人工物質の脅威:大気・水・食品
250133 水素爆発と水蒸気爆発の違い 1
 
たっぴ ( 35 京都 会社員 ) 11/04/24 AM00 【印刷用へ
福島原発は、今後水素爆発を起こすのか?水蒸気爆発を起こす可能性があるのか?

そもそものその違いは一体何のだろうか?

被ばく量の計算も行っているリンク
千葉大学 理学部 地球科学科の准教授(本名・吉田修二)のブログより
以下転載。

リンク

水蒸気爆発の基礎

多くの人が誤解をしていたり、良く理解されていないのは、【水素爆発と水蒸気爆発の違い】です。
水素爆発よりも威力が強く、破壊される範囲が広いのは水蒸気爆発(Phreatic Explosion)の方です。

【水素爆発】は水素の入った試験管やシャボン玉、風船に【火】を近づけると、ボン!と火を出して爆発するように燃えますがあれと同じ原理です。

水素が漏れると、比重が軽いため、高いところへ移動し、建物の高いところなどへ濃集します。これにちょっとした【摩擦や電気】などで火がつくと、爆発するのですが、爆発量は水素の濃度や量のほか、★酸素がどのくらい周りにあるか、なども関係してきます。

本来、原子炉内の水素は酸素と直接反応しないように、窒素が入っているのですが、それが今回の事故では窒素もなぜか漏れてしまっていた、と言うのが(あまり報道されていませんが)問題なのだそうです(昨日参加した記者会見で聞いた話です)。
酸素があるところで、かなりの量が溜まってくると、建物も吹っ飛ばすほどの威力があり、皆さんがニュースの動画や写真で見ている通りです。

一方、
【水蒸気爆発(あるいは単に蒸気爆発)】は高温に解けた金属やマグマなどが水に触れたときに起こります。

自然界でよく知られているのは温度が1000度位のマグマが地下を上昇し、地下水層を暖めたときに起こります。常温・地上で水が蒸気になるときには、その体積が1600倍以上になりますが、これが地下の密閉されたところで起こるのです。そのため、水が1000倍以上になるのに伴う圧力で、大爆発を起こします。

2000年の有珠山の噴火は水蒸気爆発が次々に起こった例ですが、水にマグマが直接触れて、瞬時に水が沸騰し、マグマも飛び散る場合をマグマ・水蒸気爆発(Phreato-Magmatic Explosion)といいます。ちょうど私が学生たちとこの1-2年研究していたのが、このマグマ・水蒸気爆発で、地下水の水蒸気爆発よりも、原子炉安全の際に問題となる「水蒸気爆発」に近いものです。地下水層だけでなく、海や湖の水が温められた場合にも(マグマ)水蒸気爆発は起こります。

この際、何が起きるのか、というと、水素爆発のように上空、球状に広がる爆発だけでなく、地面を這うような【高速の衝撃波】が走るのです。
ちょうど大きな爆弾が落ちたときに、きのこ雲が上がるだけでなく、ドーナツ状の煙った衝撃波が中心から外側へ同心円状に広がりますよね。

★この衝撃波、【いろんな細かい破砕物】を一緒に運んでおり、通過したところの木をなぎ倒し、多くの建物を破壊します(映画なんかでよく見ますね)。これをベース・サージと呼び、火山学だけでなく、原爆実験のときなどに計測されて研究されているのですが、火山の場合(ベースサージだけでなく、日本では火砕サージといいます)でも、普通半径数キロをなぎ倒す破壊力があります。

1883年のインドネシアのクラカトア山の大噴火でサージが発生した際は、サージが海の上を渡り、スマトラ島に上陸し、噴源から50キロ近くも離れた山麓の村をなぎ倒し、焼いた、という記録があります。
 
 
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