Меры безопасности при работе с сосудами Дьюара

Сосуд Дьюара изобрел английский физик и химик Дж. Дьюар еще в XIX в. Он представляет собой сосуд с двойными стенками, обеспечивающими вакуумно-порошковую либо многослойновакуумную изоляцию. Теплообмен в таком сосуде происходит практически за счет лучеиспускания и теплопроводности вдоль стенок. Это позволяет сохранять в течение длительного времени легко испаряющиеся сжиженные газы при их хорошей теплоизоляции.

В сельскохозяйственном производстве сосуды Дьюара широко применяют для длительного хранения спермы производителей, замороженной в жидком азоте при низкой температуре (не выше — 196 °С).

Правила безопасности при работе с этими приборами обусловлены химическими и физическими свойствами азота. В нормальных условиях азот не образует взрывоопасных смесей с другими веществами, не горит и не поддерживает процессы окисления (термин «азот» в переводе с греческого языка а — отрицательная приставка и zoe — жизнь (не поддерживает дыхания и горения) означает «безжизненный»).

Газообразный азот — удельный вес 1,16 кг/м³; молекулярный вес 28 (воздуха 29); бесцветен; не имеет запаха и вкуса; в атмосферном воздухе содержится в количестве 79 %; при длительном вдыхании с более высоким содержанием азота у человека наблюдается головная боль, а при больших концентрациях азота — обморочное состояние. С учетом этого в помещениях при работе с азотом необходимо наличие эффективной вентиляции (приточно-вытяжной естественной или принудительной).

Жидкий азот имеет следующие наиболее важные физические свойства: температура кипения — 196 °С (при давлении 760 мм рт. ст.); теплота парообразования равна 47,7 ккал/кг (при нормальном давлении); массовая плотность жидкости 0,804 кг/л (при нормальном давлении); способен образовывать с кислородом гомогенные растворы в любой пропорции. Это свойство играет существенную роль при использовании жидкого азота на станциях и пунктах искусственного осеменения сельскохозяйственных животных.

Работу по искусственному осеменению коров и телок проводят в республике специалисты и опытные животноводы-практики. Большинство работников имеют высшее и среднее специальное зооветеринарное образование, обязательно прошедшие соответствующий инструктаж по охране труда и имеющие допуск на работу с сосудами Дьюара.

При эксплуатации сосудов Дьюара, стационарных хранилищ любых типов необходимо обеспечить соблюдение ряда правил безопасности.

Персонал при работах с сосудами Дьюара (заливка жидкого азота, загрузка и выгрузка канистр со спермой, опорожнение сосуда и др.) обязан использовать защитные очки (лучше щитки из органического стекла) и кожаные рукавицы или перчатки. Одежда не должна оставлять открытым кожный покров, так как попадание жидкого азота на кожу может вызвать обморожение. Аналогично необходимо избегать соприкосновения открытых участков тела с металлическими предметами, извлеченными из жидкого азота. Флаконы, ампулы, пакеты с замороженной спермой извлекают из сосудов Дьюара с помощью предварительного охлаждения металлического корнцанга или длинного пинцета, концы их плотно закрывают полиэтиленовой или резиновой трубкой соответствующего диаметра. Брюки должны быть без манжет и закрывать верх обуви. Кожаные или брезентовые рукавицы должны надеваться на руки свободно, чтобы при необходимости их можно было легко сбросить. При попадании жидкого азота на незащищенный участок тела его следует немедленно обмыть водой.

Особая осторожность необходима при размораживании спермы, находящейся в пакетах, облицованных гранулах и алюминиевых пакетах. При плохой герметизации в них проникает жидкий азот, который при размораживании быстро испаряется, вследствие чего резко повышается давление, что может привести к разрыву оболочки.

Заливать жидкий азот в теплый сосуд Дьюара (имеющий температуру внутри сосуда, равную температуре окружающего воздуха) следует медленно. Если заливка ведется через гибкий шланг диаметром 40 мм, то давление в транспортном резервуаре (по манометру) должно быть не более 0,5 атм. Необходимо следить за тем, чтобы гибкий шланг был опущен в сосуд до дна. Несоблюдение этого правила приводит к тому, что при случайном быстром повышении давления в резервуаре струя азота может выбросить конец шланга из горловины сосуда и облить жидким азотом стоящих рядом людей. Если азот заливается из другого сосуда Дьюара, то этот процесс производится через большую металлическую воронку мелкими порциями с паузами 5—6 с. В процессе заливки теплого сосуда категорически запрещается заглядывать в горловину сосуда для определения уровня жидкости. Быстрое заполнение теплого сосуда Дьюара азотом приводит к выбросам жидкости из него вслед-, ствие чрезмерно большого количества образующихся паров (особенно сосудов с узкой горловиной).

