新橋で大爆発、危険な爆発の話

2023年7月3日

東京新橋で爆発事故が起きました。

岸田首相が演説中にパイプ爆弾で襲撃されたのが記憶に新しいので、付近の人は驚いたことでしょう。

今回は「爆発」について説明します。

1・新橋の爆発の原因は？

東京消防庁によると

「午後3時20分ごろ、港区新橋のビルの2階から火が出ました。

東京消防庁は、現場は今も激しく燃えていて、直前には「爆発音があった」などがあったという通報がありました。

ビルの2階に入る飲食店で爆発が起きたあと火が出たということで消防が消火活動にあたり、およそ3時間後に消し止められました。

この爆発で店の中にいた50代の男性店長と50代の女性従業員、それに通行人の50代と70代の男性のあわせて4人がやけどをするなどのけがをしました。

警視庁によりますといずれも意識はありますが、このうち3人が重傷、1人が軽傷だということです。

また、この爆発の影響でこれまでに周辺の建物7棟と車2台が損傷するなどの被害がありました」

現場のスナックは開店準備中で、店長がたばこの火をつけようとしたとたんに爆発したと言っています。

また店内は爆発前に、ガスのような臭いがしていたとの証言もあります。

おそらく都市ガスの漏れによる、ガス爆発でしょう。

じつはガスやガソリンの気化による爆発は、どのような条件でも起きるのではありません。

空燃比といって、空気と可燃性気体が一定範囲の比率で混ざり合っているときに火をつけないと爆発しません。

今回の事故は不運なことに、ガスと空気がちょうどいい感じに混ざっていたために爆発したのだと思われます。

爆発は気温が高いほど起きやすいような印象を持ちますが、じつは気温が低い方が爆発する空燃比の幅が広くなるのです。

ですからガスやガソリンの爆発事故は、意外にも冬の方が起きやすいのです。

衝撃波を発生する爆轟爆発

2・火薬に関する人々の知らないこと

火薬と言うと夏の花火を思い出す人も多いでしょう。

あの火薬は黒色火薬といって、中国で7世紀前半に発明されたといわれています。

黒色火薬はとても簡単に作れる火薬で、硝酸カリウム（硝石）と木炭の粉と硫黄の粉を混ぜ合わせると造れます。

中国には世界的に珍しい天然の硝石の産地があるために、世界で初めての火薬の発明が行われたのでしょう。

古代中国ではこれを使って戦争用のロケット兵器が使われていました。

日本には1543年(天文12年)に種子島に1隻の中国船が漂着し、乗り合わせていたポルトガル人が鉄砲をもっていたことで伝わりました。

鉄砲とともに火薬が伝わったのです。

その後、火薬の製法は各大名に「秘伝」とされました。

日本に硝石の産地はないために、秘密の製造方法が使われました。

それは「おしっこ」を使う方法です。

尿にはアンモニアや尿素という窒素化合物があるので、これを3年以上畜養すると一部が細菌により硝酸化合物に変化します。

こうして得たものを灰汁と混ぜ合わせたのち、できた溶液を濾して煮詰めるという大変な手間をかけて硝石を作っていました。

そのため硝石は大変貴重であり、また兵器でもあったために製法は門外不出でした。

黒色火薬は長く火薬の代表的なもので、ニトログリセリンを使ったダイナマイトが普及するまで、他に代替品はありませんでした。

3・爆発とは何か？

ほとんど知られていませんが、爆発には二種類あります。

火薬が爆発するとき、衝撃や熱で火薬が「燃え始め」ます。

「燃え始める」というのは硝酸カリウムのような酸化剤が熱で分解して酸素を発生し、それが硫黄や木炭と反応してガスになり急激に膨張します。

この時に発生する熱と急膨張するガスが、爆発の威力の根源です。

その急膨張するガスの中で燃焼が起きているのですが、燃焼速度が音速を超えるか、越えないかで爆発の威力が違ってきます。

なぜ音速？と思われるかもしれません。

音とは空気中を伝わる圧力の変化で、これはだいたい秒速340メートルです。

音速が空気中を伝わる圧力の変化の最大値なので、これを超えることはできません。

爆発の時に燃えていく速度が音速を超えると圧力がそれを超えて広がっていけないので、爆発しているガスの中にどんどん圧力が閉じ込められていきます。

そして可燃物が燃え尽きると閉じ込められていた圧力が一気に解放されます。

このような燃焼は圧力が一気に解放されるので、非常に威力があります。

これを「爆轟」（ばくごう）と言います。

爆轟の時は、衝撃波が発生します。

それに対し、燃焼速度が音速を超えない爆発を、「爆燃」と言います。

新橋の都市ガス爆発は、空気と混ざり合った可燃ガスが広い範囲にあって、この中で音速を超える燃焼が起きたと思われます。

そのため意外なほどの大爆発になったのでしょう。

2020年8月レバノンの爆発事故

まとめ

ＴＮＴ爆薬というものがあります。

トリニトロトルエンの略で、トルエンというガソリンみたいなものにニトロ基が三つついた構造をしています。

1891年にドイツ人科学者 ホイザーマンが、爆薬に使用できることを解明しました。

というのはこの物質は非常に安定していて、火をつけても、銃弾を撃ち込んでも爆発しないので爆薬になるとは誰も思わなかったためです。

この安定性のために安全な爆弾が作れるということで、20世紀になってからの爆弾はほとんどがＴＮＴ爆弾になりました。

核爆弾の威力を表す単位に「メガトン」というのがあります（キロトンとかギガトンもあります）。

これは核爆弾の威力がＴＮＴ爆薬に換算して、どのくらいの量かということで表しているのです。

1メガトンは百万キログラムです。

百万キログラムの強力爆薬の威力とおなじものが、核爆弾の威力だということですからどれほど強力なのかわかると思います。

ただし、ウランやプルトニウム核爆弾は100キロトン程度より威力は大きくなりません。

それでも通常爆薬100000トンの威力ですから

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