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2019.06

ナトリウム・硫黄電池の火災で消防庁は何を求めたのか｜延焼の原因と当面の安全強化対策を解説

平成23年９月21日、茨城県内のナトリウム・硫黄電池を設置する一般取扱所で火災が起き、鎮火までに15日間かかりました。
８か月余り後の平成24年６月７日、消防庁は消防危第154号で、この火災の原因と当面の火災対策を都道府県に伝えました。
通知は、延焼防止のための追加対策や、消火活動での留意事項も示しています。
この記事では、火災の経緯と対象、通知が示した対策と見落としやすい点を、消防庁の通知と現行の条文をもとに解説します。

大きな蓄電池の火災で、消防庁が通知を出したと聞きました。
どんな火災だったのでしょうか。

ナトリウム・硫黄電池の火災で、鎮火までに15日間かかりました。
平成24年６月に、消防庁が対策を通知しています。

通知は、原因も示しているのでしょうか。

はい。
第三者機関の評価で明らかになった発生原因と延焼拡大要因を示しています。

この記事の結論

消防庁は平成24年６月７日の消防危第154号で、ナトリウム・硫黄電池を設置する一般取扱所の火災対策を通知しました。
火災は平成23年９月21日に茨城県内で発生し、モジュール電池40台のうち10台が全焼、20台が半焼して、覚知から鎮圧まで約８時間、鎮火まで15日間かかりました。
原因は、単電池の１本の製造不良による開放破壊と、溶融物が砂層をまたいだことによる短絡で、ヒューズが無い回路で1,000アンペアを超える循環電流が続いたことです。
通知は、停止運転か待機運転を前提に、通常運転ではヒューズ・短絡防止板・延焼防止板の追加を示し、既存施設には消火装置や防毒マスクなどの安全強化対策を示しました。
見落としやすいのは、ナトリウムと硫黄が反応している間に膨張ひる石等で消火すると、反応熱が蓄熱されて延焼を助長する可能性があるという留意点です。

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ナトリウム・硫黄電池の火災が広がった五つの段階を、単電池の開放破壊、溶融物による短絡、ヒューズの無い回路の大電流、周囲の単電池の破壊、上下のモジュールへの延焼で整理した図解

ナトリウム・硫黄電池の火災はなぜ通知が出るまでになったのか

通知が出たのは、火災から８か月余り後の平成24年６月７日です。
第三者機関の評価で、火災の原因と延焼の要因が明らかになったためです。

「ナトリウム・硫黄電池を設置する一般取扱所の火災対策について」（平成24年６月７日付け消防危第154号）は、冒頭で次のように述べています。
先般、茨城県内のナトリウム・硫黄電池を設置する一般取扱所（以下「ナトリウム・硫黄電池施設」という。）において火災が発生しました。この火災は、火災発生から短時間で延焼拡大し、幅約2.2メートル、奥行約1.8メートル、高さ約0.7メートルのモジュール電池10台が全焼した上、その他のモジュール電池も一部焼損しました。この火災に対し、消防隊は乾燥砂による消火を行いましたが、覚知から鎮圧までに約８時間、鎮火までに15日間という期間を要しました。

通知が出た理由は、長引いた火災と、明らかになった原因です。
火災は、短時間で延焼拡大し、モジュール電池10台が全焼しました。
消防隊は乾燥砂で消火しましたが、覚知から鎮圧までに約８時間、鎮火までに15日間を要しました。
通知は、第三者機関の評価で発生原因と延焼拡大要因が明らかになり、他の施設を含めた当面の延焼防止対策がまとまったため、情報提供するとしています。別紙の時系列は、次の表のとおりです。

年月日・時刻	内容
平成23年９月21日　７時10分頃	火災発見
７時23分	遠隔監視システムにおいて異常による警報発生
７時31分	覚知日時
８～12時	モジュール電池延焼拡大
13時10分頃	乾燥砂８トンが現地到着、消火開始
15時55分	鎮圧
平成23年10月５日　15時25分	鎮火

