不活性化システム

不活性化システムは、密閉された空間に保管されている可燃性物質の燃焼の可能性を低減します。最も一般的なシステムは、ガソリン、ディーゼル燃料、航空燃料、ジェット燃料、ロケット推進剤などの可燃性液体を含む燃料タンクです。完全に充填された後、使用中は、燃料の上にアレージと呼ばれる空間があり、そこには燃焼に必要な酸素を含む空気と混合された蒸発した燃料が含まれています。適切な条件下では、この混合物は発火する可能性があります。不活性化システムは、空気を窒素などの燃焼をサポートできないガスに置き換えます。^{[1] [2]}

アレージ内で燃焼を開始し、維持するには、発火源（熱）、燃料、酸素の3 つの要素が必要です。これら 3 つの要素のいずれかを減らすことで、燃焼を防ぐことができます。多くの場合、貯蔵タンクなど、発火源はありません。内燃機関に燃料を供給するほとんどのタンクの場合のように、発火源の存在を防ぐことができない場合は、燃料が消費されるにつれてアレージに不活性ガスを徐々に追加することで、タンクを不燃性にすることができます。現在、二酸化炭素または窒素がほぼ独占的に使用されていますが、一部のシステムでは窒素を豊富に含む空気または蒸気を使用しています。これらの不活性ガスを使用すると、アレージの酸素濃度が燃焼閾値未満に低下します。

石油タンカーは、炭化水素蒸気の火災や爆発を防ぐため、石油貨物の上部の空きスペースを不活性ガスで満たしている。石油蒸気は、酸素含有量が11%未満の空気中では燃えない。不活性ガスは、船舶のボイラーで発生した排気ガスを冷却および洗浄することで供給される。ディーゼルエンジンを使用する場合、排気ガスに酸素が多すぎる可能性があるため、燃料燃焼型不活性ガス発生装置を設置することがある。揮発性炭化水素蒸気またはミストが他の機器に侵入するのを防ぐため、タンカースペースへのプロセス配管に一方向弁が設置されている。 ^[3] 1974年のSOLAS規則以来、石油タンカーには不活性ガスシステムが義務付けられている。国際海事機関（IMO）は、不活性ガスシステムの要件を規定した技術規格IMO-860を発行している。バルク化学物質などの他の種類の貨物も不活性タンクで輸送されることがあるが、不活性ガスは使用される化学物質と互換性がなければならない。

戦闘機の燃料タンクは長い間不活性化処理が施され、自己密閉式であったが、軍用貨物機や民間輸送機の燃料タンクは通常そうではなかった。窒素を使用した初期の応用は、ハンドレページ ハリファックス III および VIII、ショート スターリング、アブロ リンカーン B.IIで、1944年頃から不活性化システムが組み込まれていた。^{[4] [5] [6]}

クリーヴ・キンメルは1960年代初頭に初めて旅客航空会社に不活性化システムを提案した。^[7]彼が旅客機に提案したシステムは窒素を使用するものだった。しかし、当時、米国連邦航空局（FAA）は不活性化システムの設置を義務付けていなかった。キンメルのシステムの初期バージョンは2,000ポンドの重さがあった。FAAは燃料タンクから発火源を排除することに重点を置いていた。

FAA は、1996 年のTWA 800 便(ボーイング 747)の墜落まで、民間ジェット機用の軽量不活性化システムを正式に提案していなかった。墜落は中央翼燃料タンクの爆発が原因であった。このタンクは通常、非常に長い飛行でのみ使用され、爆発時にはタンク内の燃料はわずかしかなかった。タンク内の燃料が少量の場合は、多量の場合よりも危険である。これは、残りの燃料の温度を上げるのに必要な熱量が少ないためである。これにより、アレージ燃空比が増加し、可燃下限を超える。タンク内の燃料が少量であると、タンクの底にあるポンプが空気と燃料の混合物にさらされ、電動ポンプが潜在的な発火源となる。2001年のタイ国際航空のボーイング 737と1990 年のフィリピン航空の 737の爆発も、少量の残留燃料があったタンクで発生した。これら 3 回の爆発は、暖かい日に胴体の輪郭内にある中央翼タンク (CWT) で発生しました。これらの燃料タンクは、燃料タンクを不注意に加熱する外部機器の近くにあります。米国運輸安全委員会 (NTSB) の TWA 747 の墜落に関する最終報告書は、「事故当時、TWA フライト 800 CWT の空隙内の燃料空気蒸気は可燃性であった」と結論付けています。NTSB は、1997 年の最重要課題リストの 1 位に「輸送カテゴリの航空機の燃料タンク内の爆発性混合物の除去」を挙げました。^{[引用が必要]}

TWA 800 便の墜落事故後、FAA 委員会による 2001 年の報告書では、米国の航空会社は既存の航空機群に不活性化システムを改修して、そのような爆発を防ぐには 350 億ドルを費やす必要があると述べられました。しかし、別の FAA グループは、航空機の推進エンジンから供給される圧縮空気で動作する窒素濃縮空気 (NEA) ベースの不活性化システムのプロトタイプを開発しました。また、FAA は、アレージ酸素濃度を、これまで認められていた 9 ～ 10% の閾値ではなく 12% に下げることで、燃料タンクを不活性化できると判断しました。ボーイングは独自の派生システムのテストを開始し、2003 年にボーイング 747 機数機でテスト飛行を成功させました。

この新しい簡素化された不活性化システムは、もともとパブリックコメントを通じてFAAに提案されたものです。このシステムでは、供給される空気を窒素富化空気（NEA）と酸素富化空気（OEA）に分離する中空糸膜材料を使用します。^{[8]この技術は、医療目的で}酸素富化空気を生成するために広く使用されています。このシステムでは、窒素分子（分子量28）を優先的に通過させ、酸素分子（分子量32）を通過させない膜を使用します。

