爆発限界 サイエンスショーの楽屋裏から

月刊うちゅう vol.28 No.1(2011)
爆発限界
サイエンスショーの楽屋裏から
図 1． ア ル コ ー ル に よ る ペ ッ ト ボ ト ル ロ ケ ッ ト の 発 射
図 １ は 、公 演 中 の サ イ エ ン ス シ ョ ー「 ロ ケ ッ ト の ド キ ド キ 実 験 」の 一 コ マ で 、
ペットボトルにアルコールを入れて点火した時の連続写真です１。爆風を噴出
してペットボトルが飛び上がるのがお分かりいただけると思います。今回のサ
イ エ ン ス シ ョ ー は 2003 年 に 企 画 し た「 ロ ケ ッ ト の ひ み つ 」２ の 改 定 版 で 、こ の
アルコールロケットなど、いろいろと改良を加えました。本稿では、その改良
の中で難産の末にやっとのことで完成したものを紹介しましょう。
「 ロ ケ ッ ト の ひ み つ 」 に は 空 き 缶 を ガ ス 爆 発 で 飛 ば す も の が あ り ま し た (図
２ )。 方 法 は 、 ま ず 、 空 き 缶 に ラ イ タ ー の ガ ス を 入 れ て 、 紙 筒 で フ タ を し ま す 。
次に、空き缶の横にあけた小穴から火をつけて爆発させると、空き缶がピスト
ン運動をして勢いよく飛び上がるのです。つまり、爆発のエネルギーで床を蹴
って飛び上がるのです。しかし、これはロケット
とは言えません。ロケットは燃焼ガスを噴出させ
て、その反動で飛び上がるものです。そこで、ガ
ス爆発による爆風の反動で空き缶を飛ばそうと悪
戦苦闘になったのです。
まず試したことは、空き缶にトーチバーナーの
ガスを少々入れて、火をつけます。しかし、簡単
には引火しません。そこで、ガスの量をいろいろ
と変えてみると、適当な量でブシューという爆発
音とともに勢いよく飛び上がることが分かりまし
図 ２ ．ガ ス 爆 発 に よ る 紙 筒
た。何度も勢いよく飛び上がるのを確認したので
を使った空き缶飛ばし
これで完成と思って、リハーサルに臨みました。
Y.SAITO
ところが、全く飛ばないのです。他の学芸員が試すと、飛ぶ時もあれば飛ばな
い時もあります。大倉学芸員は「このガスはプロパンとブタンの混合ガス、爆
発 限 界 は ２ ～ 10％ 弱 。 つ ま り 、 ガ ス 濃 度 が こ の 範 囲 内 で な い と 爆 発 し な い 。 難
し い ね ー 。」 と 言 い ま す 。 サ イ エ ン ス シ ョ ー で 、「 今 回 は 飛 び ま せ ん で し た 。 ご
めんなさい。いつもは飛ぶのですが・・・」と言い訳するのはみっともないで
す よ ね 。こ の ま ま で は サ イ エ ン ス シ ョ ー の ネ タ に は な り ま せ ん 。
「成功していた
時はずいぶん寒かったが、今日は暖かい、この違いか？」などと状況の違いを
思い浮かべるのですが、次の手が思いつかないまま焦燥感ばかりが募るのでし
た 。そ ん な 時 、学 芸 員 補 助 ス タ ッ フ の 後 藤 さ ん が ブ シ ュ ー 、ブ シ ュ ー 、・・・ と
何 度 も 続 け て 成 功 し て い る の で す 。後 藤 さ ん 曰 く 、
「空き缶にガスを入れてしば
らくそのままにしておく。そうするとガスが重いので空き缶の底にガスが溜ま
る、それをひっくり返すと徐々にフタの方にガスが下りてきて、フタの付近の
ガ ス 濃 度 が 濃 く な る 。ガ ス 濃 度 が 爆 発 限 界 に 達 し た 時 に 引 火 す る の だ ろ う 。」な
る ほ ど 理 に か な っ て い る 、こ れ な ら 、大 倉 学 芸 員 が い う「 難 し い 」も 解 決 す る 。
後藤さんの方法で空き缶は快調に飛ぶようになり、ガス爆発による空き缶ロケ
ッ ト は こ れ で 完 成 と 喜 ん だ の で し た 。し か し そ れ も つ か の 間 、
「ロケットのドキ
ドキ実験」の会場設営の時に、飛ばなくなったり飛んだりと不安定になったの
です。好調に数回飛び続けたと思ったら、今度はまったく飛ばなくなったりす
るのです。翌日から公演スタートという土壇場での
ことです。何度試して再現性がありません。
いよいよ公演の初日となり、空き缶ロケットはあ
きらめざるを得ない状況になってしまいました「
。あ
ー、残念」と悔しい思いをしていると、長谷川学芸
員 が「 水 素 な ら 簡 単 に 爆 発 す る 。」と い う の で す 。試
してみると、たしかに水素なら失敗することはあり
ません。そういえば大倉学芸員は「水素の爆発限界
は 広 い 。」と 言 っ て い ま し た 。調 べ て み る と 、な ん と
4～ 75 ％ 。 こ れ な ら ど ん な や り 方 で も 爆 発 し ま す 。
失敗することの方が至難の業、ええかげんでいいの
です。
ま さ に 三 度 目 の 正 直 、「 ロ ケ ッ ト の ド キ ド キ 実 験 」
の完成です。5 月まで公演していますので、ぜひご
図 ３ ．空 き 缶 ロ ケ ッ ト 。
水素爆発による爆風の
反動で飛びあがる。
覧ください。すごい迫力ですよ。
斎藤吉彦（科学館学芸員）
１
２
動 画 ： http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~saito/utyu_movie/
http://www.sci-museum.kita.osaka.jp/~saito/sshow/