ノートルダム大聖堂火災の消火活動における高温で危険な物理現象を解説

乾燥した木材。溶けて滴り落ちる鉛は、火を噴くマグマを噴き出させる。水たまりは土台を弱め、貴重な美術品を浸水させる。ノートルダム大聖堂の火災は消火が困難だったが、火をつけるのは容易だった。

世界的に有名な大聖堂であれ、小さな教区教会であれ、歴史的建造物における屋根は防火対策の弱点です。鉛で覆われた屋根の修理には、高温と裸火が伴うからです。ノートルダム大聖堂の火災がどのように発生したかは正確には分かっていませんが、尖塔の足場付近から始まり、最終的には鉛で覆われた木製の屋根全体に燃え広がったようです。屋根の内側は、建設に大量の木材が使われたことから「森」と呼ばれていました。「巨大なオーク材の梁は一般的に燃えにくいですが、小さな木材が燃料となり温度が上昇すると、最終的にはフラッシュオーバーと呼ばれる現象で木材が自然発火します。フラッシュオーバーとは、可燃性物質全体が突然炎に包まれる現象です」と、ヘリテージ・アンド・エクレシアスティカル・ファイア・プロテクションの火災安全コンサルタント、キース・アトキンソン氏は述べています。

オックスフォード大学の消防士で、かつてイングリッシュ・ヘリテッジの火災安全アドバイザーを務めたスティーブ・エメリー氏は、屋根を覆う鉛は新鮮な空気による炎の煽りを防ぎ、当初は火災の拡大を遅らせたはずだと述べている。しかし、鉛は摂氏324度で溶けるため、滴り落ちる鉛が風に当たり、建物全体に急速に燃え広がったはずだ。溶けた鉛は他の木材の梁に飛び散り、燃える鉛の滴が一つ一つ、火をどんどん大きくしていくのだ。

インペリアル・カレッジ・ロンドンの火災研究機関ヘイズラボ所長、ギレルモ・レイン教授は、火災の最高温度は1,400℃に達すると説明する。「これは木材を燃やしたり、石や鉄といったほとんどの構造材料を破損させるほどの高温です」とレイン教授は言う。そうなると他の構造物や支柱も破損し、大聖堂に倒れ込んで空気の流れが悪くなり、炎がさらに激しくなり、内部に火が広がるだろう。「建物の構造要素がこのように影響を受けると、通常は崩壊し、ほとんどの場合、屋根や窓が陥没して酸素がさらに侵入し、可燃物がすべて燃え尽きるまで火が燃え続けます」と、グラスゴー・カレドニアン大学ビーム研究センターの副所長、ビリー・ヘア教授は述べている。

地元の消防士、パリ・ポンピエには、限られた選択肢しかありませんでした。「建物に大量の水をかけて燃えている部分を消火するか、他の部分を冷やして延焼を防ぐか、どちらかしか方法がありません」とアトキンソン氏は言います。「屋根に穴を開けるなどして換気をしたり、屋根が自然に崩れたりすることも、火を鎮めるのに役立ちます。延焼を防ぐため、まだ燃えていない部分を意図的に破壊する消防士もいます。」

つまり、消防士たちは炎に水をかけて消火を試みるしかなく、さらなる崩壊と内部への被害のリスクを冒すか、屋根が燃え尽きるまで放っておいて、緊急対応要員が内部の貴重品の撤去に集中できるようにするかの選択肢があった。「大量の水をかけると、天井と崩壊する木材に重みが加わり、教会内に大量の瓦礫が散らばってしまいます」とエメリー氏は言う。消防士たちはその両方を何とかしようとしたようだ。「こんなに大勢の人の前で、水をかけるのをやめて燃やせと言うのは、本当に勇敢な消防士です」とエメリー氏は付け加えた。

アクセスは容易ではありませんでした。シェフィールド・ハラム大学のサイモン・キンケイド氏によると、報道によると消防隊員たちは屋根に水を撒くのに苦労していたようです。「消防隊は、高層ビル用に設計された空中梯子を使って大規模な屋根火災に積極的に消火活動を行う一方で、石造りのアーチや壁といった脆弱な構造物には優しく対応しなければならなかったため、特異な火災に直面しました」とライン氏は言います。

一部の意見に反して、屋根の上から水を注ぐだけでは不十分だった。「火に水をまく際の問題の一つは、内部の石積み天井、つまり壁と接する扇形ヴォールト天井です」とエメリー氏は言う。「水を入れすぎると円錐状の部分に水が溜まり、内部の天井が崩壊する危険性があります。」さらにアトキンソン氏は、石や鋳鉄は熱いうちに急に水をかけると砕けてしまう可能性があると付け加えた。火に直接手が届く場合は、泡消火剤を使って消火できる。