鎮火まで、ずいぶん長くかかったのですね。

はい。
覚知から鎮火まで15日間を要したと、通知に書かれています。

対象になるのはどんな施設で火災はどう広がったのか

通知が扱うのは、ナトリウム・硫黄電池を設置する一般取扱所です。
通知は、この施設を「ナトリウム・硫黄電池施設」と呼んでいます。

別紙の第１は、火災の起きた施設を次のように記しています。
一般取扱所（硫黄23,962キログラム、ナトリウム11,981キログラム。設置完成年月日は平成16年11月18日）で、モジュール電池40台により構成（定格出力2,110キロワット、容量15,200キロワット時、電圧615ボルト）されており、満充電状態で放電待機中だった。

危険物の規制に関する政令（昭和三十四年政令第三百六号）第二十三条（抜粋）
この章の規定は、製造所等について、市町村長等が、（略）予想しない特殊の構造若しくは設備を用いることにより、この章の規定による製造所等の位置、構造及び設備の基準による場合と同等以上の効力があると認めるときにおいては、適用しない。

対象は、モジュール電池で構成された一般取扱所です。
火災のあった施設は、硫黄23,962キログラム、ナトリウム11,981キログラムを扱い、モジュール電池40台で構成されていました。
通知の第２は、平成11年６月２日付け消防危第53号（以下「53号通知」）の別添で、単電池を強制的に破壊、発火させても周囲に連鎖せず自己消火することを、位置、構造及び設備の技術上の基準の特例要件として求めていると述べています。
危険物の規制に関する政令の第23条は、こうした特殊な設備について、市町村長等が基準の適用を外す特例の枠組みです。
通知は、既存のモジュール電池の一部に、特殊な条件が重なると自己消火性を満たさないものが存在する可能性があるとも述べています。火災の発生と延焼拡大の原因は、通知の別紙で次の５段階に整理されています。

段階	通知に書かれた原因
１	モジュール電池を構成する単電池の１本に製造不良があり、開放破壊したことで、高温の溶融物が流出した
２	溶融物がモジュール電池内のブロック間にある砂層をまたぎ、砂層をまたいだ単電池間で短絡が発生した
３	短絡した単電池間には電気回路的にヒューズが設置されておらず、1,000アンペアを超える循環電流が継続的に発生した
４	周囲の単電池が、循環電流と高温溶融物との接触で温度上昇し、高抵抗化してジュール熱が発生し続け、多数の単電池が開放破壊して延焼拡大した
５	約2,000度の火炎が上部のモジュール内の単電池容器を溶解させ、同時に高温の溶融物が下部のモジュール電池内へ大量に流出して、さらに延焼拡大した

製造不良の単電池が１本あっただけで、広がったのですか。

通知は、溶融物と短絡電流が延焼拡大の要因だったと整理しています。

通知は当面の運転と安全強化にどんな対策を示したのか

通知は、停止運転や待機運転を前提にした対応を書いています。
通常運転に戻すには、製造メーカによる自主的な改修と、追加の安全対策が挙げられています。

別紙の第４は、既存のナトリウム・硫黄電池施設の安全強化対策の１つ目を、次のように示しています。
従来設置してあった消火設備に加え、各ナトリウム・硫黄電池施設に膨張ひる石、乾燥砂等を積載した消火装置を設置するとともに、速やかに使用することができるよう体制を整備すること。また、ナトリウム・硫黄電池施設の設置場所の近辺に40キログラム（400リットル）の膨張ひる石を設置し、常時消火を行うことのできる状態とすること。さらに、ナトリウム・硫黄電池が万一延焼拡大した場合には、追加で40トンの乾燥砂を、３時間以内を目途に火災現場へ搬送できるよう配備すること。

