し、燃焼限界濃度より薄くなると，一応火災の危ったん広がり・また数分で船の付近に縮まる・という

険はなくなるが，油は時間が経つと共にますます広が経過をたどるものと想像される、この場合・消火に失り，潮流や風に流されて陸岸に達し汚損を生じる。油

敗すれば結局全荷油が燃えるわけであるが，oilは無限に薄く広がるわけでなく，おそらくはある程度

ti叫の被害は比較的少ないであろ銑

pollu−の厚さのグループとなり，一部はニマルジョン化し（b）のケースでは1最初水面上にあった油が急速で．風下，または潮流の当たる陸岸に押しよせるものに広がり，数十分程度の間に揮発成分が揮発して，引と思われる．この場合は人命に対する危険は少なく，

火性のガス雲をつくり，ゆっくり拡散しながら風下に漁業，観光，衛生等に大被害々及ぼす可能性がある

伝わってゆく（4，参照），したがってそのガス雲の濃・が，その範囲や規模の推定は困難である．

度が燃焼限界以下になる地点までは危険範囲にはいる

流出した油がごく小量のときは，陸岸に達しないう

わけで，（a）より危険範囲が広くなることが想像されちに処理することも考えられるが，ある量以＿Lになったら，処理不可能で，その場合の被害の規模は，大体

る．

（c）の場合は，一一応損傷したタンクの油が全部流流出した油の量に比傷ぽするとみてよいであろう．

出し，汚損を起こすと考えなければならないが，水面

1・至・2事故の原因と災害の性質の関係

荷油を流下の油が完全に流出するまでは・かなり時間がかかる

出する原因として種々のものが考えられるが，普通起と思われるので，流出防止の対策が取られ、油の流出

こりうるようなものは次の四つである。

量を制限できるかもしれない，衝突によりセソタータ・（i）他船との衝突

ンクが破れる可能性については，後に検討する。

安全工学・

瑚

大塑タンカーゆ防災について（1）てb〉座礁または触底の場合
座礁または触底礁より』かなり長い裂傷を受け るとすると、ぞの傷が撫・れば油が灘撃し尚嚇こ火災に師℃衝突蹴L6n91、BHDに沿い，かつ，二っのセンタータソクとられる、タンクに誘爆した場合と同じ経過をだどるものと幾鑑

二つの側タンクにわたることもありうる．

争2危険円の考え方

これらのタンクの荷油の全量が一度に流出すると，

1・1・1および聾1・1・2でテ丞べたタンカー事故によ

衝突め場合と比較にならないほどの広範囲な被害をる災害の性質を考えると，火災になっだ場舎と．火災生ずるが，座礁の場合，外板の損傷は主として底面ににならなかった場合とで非常に大きな違いがあることド・限られるから，タンクの上部がタセ気を通じていなければ，油はゆるやかに海水と置換してでてくるだけであカ書矛）め義る，

火災にならなかった場合に油の量が少なけれぼ・油、、、宅の場合につき，（a），（b），（c）の各ケースを考が広がる前に処理することも可能であるが，油の量が1
その地域の処理能力を越えると，水産資源や観光地にえズみよう．

汚濁による被害を与える．この場合の被警は油の量に』・る．

（a）のケースは，座礁では割合に起こりに・くいとほぼ比例するξ考えられるが・その被害を局限するた考えられるが，仮に．すぐ発火したとすると，エアバル

めに，タソカーの大ぎさや設計条｛牛をどのように制限

ブを閉じるなどの処置が危険のため取れず・油が緩慢、ながらたえず供給されるので，火災は継続するであろ

すべぎかという間題は責任角担能力ともからみあらて・
一・概には論じられない．結局，各船の流出油．量の期待う．しかしながら，他のタンクに誘爆を起こさないか

値とその船め全荷油容量の比をある限度以下くた轟え

ぎり，火災の範囲は割合に狭く，火勢もそれほど強くば0，0餅以下）に押えること，船の大ぎさに応じ．予㌔ないから，消防が成功する可能性もある（この点は油想される流油汚濁にょる被害額の期待値に応じた保険、の流出速度を含めて今後の研究が必要である）．不宰にして1他のタンクまたは損傷したタンクが爆発し亀を掛けるなどの配懸が必要であろう，。裂を生ずると，多量の油が急速に流出L，衝突の場合場合を考えてみると，間題の性質はかなり変わってく

