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報告書

火災時の通気挙動の検証(委託研究)

阿部 寛信; 畠山 信也; 山崎 雅直; 奥園 昭彦*; 坂井 哲郎*; 井上 雅弘*

JAEA-Research 2009-019, 192 Pages, 2020/02

JAEA-Research-2009-019.pdf:8.07MB

日本原子力研究開発機構は、北海道幌延町において、立坑を主体とした地下研究施設を建設中である。建設地点の地質は、新第三紀の堆積岩でメタンを主成分とした可燃性ガスを賦存するため、地下施設内で火災等が発生した場合を想定し、入坑者を安全に地上まで避難可能な坑内構造および防災システムを構築することが重要な課題である。立坑主体の地下施設内において、火災発生時は、火災ガスが浮力効果等により複雑な挙動をしめし、強制換気の下でも予期しない箇所まで影響を及ぼす可能性がある。しかし、このような火災ガスの挙動に関する研究はこれまでほとんど実施されていなかった。このため、地下施設建設時及び運用時の火災時防災システムの構築に資する観点から、地下研究施設の通気挙動を実験的に明らかにし、また、通気解析手法の妥当性の検証を目的として、地下坑道を模擬した室内立坑火災実験を実施し、火災で発生する浮力による火災ガスの逆流現象、通気主流の逆転現象、水平坑道の風門を開閉した場合の通気挙動を把握した。また、把握した諸現象をある程度再現可能で計算時間が現実的な解析手法に基づき、プロトタイプの解析システムを構築し、火災実験と同様の条件でシミュレーションを実施した。その結果、構築した解析手法は、火災実験で把握した諸現象を概ね再現できることを確認した。本成果を地層処分施設の建設を念頭においた地下施設における火災時の通気挙動予測ツールとして適用するため、今後は、(1)通気挙動予測ツールとして定量的な解析精度を得るために必要な機能の開発、(2)火災ガス濃度等の表示機能やメンテナンス環境機能の整備、(3)ユーザーフレンドリーでメンテナンスが容易なソフトにするための設計と開発を行い、実用的で一般性の高いプログラムを開発していく予定である。

報告書

東濃鉱山における風速測定結果の統計解析及び評価 報告書

坂井 哲郎*; 奥園 昭彦*; 柏瀬 陽一*

JNC-TJ7410 2004-001, 53 Pages, 2004/03

JNC-TJ7410-2004-001.pdf:3.12MB

核燃料サイクル開発機構(以降、「サイクル機構」と称する)の保有する東濃鉱山においては、通気管理を行うために坑内の主要坑道5箇所にサーミスタ風速計を設置して連続観測を行っている。現状では、各風速計は坑道断面の一点を測定しているため、正確な坑内通気の把握をすることはできない。このため、本延坑道160mにおいて同一断面上に配置した38測点での風速測定結果に基づき、統計処理により風速の分布を解析し、既設風速計の測定値から平均風速を求めるための位置校正係数を求めることとした。統計処理により求めた風速分布は、孔壁付近でもある程度の風速を持つカマボコ型の風速分布が得られた。解析結果からは、本延坑道160mの既設風速計の測定値1.20m/secに対し、平均風速は1.03m/secとなり、位置校正係数は0.86との結果を得た。このことにより、坑道断面上の1点における測定値をもって、坑道断面の平均風速を得ることが可能となった。今後の課題としては、今回の測定箇所以外の風速計設置箇所で同様の測定を行い、その各箇所における位置校正係数を求めることにより、坑内全域での正確な坑内通気の把握と総合的な評価が必要となる。

口頭

Experimental research into the behavior of ventilation air around shafts during a fire

井上 雅弘*; 日高 祐樹*; 山上 光憲; 畠山 信也; 奥園 昭彦*; 坂井 哲郎*

no journal, , 

坑内の火災時の安全確保は重要である。しかし立坑周辺で火災が発生した場合についての研究はほとんど例がなく、火災ガスの挙動についてもほとんどわかっていない。このため本研究では立坑周辺で火災が発生した場合の通気挙動に関する模型実験を行った。実験模型は2本の立坑とこれをつなぐ3本の水平坑道、及び立坑底からの排気坑道からなる。坑道断面はどれも同じで0.2$$times$$0.2mの正方形である。立坑の高さは約3.4m。水平坑道はどれも長さ1.5mであり、垂直位置が異なる。また、これらの水平坑道には、風門が設置されており、風量を調節できるようになっている。火災ガスの挙動は、風速計,温度計,レーザーによる可視化などで測定した。火災が発生すると、下向き通気の立坑では、壁面に沿って高温の火災ガスが上昇し、ある時期に突然通気が逆転する様子が見られた。また、火災前と風向が逆転し、予期しない箇所にまで火災ガスが到達する場合が多く見られた。風速が小さい場合には入気立坑全体の風向が逆転し、排気となる現象も確認できた。

口頭

深部地下構造物の火災流動に関する研究

井上 雅弘*; 日高 祐樹*; 中場 希*; 山上 光憲; 畠山 信也; 奥園 昭彦*; 坂井 哲郎*

no journal, , 

深部地下構造物で火災が発生すると、その通気システムが火災ガスの浮力の効果により大きく乱され、予期していない箇所にまで火災ガスが拡散し、大きな災害となるおそれがある。この火災ガスの流動状況を解明するために実験的並びにコンピュータ・シミュレーションにより検討した結果を報告する。

口頭

Experiments and the computer simulation of the behavior of ventilation air around shafts during a mine fire

井上 雅弘*; 中場 希*; 山西 毅; 山上 正憲*; 畠山 信也; 山崎 雅直; 坂井 哲郎*; 奥園 昭彦*

no journal, , 

坑内火災で発生する高温の火災ガスは、それ自体人体に極めて有害であり重大災害の原因となる。さらに、火災ガスは通気への浮力効果、絞り効果、及び天井に沿う逆流などを引き起こし、坑内通気を大きく変化させる。この結果、それまで火災の風上に位置し、火災ガスが来るはずがないと認識されている箇所にも火災ガスが到達することがある。立坑のように高度差が大きい箇所の周辺ではこの現象が顕著であり、一層重大災害につながりやすい。これを防止するためには、坑内火災発生時の通気変化を正しく予測し、効果的な通気制御を行うことが重要である。しかしながら、従来このような箇所での火災による通気変動は余り検討されていない。このため、本研究では火災時の立坑周辺での通気変動を模型実験により検討し、火災時には通気が大きく変化することを確認し、通気制御の効果についても検討した。また、通気変動をシミュレートするためのコンピュータ・プログラムを作成し、十分な精度と実用的な時間で実行できることを確認した。本論文ではこれらの結果について報告する。

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