Gas ignition tests on two thermal decomposition products of polycarbonate; Computational modeling approach to explain the unexpected flammability

ポリカーボネートの熱分解生成物2種に対するガス着火試験

大野 卓也 ; 田代 信介 ; 天野 祐希 ; 吉田 尚生; 吉田 涼一朗 ; 武田 聖司 

Ono, Takuya; Tashiro, Shinsuke; Amano, Yuki; Yoshida, Naoki; Yoshida, Ryoichiro; Takeda, Seiji

核燃料加工施設の安全評価で想定されるグローブボックス火災の事故進展評価において、一般的にポリカーボネートは難燃性材料として扱われる。しかし、特定の条件下では燃焼を維持し得るため、事故進展リスクのより適切な把握の観点から、燃焼挙動の詳細なモデル化とこれに基づく再評価が重要である。モデル化には材料から発生する分解ガス成分の可燃限界を決定する必要があるが、ポリカーボネート由来の諸成分については知見が乏しい。そこで、我々はこれらのガス成分を対象とした着火試験を実施した。本試験では、酸素、窒素、およびサンプルガスを任意の比率で混合し、着火を試みた。試験結果から、エチルフェノールが燃焼するためには、酸素濃度が8-9%以上必要であることが明らかになった。また、ビスフェノールAについては、270Cの試験温度でもフェノールへと熱分解することが確認された。同成分単体で可燃限界を決定することは難しく、フェノールとの混合系において評価することが現実的であると見込まれる。

In the assessment of accident progression for glovebox fires at nuclear fuel processing facilities, polycarbonate is generally treated as a flame-retardant material. However, because it can sustain combustion under specific conditions, a detailed modeling of its combustion behavior and subsequent re-evaluation are crucial for a more accurate understanding of the accident progression risk. To model the combustion, it is necessary to determine the flammability limits of the decomposition gases generated by the material. However, knowledge regarding the various components derived from polycarbonate remains limited. Therefore, we conducted ignition tests focusing on these gas components. In these tests, we attempted ignition by mixing oxygen, nitrogen, and the sample gas at arbitrary ratios. The results revealed that an oxygen concentration of 8-9% or higher is required for ethylphenol to combust. Furthermore, it was confirmed that Bisphenol A undergoes thermal decomposition into phenol even at a test temperature of 270C. Determining the flammability limit of this component alone is difficult, and it is anticipated that evaluation within a mixture system containing phenol would be more realistic.