一方火災になった場合，あるいは発火の危険がある
る，この場合，海面火災の範闘が陸剛ヒの重要施設や，と同様な経過となる。

（b）のケースは，座礁ではもっとも起こりやすい

人口密集地帯に及ぶのと，・そうでないのとで・災害の唱と考えられる．流出した油の揮発成分はすぐに揮発規模ビも／生質もガラリと変し，常温で揮発しにくい油が海面に徐々に広がってい命・経済共に推定不可能なほどの大災害に発展ずる可

わってくる．・前者では，．入く．

能性があるのに対し，後者では。、自船あるいは付辺のしかしながら船の近傍では，たえず小量の油が連続船舶に甚大な被審を及ぼす可能性はあるが・陸上め第・納に浮上してぎて，その中の揮発成分が揮発するの三者に対する被害は非常に小さい．

で，船から風下の方にある範囲まで燃焼限界以上の濃したがって火災を考えた場合は，海面火災が陸、ヒの、度ゐガスがたえず存在レ，発火の危険は長時間持続す重要施設や．入口密集地帯に延焼しないような範囲，

る．しかしながらそのガスリ範囲は，衝突の場合ほど

すなわち必要な離隔足巨寓佳を半径とする円（これを危険円と仮称する）を考え，船を湾内，あるいは湾内に入／，広くないものと推定される。

（c）のケースは，座礁ではもっともありうるケー
スである，・この場合損傷したタンクの油が全部流出すれる場合に，陸上の人口密集地帯にこの危険日が原則的＊に接触しないようにする必要があ冨

る、と，その量は衝突の場合をほるかに上回り・汚損に危険円の大きさは，当然一船一船異なり，タンクのよる大被警を生ずるが．流出に時間がかかるので，損＊延焼を防ぐ防火設備や，油の拡敵隣止の設備の整っているところでは，設備の整っていないところと，一概に論

傷Lたタンクの油を他船または空のタングに移すなどの作業で，流出油量を最小限にくい止めることも，不町能ではない．

1。争3

接岸蒔の岸壁との接触

これは．衝、突の場

合とほぼ同様で，基地に近いため，消防や油の拡散防止の面で多少有利であろう・したがって衝突時の危険範囲を越えることはないと考えられる、
層・争4待役中のタンクの爆発

荷役中にタンク内のガ函が引火爆発す蔦ごとも，従来の例から起こりうる事故の一つである．この場舎は，タンクに亀裂がずることはでぎない．ここでは一応設備がない場禽を，・陳則的に論じている，（1）非発火→汚損唾被害額は油量に亜まぼ比例する、流出『

油量の期待値から経済的に許容流髪葛油量，ひいては船の大ぎさの限度が制限される．

（2〉発火→海圃火災吟延焼 被害は計りしれない．
1→危険円により．延焼を防止，港湾の地理的条件から最大許容危険円が定まり，ひいては船の大き誉の限度が決めちれる．
以卦（1），（2）の二つの判定方法より決められた登、ち，d

さい方が許容される舶の大きさの限度となるわ嫉無あ翫マgl．9N。，2（1970）
蒙

秀

ぞ

72

大型タンカhの防災に．ついて（1）容量，船体構造，諸設備，および船の大きさなどによなお，原抽の表面張力の値についでは，個々の原油

り変わってくる．この危険円の考え方は，原子力船のについての測定値に乏しいが，大体の値としては、次安全評価と類似の考え方である．

のようなものと考えてよいだろう。

狭水道の場合・タンカーが水路のどこで事故を起こしても．この危険円が陸上の人口密集地帯に接触しないようにすべぎで，したがって一つの狭水道について

最大許容危険円が存在し，それより大ぎな危険円を有ずる船は原貝口的＊には通過できないわけである．

原油一空気26dyne／cm
原油一水 48dyne／cm
2塗 原油の成分
原油中に低沸、点の成分を多く含むと気化する量が増し，したがって引火点は低下し燃えやすくなる一方，危険円の大きさは，タンクの配置，容量，船体構造

