危険物乙四 基礎的な物理学及び基礎的な化学 問96｜静電気の防止策・流速制限の意味と数値的根拠

誤っているのはエです。充填直後にタンク内へ計量棒を挿入すると、液面の静電気が未散逸の状態で放電（スパーク）が起き、引火性蒸気に点火する危険があります。一定時間待ってから計量を行うのが安全です。

• ア（正）: 流速制限→静電気発生量を減らす。正しい。
• イ（正）: アース+ボンディングで放電防止。正しい。
• ウ（正）: 高湿度→帯電量低減。正しい。
• エ（誤）: 充填直後の計量棒挿入は放電火花の危険がある。一定時間待つのが正しい。
• オ（正）: 帯電防止靴・作業着で人体帯電を防ぐ。正しい。

危険物充填後はすぐに操作せず、静電気が散逸する時間を確保することが安全上重要です。

移液・充填時の静電気防止策（確立した物理学・安全指針）:

各選択肢：

• ア（正）: 流速が速いほど摩擦・乱流による電荷発生量が増加する。流速1m/s以下等の制限が推奨される場合がある。
• イ（正）: アース（接地）で電荷を大地に逃がし、ボンディング（等電位化）で容器間の電位差をなくす。セットで実施するのが基本。
• ウ（正）: 湿度50〜70%程度で帯電が著しく低下するとされる。乾燥した冬季に静電気事故が増える根拠。
• エ（誤）: 充填直後はタンク内の液面（帯電した液体）に蓄積した電荷がまだ散逸していない。この状態で計量棒（導体）を挿入すると、液面との電位差で放電（スパーク）が起こりうる。一定時間（液体の静電気散逸時間：数分〜十数分）が必要。「安全に除去できる」は正反対の記述。
• オ（正）: 人体への静電気蓄積（着衣・歩行）→放電（ドアノブで「バチッ」）が点火源になる可能性あり。帯電防止靴・作業着は有効な防止策。

引っかけ: エ（充填直後の計量棒挿入が安全）は実際に事故が起きるパターン。

【理論的背景：充填後静置時間の必要性】

液体（第4類危険物）がタンクに充填されると、充填中の摩擦・乱流によって液体中・液面に電荷が蓄積します。充填停止後、電荷は次第に散逸（中和・大地への移動）しますが、電気不良導体（有機液体）では散逸に時間がかかります。

静電気散逸時定数 τ = ε/σ（ε：誘電率、σ：電気伝導率）。有機液体の σ が非常に小さいため τ が長い（数分〜数十分に達することがある）。

この間（充填後の静置期間）にタンク内に導体（計量棒・サンプラー等）を挿入すると、帯電した液面と導体間に電位差→放電→引火性蒸気着火のリスクがあります。

必要な静置時間は施設の種類・液体の種類によって異なります。

【各防止策の物理的根拠】

1. 流速制限: 帯電量はおおむね流速の1.75〜2乗に比例するとされる（実験的知見）。低流速（1 m/s以下等）にすると帯電量が著しく低下。

2. アース+ボンディング: アース（Ground）は電荷を大地（無限容量の導体）に逃がす。ボンディング（Bonding）は2つの導体を接続して同電位にし、電位差による放電を防ぐ。タンクローリーの充填では必ずアース線とボンディングクリップを接続してから開弁。

3. 加湿: 相対湿度50%以上で静電気帯電が著しく低下（表面の水膜が電荷の移動経路になる）。

4. 帯電防止靴・作業着: 導電性素材（カーボン繊維・金属繊維入り）で人体帯電を防ぐ。通常の化学繊維作業着は帯電しやすい。

【各選択肢の発展補足】

• ア（正）: 流速制限は発生量を根本的に減らす。アースでは除去しきれない場合の補完策でもある。
• イ（正）: アース+ボンディングはセットで実施するのが原則。アースのみでは容器間の電位差が残ることがある。
• ウ（正）: 加湿は冬季乾燥時の補完策として有効。ただし爆発性雰囲気（引火性蒸気）への水スプレーは不適切な場合もある（霧化水が点火源になりうる雰囲気では禁止）。
• エ（誤）: 充填後の静置時間が必要（散逸時定数 τ）。直後の計量棒挿入は放電火花リスク。
• オ（正）: 帯電防止靴・作業着の着用は危険物施設で義務・推奨されている防護具の一つ。

【試験での位置づけ】

乙四試験では「流速制限・アース・ボンディング・加湿・帯電防止靴」が正しい防止策として、「充填直後の容器内操作」が不適切な行為として出題されます。防止策の名称と根拠（なぜ有効か）をセットで記憶することで、正誤判定が確実になります。

【根拠】確立した物理学・危険物取扱い安全指針（静電気散逸時定数の概念）。

【補足】充填直後の計量棒挿入は放電→引火の危険あり（静置時間が必要）。流速制限・アース+ボンディング・加湿・帯電防止靴が正しい防止策。