なぜサーマルプロセス・セーフティなのか？

1984年12月3日、インドで農薬を生産していたユニオン・カーバイド社の工場からイソシアン酸メチルが放出された事故は、「歴史上最も壊滅的な化学災害」とさえ呼ばれることがある[3]。[この事故により数千人が死亡した。

セベソ事故は1976年7月10日、イタリア・ミラノ近郊のメダにあるイクメサ化学工場で発生し、ダイオキシンTCDD（化学名：2,3,7,8-テトラクロロジベンゾジオキシン）の大量放出につながった[4]。この事故は、セベソIII指令として知られる欧州規則2012/18/EU「危険物質を含む重大事故の危険性の管理に関する」にその名を与えた。

幸いなことに、このような重大事故は非常にまれであるが、軽微な事故は時折発生する。例えば、1974年から2014年の間にフランスの化学産業で発生した事故の約25％は、熱暴走反応に起因している[5]。中国では、1984年から2019年の間に271件の事故が熱暴走反応に起因している[6]。米国では、1985年から2001年の間に167件の熱暴走反応に関連する事故が発生している[7]。

最近では、電気自動車、e-バイク、e-スクーターに使用されているリチウムイオン電池の熱暴走反応が話題になっている。2023年7月には、オランダの海岸付近で、3000台の車両を積んだ自動車運搬船で火災が発生した。

熱プロセス安全とは何か？

熱プロセス安全の目的は、化学反応を制御された方法で行わせ、熱暴走を防止することである。

重要課題としてのリスク分析

上記の目的を達成するためには、化学反応や使用される化学物質のリスクを体系的に判断・評価し、危険性を最小限に抑えるための適切な対策を導き出さなければならない。これは、以下のような場合に実施される詳細なリスク分析で行われる：

• 新しい合成プロセスを導入する場合（スケールアップ）
• 既存のプロセスを変更／最適化する場合
  • 試薬の量と種類
  • 溶媒の量と種類
  • 添加順序
  • プロセス条件
• 生産場所を移す場合
  • ある反応器から別の反応器へ
  • ある工場から別の工場へ、または
  • ある国から別の国へ

開発から生産へ、材料の量はmgからkg、さらにはトンに増加する。同じように、可燃性溶剤やエネルギー物質／反応を取り扱う危険性も増大する。

冷却システムの故障などで反応が制御不能になった場合、何が起こりうるか：

作業環境に対する潜在的なハザード、リスク、危険性をIdentify 、定量化し、理解するために、様々な技術やモデルを使用することができる。

安全第一- 主要パラメータの決定

欧州化学工学連盟（EFCE）は、「リスク」という用語を、環境や人々に対する損害や危害の可能性を確率と重大性の観点から測定したものと定義している。この関係は、しばしば以下の式の形で表される：

リスク＝重大性×確率[8]

プロセスの本質的な弱点を決定するために、インシデントシナリオが記述され、予想される 重大性と発生確率に関して分析される。
リスクアセスメントの基準の例（[9]による：）

重大性：温度が高いほど、圧力が高いほど、予想される損害は大きくなる
確率：安全な状態に回復するまでの残り時間が短いほど、熱暴走反応の確率は高くなる。

Δ_Tadは断熱条件下での温度上昇を表し、暴走反応の結果を示す尺度である。_TMRadは断熱条件下での最大速度までの時間を表す。

断熱とは：系とその環境との間に熱交換がないこと。発熱（発熱性）反応中に熱が排出されない場合、これは最悪のシナリオである。反応によって放出された全てのエネルギーが系の温度を上昇させる。

TMRとは何か？

最大反応速度までの時間（time-to-maximum rate）とは、暴走反応が始まってから最大反応速度に達するまでの時間である。言い換えれば、熱爆発が発生するまでの時間である。
ヴァン・ト・ホッフ則によれば、温度が10 K上昇すると反応速度は2倍になる[8]。