蒸気の拡散を問題鱒するに漸たって初期に蒸発する成および諸設備によってかなり異なるので，許容さるべ

分が増し，危険範囲が広くなる。大休の各種成分の割ぎ船の大きさは必ずしも一概に何万トンとは決められ

合は，収率という形で第麓表に一緒に与えたが，同じず，一船一船について検討を行なう必要がある．

中近東産原油のカフジ（Khafji）とイラニヤソ・ライ

2、ト（Agahjari）について，ガスクロマトグラフを用い

原油の性質て低沸点の成分分析をした結果は第2表に示した。こ

本章においては，以下の危険円の推定に当たって使れから多くの場合沸点の低い炭素数6〜7程度の炭化用された原油に関する各種の特性値をまとめて記レて水素の含有率はほぼ5〜6％（W）であると考えられ

おく。

る．

2・1

原油の物性f直2・3．原油の蒸発性

一口に石油といっても，このものは多種類の炭化水

原油の蒸発性は，定性的には前項の成分がわかれば素の混合物で，その成分の種類，割合によって発火性，予想はされるが，蒸気の拡散範囲の推定のような定量

燃焼性は署しく異なる．したがって，どのような石油的な問題の場合にはこれでは間に合わない．

を対象に危険円を考えるかにょって結果は大差を生

従来，広い液面をもつ液体の蒸発速度を表わす式とずるが，ここで鳳タンカーを用いて多量に輸送される

しては，理論式や実験式などがいくつか提出されていのは主として原油であることを考え，この中でも最もるが，ここでは数値計算に便利な形をもつPoweU

代表的な性質をもち，輸入量も多いイラニヤン・ヘビ

Griffthsによって提出された式ーを主として検討の対象とした．この原油はイラン産と伽＝2、12×iO−7Xo」77（P。一Pノ）（1＋0．121Uo・85）．

の硫黄分の少ない原油で，別名をガッチサラソ（Ga￠h−

ここに伽1蒸発速度〔gガsec〕，X：液面の長さ

saran）原油といい，名前ほど重質でなく，近年需要が〔cm〕，島，Pヂ：ゴ液面上および離れた位置の蒸気濃増してきた原油である．この原油の二，三の物性値は度〔mmHg〕，U

他の多くの輸入原油のそれと共に第1表に示したが，を利用することにしたが，実際には原油の飽和蒸気圧

このらち油の流動の計算に必要な動粘度については・

Poを知ることは面舌到な1ので，この場合にほ比較的小l風速〔cm／sec〕、

比重との関係において与えられた第1図から一般的にさな容器を用いて風速が約0．5m／sのときの単位面積「2ぴCの値が求められる，当りの蒸発速度を実測し・その結果を基にして，上の…L式から等価のPoを定め，さらに違った風速下の蒸発6。／

