沸騰した液体が膨張して蒸気が爆発する

沸騰液体膨張蒸気爆発（BLEVE、/ ˈ b l ɛ v iː / BLEV -ee）は、大気圧での沸点よりも十分に高い温度である、または達した加圧液体が入った容器の破裂によって引き起こされる爆発である。 ^{[1] [2]}液体の沸点は圧力とともに上昇するため、加圧容器が損傷していない限り、その内容物は液体のままである可​​能性がある。容器の完全性が損なわれると、圧力の喪失によって沸点が下がり、液体が急速に膨張してガスに変化する可能性がある。BLEVEは爆発的沸騰の発現である。

炭化水素やアルコールなどの可燃性ガスの場合は、火災によってさらに被害が拡大する可能性があります。ただし、BLEVE は必ずしも火災を伴うわけではありません。

1957 年 4 月 24 日、ファクトリー ミューチュアル(FM) の施設の反応炉が急激な減圧の結果、大爆発を起こした。反応炉にはフェノールと混合されたホルマリンが入っていた。爆発で施設は損傷したが、混合物は不燃性であったため火災は発生しなかった。事故後、FM に勤務していた研究者のジェームズ B. スミス、ウィリアム S. マーシュ、ウィルバー L. ウォールズは、「沸騰液体膨張蒸気爆発」という用語とその頭字語「BLEVE」を考案した。^{[3] [4]}これらの表現が一般的に使用されるようになったのは、1970 年代初頭、全米防火協会(NFPA) のFire Command 誌とFire Journal誌がこれらの用語を使った記事を掲載し始めたときであった。^[5]

BLEVEの形成には3つの重要な要素がある: ^[6]

1. 通常の大気圧の沸点より十分に高い温度で液体の状態にある物質。
2. 物質を液体の状態に保つ圧力を維持する封じ込め容器。
3. 突然の封じ込めの喪失により、圧力が急激に低下します。

通常、BLEVE は、大気圧での沸点以上に保たれた液体が入った容器から始まります。二酸化炭素、プロパン、その他の工業用ガスなど、通常は液体として保管される多くの物質は、大気圧下では沸点が室温より低くなります。水の場合、圧力容器が 100 °C (212 °F) 以上に加熱されると BLEVE が発生する可能性があります。その容器は、沸騰した水で加圧されるため、非常に高い温度で液体の水を保持できなければなりません。

加圧容器が破裂すると、液体の沸騰を防ぐ圧力が失われます。破裂が壊滅的、つまり容器が突然圧力を保持できなくなった場合、液体は沸点をはるかに超える温度になります。これにより、液体の一部が瞬間的に蒸発し、非常に急速に膨張します。温度、圧力、および関連する材料によっては、膨張が非常に急速であるため、爆発として分類され、周囲に深刻な損害を与える可能性があります。

たとえば、350 °C (662 °F) に保たれた加圧液体水のタンクは、大気圧 (またはゲージ圧) より 10 MPa (1,500 psi) 高い圧力に加圧される可能性があります。水が入っているタンクが破裂した場合、一瞬の間、次の量の液体水が存在することになります。

• 大気圧
• 温度は350℃（662℉）。

大気圧下での水の沸点は 100 °C (212 °F) です。大気圧下では、液体の水は 100 °C (212 °F) を超える温度では存在しません。その瞬間、水は沸騰して爆発的に蒸気に変わり、350 °C (662 °F) の液体の水が気体に変わると、液体のときよりも大幅に大きな体積 (≈ 1,600 倍) を占め、蒸気爆発を引き起こします。このような爆発は、ボイラーの過熱水がボイラーの亀裂から漏れ出してボイラー爆発を引き起こす場合に発生することがあります。

BLEVEを引き起こす液体の気化は、通常、格納容器の壊滅的な喪失後1ミリ秒以内に発生します。^[7]

BLEVE が発生するには、封じ込めが失われた時点で沸騰液体が十分に過熱されていなければなりません。たとえば、圧力が約 1 MPa (150 psi) の場合、水は 177 °C (351 °F) で沸騰します。このような状況で密閉容器から放出された過熱水は、蒸気泡の均一な核形成が不可能なため、BLEVE を生成しません。 ^[8] BLEVE が発生する最低温度についてはコンセンサスがありません。ロバート リードが提案した予測式は次のとおりです。

${\displaystyle T_{\text{min,BLEVE}}=0.895\ T_{\text{C}}}$

ここで、T _{C は}流体の臨界温度（単位はケルビン）である。この式に基づくと、いくつかの流体の最低BLEVE温度は以下のようになる。^[9]