軍用機の不活性化システムとは異なり、この不活性化システムは、航空機のエンジンが作動しているときは常に継続的に作動し、燃料蒸気の可燃性を低減します。目標は、燃料タンク内の酸素含有量を 12% に低減することです。これは、通常の大気中の酸素含有量 21% より低いですが、酸素含有量 9% を目標とする不活性化された軍用機の燃料タンクよりは高い値です。軍用機の不活性化は、通常、燃料蒸気を含んだアレージ ガスをタンクから大気中に排出することで行われます。

FAA は、7 年間の調査を経て、2005 年 11 月に NTSB の勧告に応えて、航空会社に「地上および空中での燃料タンク蒸気の可燃性レベルを下げる」ことを義務付ける規則を提案しました。これは、燃料タンク蒸気の発火源の可能性を減らすことだけに焦点を当てていた、FAA が過去 40 年間の方針からの転換でした。

FAA は 2008 年 7 月 21 日に最終規則を発行しました。この規則は、新しい航空機の設計に適用される規則 (14CFR§25.981) を改正し、継続的な安全性 (14CFR§26.31–39)、国内運航の運航要件 (14CFR§121.1117)、および外国航空会社の運航要件 (14CFR§129.117) に関する新しい規則を導入しています。この規則は、1958 年 1 月 1 日以降に認可された、乗客定員が 30 人以上、または積載量が 7500 ポンドを超える航空機に適用されます。この規則はパフォーマンスに基づいており、特定の方法の実装を必要としません。

この提案された規則は、将来のすべての固定翼航空機の設計（乗客定員が30人以上）に影響し、9年間で3,200機以上のエアバスおよびボーイング機に中央翼燃料タンクを装備した改修を義務付ける。FAAは当初、貨物機への設置も命じる予定だったが、ブッシュ政権によって命令から削除された。さらに、リージョナルジェット機や小型通勤機は、燃料タンク爆発の危険性が高いとはFAAが考えていないため、この規則の対象にはならない。FAAは、このプログラムの費用を今後49年間で8億800万ドルと見積もっており、これには既存の航空機の改修費用3億1,300万ドルも含まれる。この費用を、大型旅客機が空中で爆発した場合に発生する「社会的コスト」の推定12億ドルと比較した。提案された規則は、米国の航空会社の輸送能力のほぼ半分が破産した航空会社にかかっていた時期に出された。^[9]

この命令は、通常は空であると考えられる中央翼燃料タンクを空調装置が加熱する可能性のある航空機に適用される。エアバス A320 およびボーイング 747 の一部航空機は「早期措置」の対象になる予定である。新しい航空機設計に関しては、エアバス A380 は中央翼燃料タンクがないため免除され、ボーイング 787 は提案された規則にすでに準拠している燃料タンク安全システムを備えている。FAA は、過去 16 年間に 4 件の燃料タンク爆発 (地上で 2 件、空中で 2 件) が発生しており、この統計と、飛行時間 6,000 万時間ごとに 1 件の爆発が発生するという FAA の推定に基づくと、今後 50 年間で 9 件の爆発が発生する可能性があると述べている。FAA によると、不活性化システムは、発生する可能性のある 9 件の爆発のうち 8 件を防ぐ可能性があるという。不活性化システム規則が提案される前、ボーイング社は2005年から自社が製造する旅客機に独自の不活性化システムを搭載すると表明していた。エアバス社は、自社の航空機の電気配線により不活性化システムは不必要な出費になると主張していた。

2009 年現在^{[アップデート]}、FAA は機内不活性化システムの基準を再度引き上げる規則を保留しています。燃料タンクの不活性化を実現する新しい技術が他社によって開発されています。

1. 機内不活性ガス生成システム（OBIGGS）は、2004年にFAAとNASAによってテストされ、2005年にFAAによって意見がまとめられました。^[10]このシステムは現在、C-17を含む多くの種類の軍用機で使用されています。このシステムは、FAAの規則案による基準の引き上げ案で提案されている安全性のレベルを提供します。このシステムの批評家は、軍が報告したメンテナンス費用の高さを挙げています。
2. 3 つの独立した研究開発会社が、FAA と SBA の研究開発助成金に応えて新しい技術を提案しました。これらの助成金の焦点は、従来の不活性化方法に代わる OBIGGS よりも優れたシステムを開発することです。これらのアプローチはいずれも一般科学界で検証されておらず、これらの取り組みによって市販製品が生み出されたこともありません。すべての会社がプレスリリースを発行するか、査読なしの講演を行っています。^[11]

現在使用されている燃料タンクを不活性化する別の方法は、アレージシステムです。FAAは、アレージシステムの追加重量により、航空分野での実装は非現実的であると判断しました。^[12]一部の米国軍用機は依然として窒素ベースの泡不活性化システムを使用しており、一部の企業はアレージシステムを備えた燃料コンテナを鉄道輸送ルートで輸送します。

• 希釈（式）
• TWA 800便
• 酸素還元システム
• タンクブランケット
• 中空糸膜

• イシドール、クリス、シニア、/Money (2005 年 9 月 14 日)。「デルタ航空とノースウエスト航空がともに破産申請」。CNN。2005年11月 17 日閲覧。
• 「FAA、航空機燃料タンクの危険性を減らすため、長らく遅れていた修正を命令」ウォール ストリート ジャーナル、2005 年 11 月 15 日、D5 ページ
• 「FAA、燃料タンク爆発リスクを軽減する規則を提案（FAAプレスリリース）」。2011年6月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2007年1月18日閲覧。

• 中空糸ガス分離