速度を求めるという手続きを取った．

4。1

㊧〆〆

卜

澱ざご鮮。

竃5佐
〇．800、82

0．84

0．86

0．88

0．90

比重（15／4℃）
第1図

原油の粘度と比重の関係（中東原油）

O

lOO

200

30ひ

時間〔min〕
第2図 イラニヤンヘビー原油の蒸発速度

安全工学

袴

大型タンカーの防災について（1）

第1表輸入原油の性状

地域名i
閨 名「
比

油

名

重〔15／4。C〕

蒸気圧〔昔魅〕サウジアラビヤ
Kkurs−

Aramcoaniyh Safania i Wafra

・．8司・、871・．89
0．3410，4g

動粘度〔cSt〕50℃ 4，5

流動点〔。C〕

＿

1｛簿

1

1

−20

一

0】

＿

25

18

！

20

油

アブ・ダビ

イラク
Zubair
0．85

0．85

0．88

0，86

0．82

0．84

0、7！

0。58

0，83

0，74

．1、2

7．9

2．2

3．3

5，2

6．4＊

−12

−30

−27

−17

−15＞

一20

−18

21

24

38

26

29

30

23

9

9

10

10

・g

24
−20

17

8

7

13

9

14

13

7
9

16

10

15

28

20

／4

59

51

40

50

33

40

51

1．5

1、5

3625

13399

8

」2

58

58

・列

2．5

2．9

3，3

2、9

2，5

1．1

1．4

、工，9

輸天量（昭40）

235・lg8・8い744

888

10000

19874

520

480

5605

国

原

油

ソ連原油

←

アメリカ

ソ

Duri…恥n」u1評mo

C・alin−iSan
ga
i

東

名

インドネシァ
Seria

比重〔15／40c〕

Sllmatra Minas

0，84

10

1

ハ
ギニア

0．86

0。93

1．2＊

9．8

一15＞

35

17

17

イオウ分（％）i

輸曝澱酬

0．96

−15＞i−7，5

−2．5

29

20

10

12

17

14

26

8

17

／6

19・

7
9

77

34

72

65

80

43

44

42

64

0．08

0、97

0．75

o．9

0，30

381

94

76＊＊

18

14

58

0．07

0、03

0．09

3

、7

・・2司

25851

一・5＞i一・5＞i一−！5＞・・76、・・5・IL6
2542＊＊

64＊＊

209＊＊

1

綜昭和39年度の輸入量

第3表

原油の蒸発速度（20。C，Q・5m／s）（2）イラニアン・ライト原油

『奪顛

分

成

0．184「プロノくソ

含有率
（％）

∫一ブタン

0，127

0，565

π一ブタン

0、542

ブーペンタン

0，5591 ズーペンタン／

0．452％一ペンタン〆

10・755ピz』ペンタン

0，901

2一メチル・ペソタソ

0，509i2一メチル・ペンタン

0、565

3一メチル・ペソタソ

0，568i3一メチルーペンタソ

0、837

π一ヘキサン

0．878iπ一ヘキサン

0．967

iソ

0．116

3一午チル・ペンタン

0．441 13一エチル・ペンタソ

0，906

氾一ヘプタソ

0，766iπ一ヘプタン

0．949

計

6，483

E

i

1比重1蒸発速度〔9・扉聾

イラニヤン・ヘビー

揮 発
灯

0、283

i3一ジメチル・ペンタ

類

カ

トブタソ

0．026

種

0．121

π一ブタン

Vol，9No．2（！970）

−51

11

13

5．5341

i

29

5

計

l

−！7

10

29

ン

i

一工5

30

4

3．3一ジメチノレ・ペソタ・

2・8i82i30＊

3，0

3
9

12

プロノミン

0．52iO．52i−

200

3
6

14

1733

0，86

0、12

33。2…120

第2表原油の低沸点成分

分

0、96

16

12

カフジ原油

成

1

guaan

・．8訓・、8310．9・

85

／6

514

tSokolo＿ Tia」・・⑪in撚隠凝麗一

0．93

ウ

8
6

67

＊30℃における動粘度，

く1）

［

ヤ

ベネス

Fエーフ

67
41

118

1い

遮

」12
65

〔。C〕i

驚．

席米原油
ヤ

ユ

0．47

動粘度〔cSt〕50。ci2．6＊

流動点〔。C〕

0．84

0．74

戴庄〔詳艦〕i 0．21

引火温度

北米原油

南アジア原油

名

名

．6

−15＞

0＞

！4

0．86
0．44

イオウ分（％）

域ン

Quatar65

地フ

ヒ
Agahjari IGac血s訂an

Kuw乱it50

q200kJ）

イ

Abu−
Dhabi

0，91

17

際

クエート カタール

Khafji

iO，59

7．3

−35

引火温度〔。C〕

1

中立地帯

6

原

東

中

フ

ジ

i

油i
油1

…キサ馴

0，85
0．88

13

×10−4、

3，7×10−4

0，75

8．1×工〇一3

0．79

5，9×10ロ3

0，65

5，2×1、〇一3

なお，イグニャソ・ヘビー原油についての単位面穫
当りの蒸発による重量変化の結果（22℃，風速、0、5出／s）は第2図のとおりで（この場合の初期の蒸発速度は1。3×10−3gr／cm2・min程度），この値は容器径め大小にほとんど依存しないので，大規模な油面にも適用できると考えた．かくて，この結果からP ＝σ・とLてイラニヤン・ヘビー原油の等価飽和蒸気圧を求めるとほぼ22，9mmHgとなる、「また，参考までに第3．表沃1型タソカ図の防災についで（1）溝には同じ条件下で他の石油の初期の蒸発速度を測った

2・5

結果を示した．

石油蒸気を吸入すると，一般に麻酔作用と軽い刺激

2・4

原油蒸気の糞性作用を与えるとされているが，石油の成分である炭化

原油の燃焼性

燃料蒸気が空気と混って燃焼するためには，混合気水素についていえば，炭素数が増すほどこの作用は大組成砿燃焼範囲と呼ばれる特定の割合にはいっている

きいとされている・ところで，この種毒性の危険性を必要がある、普、通，この範闘の両端を燃焼の下限界お示す指標については，急性曝露の場合，50％の動物によび上限界と呼ぶが，危険円の場合間題になるのは，変化の起こる量をもって喪示する50，弩致死量（LD5・），