求められたのは、運転の抑制・自主改修・安全強化の３本立てです。
第２は、現在設置されているほぼ全ての施設が、製造メーカの要請で停止運転か待機運転をしていると述べています。
第３は、通常運転を行うために、製造メーカによる自主的な改修として、モジュール電池の延焼防止対策が予定されているとしています。
第４は、その対策が講じられるまでの間に、消火装置や防毒マスク、ガス濃度の監視、避難体制などを整えるよう示しています。
運転の必要性の高い設置者から暫定的な運転の相談があったときは、屋外か屋内か、人の出入管理がされているか等の設置環境に留意して、通常運転の可否を判断するとしています。通知の対策を整理すると、次の表のとおりです。

区分	通知が示した内容
停止運転・待機運転	停止運転は充電状態で常温静置、待機運転は最小限の充電容量で行い、連鎖的な単電池の開放破壊による延焼拡大の可能性は極めて低いと考えられる
製造メーカの自主改修（通常運転）	単電池間にヒューズを追加、溶融物がブロック間をまたがないよう短絡防止板を追加、モジュール電池間に延焼防止板を追加
消火体制（第４の１）	膨張ひる石・乾燥砂等を積載した消火装置の設置、近辺に40キログラム（400リットル）の膨張ひる石、追加で40トンの乾燥砂を３時間以内を目途に搬送できるよう配備
有毒ガス対策（第４の２・３）	二酸化硫黄、硫化水素等に対応した防毒マスクと簡易的な防火服の設置、二酸化硫黄ガス濃度の測定等による早期の火災発見
予防規程（第４の４）	緊急時の連絡体制と対応体制に、周辺の人を適切な場所へ即座に避難させる体制を追加し、風下と上方への流動を考慮した避難経路を策定

停止運転と待機運転が、前提だったのですね。

はい。
通常運転には、ヒューズなどの追加が予定されていました。

実務で見落としやすいのはどこか

通知は、消火の常識と違う留意点を含んでいます。
見落としやすいのは、消火のタイミング、有毒ガス、当面の対策の位置づけの３点です。

別紙の第５の３は、製造メーカの実験から得られた知見を次のように挙げています。
⑴　１本の単電池から火災が発生した場合において、万一自己消火しなかった場合、ナトリウムと硫黄の反応時間は約３分から20分であり、その間、約2,000度の高温反応が起こること。
⑵　単電池の破裂音の停止が10分以上継続し、かつ火炎がモジュール電池の外部に噴出していない場合、ナトリウムと硫黄の反応が終了したものと想定されること。
⑶　ナトリウムと硫黄の反応中に膨張ひる石等による消火を行うと、当該反応の反応熱が蓄熱されることにより、延焼を助長する可能性があること。
⑷　鎮圧後、焼損部分の温度が下がり、二酸化硫黄ガスの発生がなくなった時点をもって鎮火したものと想定されること。

落とし穴は、消火のタイミング・有毒ガス・対策の位置づけの３点です。
第１に、反応が続いている間は、膨張ひる石等による消火が反応熱を蓄熱して延焼を助長する可能性があります。
一方で、通知は反応の終了の目安として、破裂音の停止が10分以上続き、火炎が外へ出ていないことを挙げています。
第２に、火災では二酸化硫黄、硫化水素等の有毒ガスが発生します。
通知は、消防隊にガス検知器の活用と防護衣、空気呼吸器の着装を求め、施設側にも防毒マスクの設置とガス濃度の監視を求めています。
第３に、これは平成24年時点の当面の対策です。通知は、製造メーカの自主改修が行われるまでの間の対応として書かれており、現在の運転の可否は設置環境と所轄の判断によります。

消火の材料を用意しておけば、すぐ掛けてもよいのでしょうか。

いいえ。
通知は、反応中の消火が延焼を助長する可能性に触れています。

明日から何を確認し、どう備えればよいのか

５つの空欄がある点検表の画板が置かれ、右に紙の束と柵で囲まれた電池筐体が並んだイラスト

通知は、設置者と消防機関の両方に向けた情報提供です。
自分の施設に当てはめて、次の５点を確かめてみてください。 確認は、運転状態・消火体制・有毒ガス・監視・避難の順に進めます。
施設の運転が、停止運転、待機運転、通常運転のどれかを、まず確かめましょう。
準備した資機材は、実際に使える状態かも見ておきます。