パリの消防士たちが用いた他の戦術としては、温度を下げ、大聖堂内の他の場所への延焼を防ぐため、石や窓に水を噴射するといったものもあったかもしれない。これもまた水害のリスクを高めるが、家具、美術品、宗教的遺物を避難させる時間をより多く確保できたかもしれない。ある司祭が聖遺物を回収するために燃え盛る建物に入る様子が写真に撮られている。「屋根からの火災は燃えさしの雨を降らせ、床に落ちて美術品を脅かしていたでしょう」とリアン氏は言う。「消防隊は人命救助の訓練を受けており、昨夜、パリの消防士たちはその技能を駆使して普遍的で貴重な美術品を救出した。彼らは素晴らしい仕事をした。彼らがこの火災にどのように対処したかは、今後数年間にわたって研究されるだろう。」

ノートルダム大聖堂の火災は悲劇ではありますが、その調査から得られる情報は他の建物の保護においても非常に貴重なものとなるでしょう。ヒストリック・イングランドの統計によると、昨年、英国だけでも355棟の古い建物が火災に見舞われました。その多くはパリの大聖堂のような規模やドラマチックさはありませんでしたが、屋根が火災に遭うことも少なくありません。

まず、他の火災源が燃え広がる可能性が低いからです。「例えば、教会の椅子で火事になった場合、燃え広がる可能性は低いでしょう」とエメリー氏は、積み重ねられた椅子が燃えたピーターバラの火災を例に挙げて言います。熱は上昇して冷えるため、誰かが消火器を手に取って消火するまで、火は局所的に燃え続けます。しかし、屋根の場合はそうではありません。「屋根には木材がたくさん使われており、新鮮な空気が炎を煽ります」とエメリー氏は言います。

もう一つの理由は建築様式です。歴史的な建築家たちは、空気の流れを良くするために開口部を設けました。これは湿気を防ぐのに効果的でしたが、同時に炎の延焼にも最適でした。「古い建物は空気を循環させて『呼吸』するように設計されており、湿気や腐敗を防いでいましたが、同時に目に見えない隙間やダクトが生まれ、そこから火が燃え移る原因にもなっていました」とアトキンソン氏は言います。

しかし、ノートルダム大聖堂はイギリスの大聖堂とは設計が異なります。「イギリスの大聖堂には中央塔があり、それが屋根を4つに分割しています」とエメリー氏は指摘します。「中央塔は防火壁の役割を果たしています。イーリー大聖堂は木造ですが、通常は石造です。」

そして、材料自体の問題もあります。古くて乾燥した木材は燃えやすく、鉛屋根の修理によって危険にさらされます。「鉛屋根の修理では、シーリング材を作るために鉛を溶かすことがよくあります」とエメリー氏は言います。「彼らが使用するトーチの炎は1,000度を超えることもありますが、その下の木材の自然発火温度はわずか460度程度です。」

建物の修復には既に数百万ユーロが拠出されており、当局は中核構造は安定しているものの、石造部分は高熱で損傷する可能性があると述べているとキンケイド氏は語る。「2018年にグラスゴー美術学校で火災が発生した際、火災後に構造が不安定になったため、一部を解体せざるを得ませんでした。」

新しい屋根は当然のことながら、構造には検知警報、消火システム、そして再発防止のための区画化が組み込まれる可能性が高いでしょう。スプリンクラーは古い建物にも設置可能ですが、設置費用が高く、歴史的建造物の外観を損なうだけでなく、真の脅威である屋根火災の消火にはほとんど役立ちません。「火災を検知して鎮火させるには、センサーやスプリンクラー、ミストシステムを使用できますが、特に誤って作動した場合、歴史的建造物に損傷を与える可能性があります」とヘア氏は言います。

エメリー氏は、教会保険業務の一環として、英国全土の大聖堂の管理者と聖職者を対象に、大規模な火災事故の再発防止を目的とした研修会を実施している。これらの防火講習の核となるのは、請負業者、特に屋根の上で鉛の補修、溶接、はんだ付け、ろう付けなどの「火気使用作業」を行う業者の管理だ。こうした修理作業中は、火災監視員が屋根の上から、そして屋根の内側から監視し、屋根材が発火しないよう注意する必要がある。

こうした取り組みは、ノートルダム大聖堂のような破壊を防ぐ鍵となる。「本当に大切な文化遺産が火災で失われ続けるのは残念なことです」とキンケイド氏は言う。「英国では改善に向けて多くの前進を遂げてきましたが、私たちの文化遺産は有限であり、有限の資源です。そして、私たちはそれを失っているのです。」

この記事はWIRED UKで最初に公開されました。