主として下限界である・イラ晶ヤン・ヘビー原油の燃50％致死濃度（LC50）などが用いられるが，石油蒸気

焼限界値については測定値が見蝿たらず，また成分がについてのデータにとぽしい．

複葺誰なため各ヌ戎分 単瓢虫のとき・の限界催｛カ・ら言十算によっ

しかし、この種の数値が求められているベンゼソ，て推定することもむずかしい．Lかし，ここで発火対

トルユン，その他の溶剤から判断すると30分以内で象となる成分は前記のように炭素数が6〜7程度の低沸点分であるだろうと考えると，その限界値は炭索数

LC西。に達する濃度は10000ppmよりかなり大ぎいとが少なくなるほど増加するが，大体，L1〜1．4vol％

考えられない。一方，慢性曝露に対する指標としては想像され，短時間の急臆曝露に対してとくに危険とは以内である．そこで，ここではイラニヤン・ヘビーを8時間労働に対する許容濃度（TLV）その他の指標ぶ含めて原油の燃焼下限界はほ曙1．2vol96程度であろ用いられているが，石油蒸気に．ついてのこの危険性はうと推、定した。

たとえばTLVの場合500で，この値1はLPGの1000シエタノールの1000より多少小さく，ありふれたエー

次に，液面丘の蒸気量がちょうどこの燃焼下限界に相当する液体の温度である引火点については，この種
低沸点分は蒸気圧が大ぎいので引火点ば低く，イラユ

テル，ケトン，エステルなどの200〜300よりやや大きい程度である．

ヤン・ヘビ〜原油などは0。C以下である、

3．

なお，原油が液面上で燃焼する場合、燃料の燃焼速

願油流出の機構度はしばしば液面の降下速度で与えられ，その大小は衝突，乗り揚げなどにょりタンヵ一に稼口がでぎた
とき，タンク内の原油がどのような機構で流出するか

液面の大ぎさによってかなり違うが，直径が約1mよについて述べる．

り大きい場合には，ほとんどその大きさに依存せず，

3・1

船底に破口がで嚢たときこれらの混合物である原油の場合には燃焼の進むに一つ

船底に破口ができたとぎは，満載されたタンクの船底では原油の圧力の方が外の海水の圧力よりも大きい

れて組成が変化するため，燃焼速度は5mm／minから
1渇mm／minに次第に小さくなるが，原油の燃焼完了

ので，原油は急激に流出しはじめ油面が下って破口における原油孝海水のhead差がなくなるまで流串ぼ続

沸点別でほぼ第4表のような値を取為．したがって，

時間についてぱ，最後に重油が残るので，その速さで麦配される，

・種

第4表

原油成分の燃焼速度

類

憧塾匠油1肇

燃焼遠度〔mm／min〕i・4

く（第3図），

破口におけるhead差がなくなると，破口ではつり合いが保たれるので，あとは船の動揺あるいば海水分
流動によって流出するほかほこ・れ以甲ヒ流出が続くこと

油匡漸
3

L5

第3章の結果を用いて流出油が発火した場合の燃焼究了時間を推定すると，多くの場合10〜20分以内に完了することがわかる・この値は八丈島沖実，験を含む多くの実験からみて妥漏である．

最後に・海面上に原油が広がった場合，その！点で発火が起こったとぎ，液面上を火炎が伝ばする速度は液温によって著しく変わり，始めは温度の上昇に伴って増大し，ついで最大値を経て減少する．しかし，そはない．

また，head差による急激な流出中でも，ドタンク上部のバルブを閉じ，タソク内への空気の流入を止めて

暑

争

ρ。んσ
§

ρ諦
1

第3図
（ρ、一ρσ）擁第4図の億自身はそれほど大きなものでなく，20。Cの原油「においてたかだか／，0〜／．5m／s程度のものと考えぢ
れる．

第5図
安全工掌

大型タンカーの防災について（1）澱

び1流量係数，A．：孔の面積〔m2〕1耽：孔の高さ〔嫡
争

樋

旭
【

覗

事

丁煉

畷

σを求めるために，第7図に示すような箱に，高ざ嚇

の異なる孔をあけて油の流出速度を計測した．、結果懇

引酎

ゐ

第8図に示す、

×

N

ぺ

第

6

図

やれば，汕面の大気圧が下るので破口の圧力は早く平衡状態に達し，油の流出をくいとめることができるこ

9．8cmとは鑑意すべきであろう．

3・2

避ド

船側に破悶がでぎたとき（水面下）

水面下の船側に破口ができるとまず水面上の原油はhead差により急、激に流出するが，この場合は3・1と．は異なり油面が下っても原油と海水の比重が異なるため，破口全面で圧力がつり合うことはない（第4図）．