リードによれば、BLEVE は、より一般的には、膨張が「過熱限界軌跡」を横切ると発生する。リードのモデルでは、この曲線は本質的には圧力-温度図で表される流体のスピノーダル曲線であり、BLEVE の開始は爆発沸騰の兆候であり、スピノーダルが「上から」、つまり突然の減圧によって横切られる。しかし、過熱限界とスピノーダルの直接的な対応は実験的に証明されていない。実際の BLEVE では、圧力容器の破損の仕方が膨張の起こり方に決定的な影響を与え、たとえば圧力波や不均一性を引き起こす可能性がある。さらに、局所的な温度変化により、液体に成層化が生じる可能性がある。このため、リードの式で予測される温度よりも低い温度で BLEVE が発生する可能性がある。^[10]

BLEVE という用語は、可燃性液体を収容した圧力容器からの爆発火災に関連付けられることが多い。しかし、BLEVE は水、 ^{[11] 、} 液体窒素、液体ヘリウム、その他の冷媒や極低温物質などの不燃性物質でも発生する可能性がある。このような物質は、炎やその他の化学反応を伴わない、純粋に物理的な BLEVE を経験する可能性がある。液化ガスの不発 BLEVE の場合、蒸発エンタルピーの吸収による急速な冷却が危険であり、凍傷を引き起こす可能性がある。建物内や空気より重いガスの場合はトラフ内で蒸気雲が急速に拡散しない場合は、膨張する蒸気による窒息も起こり得る。蒸気は有毒である場合もあり、その場合は比較的低濃度で、したがって発生源から遠く離れていても、危害や場合によっては死亡が発生する可能性がある。

しかし、可燃性物質がBLEVEの影響を受けると、摩擦、機械的火花、その他の点火源、または圧力容器を巻き込んでそもそも故障を引き起こした既存の火災により、放出時に発火する可能性があります。このような場合、燃焼蒸気はさらに膨張し、爆発の力が増します。さらに、漏れた液体のかなりの量が上昇する火球の中で数秒のうちに燃え、非常に高いレベルの熱放射が発生します。爆発の影響は壊滅的なものになる可能性がありますが、可燃性物質BLEVEは通常、爆発の過圧よりも火球の熱放射による被害の方が大きくなります。

BLEVE は、貯蔵容器付近の外部火災によって内容物が加熱され、圧力が上昇することで発生することが多い。タンクは大気圧に耐えられるよう設​​計されていることが多いが、継続的な加熱により金属が弱まり、最終的には破損する可能性がある。タンクが液体のない場所（上部など）で加熱されている場合、沸騰した液体がその場所を冷却できないため、タンクが早く破裂する可能性がある。圧力容器には通常、過剰圧力を逃がす安全弁が装備されているが、圧力が十分に速く解放されないとタンクが破損する可能性がある。^[1]圧力容器は安全弁の設定圧力に耐えられるよう設​​計されているが、衝突火災の場合のように機械的完全性が弱まらない場合に限る。^[12]衝突火災のシナリオでは、BLEVE で放出された可燃性蒸気が放出時に発火し、火の玉を形成する。衝突火災の原因は、容器自体からの可燃性流体の放出、または近くのタンクや機器からの放出を含む外部ソースによるものである可能性がある。例えば、脱線した別のタンク車の開放された安全弁からの噴流火災の影響で、鉄道のタンク車がBLEVEを起こしたことがある。^[13]

BLEVEの主な被害効果は3つある。爆発による爆風、圧力容器からの破片またはミサイルの飛散、そして火球が発生した場合の熱放射である。 ^[12]

水平円筒形（「弾丸」）タンクは縦方向に破裂する傾向がある。これにより、破損したタンクとその破片はロケットのように飛ばされ、長距離を飛ぶ。^[14]フェイジンでは、飛ばされた破片のうち3つは100トンを超える重さがあり、爆発源から150〜350メートル（490〜1150フィート）飛ばされた。サン・フアニコの弾丸タンクの1つは、着地するまでに1,200メートル（0.75マイル）飛行したが、これはBLEVEミサイルとしてはおそらく史上最長の距離である。^[15]破片は他のタンクや機器に衝突する可能性があり、その結果、事故の連鎖がドミノ効果で広がる可能性がある。^[7]