TMRは時間指定であるのに対し、TMR24_h（または_TD24、D＝分解）は温度：TMRが24時間になる温度。しかし、時には他の時間も計算の基準として使われる。例えば、1層の尺度として8時間が使われる。

化学物質の危険性評価のフローチャートの例（[10]による：）

熱分析の方法（動的示差熱量測定、熱重量分析、断熱熱量測定）は、熱安定性の評価に役立つ。

NETZSCH - 完全なソリューション・プロバイダー

NETZSCH Analyzing & Testingは、熱安全分野におけるソリューションの完全なプロバイダーです。予測やシミュレーションのための適切なソフトウェアとともに分析装置を提供しています：

熱リスク評価の研究では、示差走査熱量測定（DSC）が最も一般的に使用されています。また、暴走反応熱量測定(ARC^®)も含まれています（フローチャート参照）。マルチモジュール熱量計（MMC）ベースユニットと交換可能なモジュールからなるマルチモード熱量計。1つのモジュールは暴走反応熱量測定用（ARC ）で、ARC-モジュールです。2つ目のモジュールは走査試験に使用され（走査モジュール）、3つ目と4つ目のモジュールは電池やポリマー、コインセル（コインセルモジュール）の薬学的試験に関連しています。MMCマルチモジュール熱量計（マルチモジュール熱量計（MMC）ベースユニットと交換可能なモジュールからなるマルチモード熱量計。1つのモジュールは暴走反応熱量測定用（ARC ）で、ARC-モジュールです。2つ目のモジュールは走査試験に使用され（走査モジュール）、3つ目と4つ目のモジュールは電池やポリマー、コインセル（コインセルモジュール）の薬学的試験に関連しています。MMC）は、スクリーニング（走査モジュール）とARC^® 試験（ARC^® モジュール）の両方に使用できるため、特別な位置を占めています。

ARC^® 測定の標準試験プロトコルは、Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search は、暴走反応熱量測定(ARC)に基づく熱量計装置で使用される測定モードである。Heat-Wait-Search [11]と呼ばれる。試料は段階的に加熱され、対応する待機段階で自己発熱がチェックされます（図を参照）。一定の自己発熱しきい値（通常0.02 K/分）を超えると、測定システムはトラッキングモードに切り替わり、発生した温度上昇を測定する。

Heat-Wait-Search (HWS)Heat-Wait-Search は、暴走反応熱量測定(ARC)に基づく熱量計装置で使用される測定モードである。heat-wait-search 実験の模式図[12]。

ASTM E1981 [11]に従い、放出熱量は、観察された温度上昇Δ_Tobsに熱慣性（またはファイ係数）Δ_Tadを乗じ、その積に試料容器の熱容量を乗じることによって求めることができる。

_TMR24hまたは_TD24は、様々な運動モデルに基づいて計算することができます。

新しいテルミカ・ネオソフトウェアにより、large ボリューム（反応器、サイロなど）内の化学物質の熱挙動をシミュレートすることができます。

最新のブログ記事

• 
  14.05.2026

  ポリマー硬化 ― NETZSCH Termica Neoで硬化プロセスを可視化

• 
  03.03.2026

  スケールアップと安全性：NETZSCH テルミカ・ネオが予測する問題点

• 
  10.02.2026

  NETZSCH Kinetics Neo ソフトウェアによる低温殺菌中のタンパク質変性の予測

• 
  03.02.2026

  運動モデルから実世界への応用へ：NETZSCH テルミカ・ネオによる熱反応のシミュレーション方法

• 
  03.09.2025

  リチウムイオン電池の安全性の向上：NETZSCH DSC & を用いた LiPF₆ 電解質の熱および速度論的分析Kinetics Neo

• 
  12.08.2025

  バイオマス熱分解の秘密：熱重量分析がオリーブ石価値向上の最適化に役立つ理由

• 
  20.05.2025

  風力タービンブレードの酸化液化：複合材リサイクルの新次元

• 
  18.03.2025

  ポリマーの紫外線硬化：NETZSCH 装置を用いた熱分析とレオロジーによる洞察

ウェビナー