したがって，破口を通じて油と海水の置換が続き，破口の上端まで置換したとき流出は止まる（第5團），
油と水の置換速度は次のようにして求められる．

孔の上 部から油が，下部から水が同量出入するわけであるが，その境界線を×xとする，××より上にπをとれば，油と水の差圧JPは4P盤（ρ5一ρD）9之ド

第7図実験状態（1）ド（ρ￡，禽二海水，油の密度）

驚りところの孔の幅を6とすると，誠之の部分から

〆6梱／缶

／

出る油む量は単位時間当り

91−c429（鰐・勤ゐ

／へ

暑10
蛛

l縮流係数〉

﹄︑

（C

（2）

c

となる．

したがって，××より上の部分、 すなわち流出する

養5

油の全量は

翫σ∫1〉彰（学、ア轍

（3）

100

Q・一礁侮（縮色）論（・嫌〔3），（4）式でQ孟Q2，

200
〔se毛〕

同様に，流入する水の量は

第8図

（4）

施＝五一h1の条件を入れれば流入油の換水速度これよりびを求めると，ほぼ0．18程度と絵る．、したがってこの実、験に限り，次式で流出速度漢与え量が求められる．
孔の幅が一＾定の場合は， 害1合簡一単に求められるカ〜，

それでも，油と水の密度が異なるため， ん1と馬は等・

られる，

Q

・瞬29（㌣・）ぼ㎡／sec〕㌧

しくなく，かなり複雑な形となる，
したがって，（3）から次のような形で流出量が表わさ実際の場合は尺度影響でびはかなり異なった値にれるものと仮定して，流量係数ぴを実験的に求めるなるかもしれないが，一応の自安としては用いられることにする。

と考える．

Q一叫2薪（卑調為〔㎡／・e・〕（5）たとえば幅2m高さ3m中長方形の稼口がでぎたどすると，置換速度は毎分200癬程度とな逝，紺轟力．V風9

No。2（1976）

76

大型タン

カーの防災について（1）が，滑らかな平板上を重力にまり広がる場合を考えると，それが海面上の油の広がりに近似的に等しいものと仮定する．すなわち水面下の部分の油，容量にして＠）（b）第9図＠）

7σは浮力により広がり，ちょうど水面上の部分の油（d）と同じ速度で広がるものと考えるわけである．

（4〉油炉最初もっていたポテンシャルエネルギー

勢いで油が流出するとみなけれぼならない．
なお，（6）式は孔の幅が一定の場合であるが，この幅が，運動エネルギー，粘性による散逸エネルギーおよが上下で異なる場合はC

び表面張力によるエネルギーに転化すると考える．

の値が変わってくる（第9

4・2

1図），

運動方程式

（a）の場合は（γの値は最も大きく，0．25程度になると考えられる．（b）の場合は（a）よりC

R一一1の値はやや小さN

いが矩形の場合より大きく，（c）は矩形の場合と大差な

第¶1図

く，（d）は矩形の場合より小さくなることが予想される、

なお，船側に破口ができたときは，deck上のバルブを閉じても初期のhead差にょる流出は防ぐことができるが，比重差による油と海水の置換を防ぐことはでぎない．したがって破口が比較的小さいとき