火の玉は地面からかなりの高さまで上がることがある。^[14]火の玉は球状になり、地面からキノコ型に上昇する。^[7]サン・フアニコの火の玉の直径は200～300メートル（660～980フィート）と推定され、継続時間は約20秒であった。このような大規模な火災は、数百メートル離れた場所にいる人々に怪我を負わせる可能性がある（例えば、フェイジンでは300メートル（980フィート）、サン・フアニコでは400メートル（1310フィート））。^[14]

BLEVE 火球事象による追加の危険性は、火球の熱放射に直接さらされることによる二次火災の形成、火球で燃焼しなかった燃料によるプール火災、または燃えるタンクの破片の飛散による二次火災の形成である。^{[15] [7]}もう一つの重要な二次的影響は、関与する蒸気が有毒であり、放出されても発火しない場合の有毒ガス雲の拡散である。^[7] 塩素、アンモニア、ホスゲンは、過去の事故で BLEVE を経験し、その結果有毒雲を生成した有毒ガスの例である。^[7]

• 損傷や腐食を防ぐための圧力タンクのメンテナンス^[16]
• 緊急減圧^[6]
• 圧力逃し弁^[17]
• パッシブ防火^{[17] [16]}
• 水噴霧冷却^{[17] [16]}

注目すべきBLEVE事故には以下のものがあります。

• 1926年12月13日、フランス、サントーバン- 25トンの塩素BLEVEが沸騰液体の膨張蒸気爆発として初めて確認され、19人が死亡した。^{[18] [19]}
• 1939年12月24日、ルーマニア、ザルネシュティ–ブタジエン（80%）とブテン（20%）の混合物を含む鉄道タンク車が爆発し、火球が発生した。60人が死亡した。^{[18] [20]}
• 1943年7月29日、ドイツ、ルートヴィヒスハーフェン– BASF工場で塩素タンク車が爆発し、57人が死亡した。^{[18] [21]}
• 1948年7月28日、ドイツ、ルートヴィヒスハーフェン - 同じ工場でジエチルエーテルを積んだ別のタンク車が爆発し、209人が死亡した。^{[18] [22] [23]}
• 1951年7月7日、米国ニュージャージー州ニューアーク–ニューアーク港で液化石油ガス（LPG）タンク70基、計2600トンが爆発した。死者は出なかった。^{[18] [24]}
• 1957年1月8日、カナダ、ケベック州モントリオール–シェルの製油所で、複数のタンクに貯蔵されていた5100トンのLPGが爆発し、1人が死亡した。^{[7] [25] [26]}
• 1959年6月28日、米国ジョージア州メルドリム–メルドリム・トレスル事故：LPG鉄道タンク車事故で23人が死亡。^[18]
• 1960年3月28日、イギリス、スコットランド、グラスゴー -チープサイド・ストリートのウイスキー貯蔵庫火災：3900トンのウイスキーを保管していた倉庫で火災が発生し、いくつかの樽がBLEVEを経験した。死者19名。^[27]
• 1966年1月4日、フランス、フェザン–フェザン災害：エルフ製油所で1000トンのLPGが爆発し、18人が死亡した。^[18]
• 1972年3月30日、ブラジル、リオデジャネイロ– 1972年リダク爆発 [pt] : 製油所で1000トンのLPGが爆発し、28人が死亡した。^{[18] [28]}
• 1973年7月5日、米国アリゾナ州キングマン–キングマン爆発：LPGを積んだタンク車が爆発し、13人が死亡した。^{[18] [29]}
• 1977年12月8日、コロンビア、カルタヘナ –アンモニアBLEVEの反応炉が破裂し、30人が死亡した。^{[18] [30]}
• 1978 年 2 月 23 日、米国テネシー州ウェイバリー–ウェイバリー タンク車爆発: LPG タンク車が爆発し、16 人が死亡しました。
• 1978 年 7 月 11 日、スペイン、アルカナル –ロス アルファケス事故: 危険物が絡んだ史上最悪のタンクローリーBLEVE と道路の事故で、25 トンのプロピレンを積んだ車両が混雑したキャンプ場の横で機械故障を起こしました。BLEVE により 216 人が死亡しました。
• 1978年5月30日、テキサス州テキサスシティ、米国 - 1500トンのLPGを貯蔵していた複数の貯蔵タンクが爆発し、7人が死亡した。^{[18] [31]}
• 1972年8月30日、米国ルイジアナ州 グッドホープ- MVインカ・トゥパック・ユパンキ号とブタンを積んだはしけTB パナマシティ号が衝突し、BLEVEが発生した。死者12名が出た。^{[18] [32]}
• 1981年8月1日、メキシコ、サン・ルイス・ポトシ州セリトス– 塩素を積んだ鉄道タンク車が爆発し、29人が死亡した。^{[18] [33]}
• 1984年7月23日、米国イリノイ州ロメオビル-ロメオビル石油精製所の事故で15人が死亡した。^[7]
• 1984年11月19日、メキシコ、サンファン・イシュアテペック–サンファニコ災害：史上最悪のBLEVE事故であり、また史上最悪の産業災害の一つで、一連のBLEVEがペメックスのLPG貯蔵ターミナルを襲い、500人以上が死亡した。^{[18] [34]}
• 1986年1月28日、米国フロリダ州メリット島上空 -スペースシャトルチャレンジャー号の事故：宇宙船の分解は、液体水素と酸素の 外部タンク区画のBLEVEによって引き起こされた。^{[18] [35]}
• 1988年12月23日、米国テネシー州メンフィス–メンフィスのLPGタンクローリー事故で9人が死亡した。^[36]
• 1993年4月19日、テキサス州ウェーコ、米国 -ウェーコ包囲事件の余波の一因となったのは、軍の介入によって引き起こされたLPGタンクのBLEVEであった。^[37]
• 1994年3月4日、米国ウィスコンシン州ウェヤウェガ–ウェヤウェガ脱線事故、死者なし。
• 2002年6月22日、スペイン、ティビサ- 史上初の液化天然ガス（LNG）BLEVEでタンクローリーが爆発した。運転手のみが死亡した。^[38]
• 2008年8月10日、カナダ、オンタリオ州トロント –トロントのサンライズプロパン工業ガス工場でプロパン爆発が発生し、 2人が死亡した。 ^[39]
• 2012 年 8 月 27 日、インド、チャラ–チャラ LPG タンクローリー事故:ケララ州で LPG タンクローリーの交通事故が発生し、通行人 20 名が死亡しました。
• 2013年6月13日、米国ルイジアナ州ガイスマー–ウィリアムズオレフィンズの爆発によりプロパン熱交換器が破裂し、工場の作業員2名が死亡した。^[40]
• 2014年7月21日、トルコ、リチェ – LPGタンクローリーの爆発により34人が死亡した。^[41]
• 2018年8月6日、イタリア、ボローニャ–ボルゴ・パニガーレ爆発、交通事故によるLPGタンクローリーの爆発で2人が死亡した。 ^[42]
• 2019年6月21日、米国ペンシルベニア州フィラデルフィア– 2019年のフィラデルフィア製油所爆発：火災に続いて、ブテン、イソブタン、n-ブタンを含むプロセス容器で大規模なBLEVEが発生しました。
• 2022年12月24日、南アフリカ、ボクスブルク–ボクスブルクで発生した爆発では、LPGタンクローリーBLEVEが故障し、41人が死亡した。

