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 消火の方法といえば?
 今回の東北大震災では火災も起きた。福島第一原発では、水素爆発や火災が発生しており、現在も予断を許さない状態が続いている。火災のとき消火する方法は、もちろん冷やすことだ。では「冷やす」以外に、消火する方法がある。それは何だろう?

 正解は、「酸素を遮断する」ことである。これ以外には「抑制作用」を利用する方法もある。抑制作用とは、可燃物の原子を不活性化させ、燃焼反応を抑制する消火法。しかし、今回の原発事故は、原子力が核分裂反応なので、酸素は消火に関係なく、水をかけることで冷却する方法と、水で中性子を吸収させ、反応を抑制する方法の2つの方法がとられてた。

 実は、これ以外に消火する方法がある。 米国のハーバード大学のホワイトサイズ研究グループは、“電場”も消火に利用できると提案している。研究チームは、壁のコンセントに接続した600ワットのアンプに1本の細いワイヤーをつないだ。アンプの大きさはデスク横のファイルキャビネット大で、高性能カーステレオ程度の出力だ。

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 このワイヤーで、約100万ボルトの電場を発生させたところ。最大で高さ50センチのバーナーの細い炎が、毎回ほぼ一瞬で消えたという。100万ボルトとは、「乾燥した空気中で火花を起こすのに必要な強さの電場だ」という。

 まるで“ハリー・ポッター”の魔法のような威力だが、装置の安全性は高いという。「電気周波数や電圧、電流は、健康な人に害をもたらすほどではない」という。この方法なら。水びたしにすることもなく、環境汚染を引きおこすこともなく、環境破壊という脅威を低減できるかもしれない。 

 電気の“魔法の杖”で炎が消える?               
 消防士が電気の通じた“杖”をひと振りするだけで火災が鎮火する。そんな魔法のような未来が最近の実験で示唆されている。

 現在、消火には水、泡、粉末などが使われている。だが、アメリカにあるハーバード大学のホワイトサイズ研究グループは、“電場”も利用できると提案している。研究チームは、壁のコンセントに接続した600ワットのアンプに1本の細いワイヤーをつないだ。アンプの大きさはデスク横のファイルキャビネット大で、高性能カーステレオ程度の出力だ。

 この“魔法の杖”の装置が発生する電場の強度は100万ボルト毎メートル。ハーバード大学の博士研究員である化学者ルドビコ・カデマルティリ(Ludovico Cademartiri)氏は、「乾燥した空気中で火花を起こすのに必要な強さの電場だ」と話す。

 最大で高さ50センチの細い炎を噴き出すバーナーにこのワイヤーを何度も近づけてみたところ、毎回ほぼ一瞬で炎が消えた。“ハリー・ポッター”の魔法のような威力だが、装置の安全性は高いという。「電気周波数や電圧、電流は、健康な人に害をもたらすほどではない」。

 より安全なタイプもいずれ考案できそうだ。「実験時の10分の1のワット数でも同じような効果が期待できる。持ち運び可能な装置も作れるかもしれない」と同氏は考えている。

 炎中のイオンが電場に反応する
 炎に含まれる電子、イオン、すす(煤煙)は、いずれも電場に反応する。実験はこの原理に基づいており、本質的には電気を使ってバーナーから炎を“押しのけ”ている。「燃料源から離れるので、炎は消える」とカデマルティリ氏。

 研究チームは現在、電極の形状を工夫し、電流、電圧、周波数をさまざまに変えて、さらに遠くから広範囲に消火できないか研究中だ。「使い道をいろいろ検討し始めたところだ」とカデマルティリ氏は話す。将来的には、同様の装置をスプリンクラーのように建物や船の天井に設置する、消防士が背負って持ち運ぶなどの応用が考えられる。

 だが、「何事にも限界がある」と同氏は付け加える。一定の区画の火災には有効だが、山火事のような広範囲の大火災にはあまり役立たないかもしれない。「効果の大きさは電場の強さにかかっている。広範囲に大きな電場を作り出せるかどうかが課題だ」と同氏は説明する。

 火を消すだけではなく、エンジンや炉、トーチなど、わずかな火を利用するケースにも役立つかもしれない。電場は炎の温度やその周囲の温度にも影響を与えられるためだ。「これが炎の新しい制御方法になれば、幅広い技術分野に応用できる可能性がある」とカデマルティリ氏は期待を寄せる。

 今回の研究は、カリフォルニア州アナハイムで開催されたアメリカ化学会の会合で3月27日に発表された。(National Geographic News March 31, 2011)

 基本は消火の4要素
 燃焼が継続するには可燃物、酸素、温度の3つの要素(燃焼の三要素)が揃う必要がある。燃焼の連鎖反応を加えて燃焼の四要素と呼ばれる場合もある。これらのうちのどれか1つを取り除くと燃焼は停止する。 小規模な火は燃料を断つ、水をかけるなどの行為で容易に制御可能できるが、大規模な火災の場合、燃焼の三要素(四要素)を断ち切ることが難しく、消火が困難となることが多い。

 燃焼の三要素のうちのどれか一つを断ち切ることで燃焼の停止、すなわち消火が可能である。そのため燃焼の三要素に対応して、可燃物を断ち切る除去消火法、酸素を断ち切る窒息消火法、温度を下げる冷却消火法があり、これらを消火の三要素という。可燃物の原子を不活性化させ燃焼の連鎖反応を抑制する負触媒消火法(または抑制消火法)を加えて消火の四要素と呼ばれることもある。

 除去消火法:可燃物の供給を止めたり、周囲の可燃物を取り除いたりして燃焼を止める消火法である。主な例としては以下のようなものがある。

 都市ガスの栓を閉じる、ろうそくの火を吹き消す(蝋の蒸気を吹き飛ばすため)、山火事の発生している場所の周囲の木を伐採する
火災の発生している建築物の周囲の建築物を解体・撤去する。

 窒息消火法:酸素の供給を止めたり、周囲の酸素濃度を下げたりして燃焼を止める消火法である。主な例としては以下のようなものがある。

 アルコールランプに蓋をかぶせる、使いかけの炭火を壺に入れる、火に布(消火布など)をかぶせる、大量の砂をかける、火の根元を叩く、踏みつける、爆発を起こして周囲の空間の酸素を瞬時に消費するなど。

 冷却消火法:可燃物の温度を燃焼に必要な温度以下に下げ、燃焼を止める消火法である。水をかけて消火する方法がこれにあたる。水は熱容量が大きく、蒸発時の蒸発熱も大きいので強い冷却作用がある。

 負触媒消火法(抑制消火法) :可燃物の原子を不活性化させ、燃焼の連鎖反応を抑制することで燃焼を抑える消火法。
 

参考HP Wikipedia「消火」「消火剤」 ・National Geographic news 電気の魔法の杖で火が消える?

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