は初期任意の時刻跡こおける油の広がり半径をR， 油の高さをz，油の密度をρ。とすると（1）運動エネルギーの変化

誓一優・帯X際）3の流出速度を小さくおさえる効果はあるが、破口が大きいときはほとんど効果はない．

（2）粘1生による散逸エネルギー嘉霧劉斜

3・3船側の破口が水面上にも及ぶとき、船側にできた破口が水面上に及ぶときは，初期はhead差により，その後は3・2で述べた置換により油

（7）

（8）

ただし，Cは速度こう配係数で1と0の間にある．
（3）表面張力によるエネルギー

晒＿2πRT畷旦は流出し，その途中で油と水がバランスする状態はな漉

いので，タンク内の油は全部流出してしまうことにな

（9）

旗

ただし，

る（第10図）．

襲雛1禦矯力丁＝丁側十丁伽十丁側
としたとぎ

第10図

効果もない，
4．

［Tl＜I

船が衝突した場合には相当大きな破口から急激に油Tαω1

今は安全側を取って

原油の拡散

T＝Tα。
とする，

が流れ出すことが予想されるが，この場合の油の海面（4）位置のエネルギーの変化

上の広がりの時間的な変化を推定することは，災害防砦去ρgv嘉一繁2密止の見地から重要である．油の広がりを厳密に計算す
るのはむずかしいので，次のような仮定に基づいて計4・3

算を行なう．

α①

流出直後の広がり

流出しはじめてまだ時間があまり経過しない場合に4・1仮定

は，ポテンシャルエネルギーは主として運動エネルギ（1）油は最初半径R。の円筒状をなし，タンクの破ーに変わり，他の項は小さいから（7〉式と⑩式を等置し損と同時にその周畷の壁が急に取り去られるものとす

て

る．

鋤

油は円形の平板状で広がるものとする，

饗（馨）㌧麗（誓）一・（3）油の全量をV。とすると，水面上にある部分の容量一Vコ偽σs一σo（σ，：海水の比重，σ。1油の比重）

害季一44麦

σs

安全工学

77

大型タンカー4）防災について（1）

C−O繊

600

1b oooボ

500

500

400

寅400
寓

300

−P一一

100

100

1

一コ＿閏＿
『

200

網

と

一

4000ma

300

巳

「〕200

8QGO伊
60GOm

溜』

L『ヨヨ
離廿二、1信

〔o
暮3
§3

〕2

N1

巡2

5

／0

0

15

5

固10

20

24

第13図流出した油の量による・RおよびZの変化

70

りVo＝10000m3，8000

60

m3，6000m3，4000m3
について計算すると①lnertiaのみ

Rヨ2厚孟＋鵡

第12図のようになる、

50

霞

15

時間妊hr〕

時問オ〔hr〕
第12図10000♂の原油の広がり半径と油層の厚さ

9

．z傑曾

40

虞

②摩擦のみ

o

第13図のようになる．

同無

ただし実際は潮流等（淫）黒曲の点は入丈島沖実験の実測値（巡視船観測資料およびNHKフィノレムより）●第工回（油量100k4）

20

10

10分症愛

48m

20づ♪〒麦

561n

2

1

3

4
5
時問置〔min〕

6があるので，あまり時間の経過したところは意、味カミなし・、

4・5

O第2回（油量78》）

0

の乎由の

層の厚さを計算すると③実際の広がiフ半径30

また，そのとき

O

実験値との

比較

7

8

43年夏，海上．保安庁

により八丈島沖で行なわれた流出油実験のξ

第14図 100m3の原油の広がり半径

ぎの巡視船および航R（）一42再＋評

α1）

空機よりの観測による油の広がりの実測値と， 計算値を比較してみると第14図のようになる・

乏なる．

流した原油は第1回！00kZで，図中で実測値を黒丸4・4で示してあり，また第2回は78kJで図中白丸で示し

かなり時間が経過した場合の広がり

時間が経つにつれて，粘性影響が無視できなくなるてある．計算値は，①が（ω式で，初期の油の広がりにと同時に．運動エネルギー（慣性に相当）の項は，比相当し，②が（鋤式で時間が十分経過Lたときに相当す較的小さくなってくるので，（8吠と⑬式を等置し，小さな項を省田餐すると

漉

丞＿一、32gy3
π3C2ηR7r

る．⑯式を厳密に解けば，①と②を繋ぐ③のような値になるものと考えられる．

（切

計算値はかなり実測値によく合っており，実際の事
故の場合．流出して火災になるまでに多少時間のあることを考えると，海面火災の場合も，また火のつかな

この解は

R（オ）イ暫勲・8一⑬

かった場合の処置等を考える場合も，②すなわち⑬式を用いて油の広がりを推定しても，かなりょい近似を

7＝＿！廻墜逓 （砺1全油量）
σ8

速度こう配係数Cは宗像丸の資料等から0，1程度と考えられる．C＝0，1とした場合の広がりを⑬式にょ
Vo1．9

No、2（1970）

与えると考えてよいようである．（っづく）