• ボイラー爆発
• 水蒸気爆発
• 爆燃
• 爆発的な沸騰
• 急速な相転移

• Lees, Frank P. (1996)。プロセス産業における損失防止（第2版）。オックスフォード、イギリス：Butterworth - Heinemann。ISBN 0-7506-1547-8。
• マンナン、サム(2012)。『プロセス産業における損失防止』 （第 4 版）。イギリス、キドリントンおよびマサチューセッツ州ウォルサム：バターワース・ハイネマン。ISBN 978-0-12-397189-0。

Roberts, Michael W. (2000)。「DOE 施設における沸騰液体膨張蒸気爆発 (BLEVE) イベントの分析」(PDF)。Energy Facility Contractors Group (EFCOG) 。2012 年 10 月 20 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。

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ウィキメディア・コモンズには、 BLEVEに関連するメディアがあります。

• プロパン タンクの爆発 - プロパン タンクの BLEVE を引き起こすために必要な状況の説明。
• YouTubeの BLEVE デモ– 制御された BLEVE デモ
• YouTubeで大爆発–イリノイ州マードックの列車脱線事故によるプロパンとイソブタンの BLEVE のビデオ(1983 年 9 月 3 日)
• モスクワ環状道路の事故がYouTubeで公開– モスクワで交通事故が発生、数十個の LPG ボンベが BLEVE される
• YouTubeのプロパン BLEVE – トロントのプロパン貯蔵庫火災からの BLEVE
• カナダ運輸省による緊急対応要員向けトレーニング ビデオ (アーカイブ) 。