В процессе заливки сосудов жидким азотом необходимо использовать все возможности для интенсивного проветривания помещения. Особенно резко повышается концентрация азота при заливке или опорожнении сосудов, чего следует всеми силами избегать. Если содержание кислорода в помещении снизится до 16 %, человек теряет сознание без каких-либо предварительных симптомов, например головокружения. При появлении симптомов обморочного состояния пострадавшего необходимо вывести из помещения на свежий воздух.

Категорически запрещается оставлять на отогрев после испытания сосуды Дьюара, потерявшие вакуум (покрывшиеся слоем снега в верхней части кожуха), в помещении, где могут находиться (или проходить) люди. При отогреве таки*сосудов происходит быстрая десорбция больших количеств воздуха, поглощенного адсорбентом при заливании в сосуд жидкого азота. При этом увеличивается давление в межстенном пространстве сосуда, что может привести к взрыву. Отогревать (не менее 3 суток) такие сосуды следует в изолированных помещениях, в которые на это время должен быть запрещен доступ людей.

Категорически запрещается плотно закрывать горловину сосуда Дьюара (особенно при транспортировании). Проникновение тепла из окружающей среды внутрь сосуда вызывает испарение жидкого азота, что является нормальным процессом. Прекращение же выхода испарившегося азота из сосуда в атмосферу вызовет повышение давления во внутреннем сосуде, нарушение его плотности, проникновение жидкого азота в межстенное вакуумное пространство, резкое испарение его и взрыв сосуда. Сосуды Дьюара следует закрывать крышками, предназначенными только для них. Не допускается эксплуатация сосудов Дьюара, у которых верхняя часть горловины обрастает льдом.

При транспортировке сосудов Дьюара с жидким азотом необходимо надежно закреплять их во избежание падений. При падении сосуда с жидким азотом может произойти взрыв вследствие нарушения целостности внутреннего сосуда.

При перевозке на самолетах сосуды Дьюара следует заливать жидким азотом только наполовину гидравлической емкости.

На предметах и стенках сосудов, имеющих температуру жидкого азота, может происходить конденсация кислорода из воздуха, поэтому при работе с жидким азотом горловину сосудов следует прикрывать, оставляя только небольшое отверстие для выхода паров, которые, находясь под небольшим напором, препятствуют попаданию кислорода внутрь сосуда.

Особенности эксплуатации сосудов Дьюара при длительном хранении спермы животных заключаются в том, что сосуды постоянно доливают азотом после его испарения (в количестве 60—70 % от полной их емкости). Так как в сосуд заливают не чистый жидкий азот (по чистоте несколько более 96 %), т. е. содержащий несколько процентов кислорода, то вследствие разницы в температуре кипения азота и кислорода (температура кипения азота —196°, кислорода -183°) оставшаяся в сосуде жидкость обогащается высококипящим компонентом — кислородом. Таким образом, непрерывное выпаривание и добавление азота, загрязненного кислородом, приводит к повышению концентрации кислорода в жидкости, заполняющей сосуд. Обогащение жидкости кислородом идет быстрее при более низкой чистоте получаемого с завода азота и в сосудах малой емкости.

Контроль накопления кислорода в жидкости следует проводить периодически с помощью переносного газоанализатора 2хп-3: для хранилища станций жидкого азота (ХСЖА) — один раз в год; для сосудов, находящихся на пунктах, — один раз в 6 месяцев с занесением результата в особый журнал. Анализ проводит работник, ответственный за эксплуатацию криогенной техники на станции.

В случаях, если отсутствует всякая возможность определения фактической концентрации кислорода с помощью газоанализатора, можно рекомендовать сливать жидкость из сосудов и хранилищ перед 13-й доливкой жидкого азота. К этому времени в азоте сосуда Дьюара содержится свыше 15 % жидкого кислорода. Сливать обогащенную кислородом жидкость следует в безопасном месте, очищенном от предметов органического происхождения: дерева, бумаги, тряпок (особенно промасленных), навоза и пр.

Категорически запрещается во избежание взрыва удалять обогащенную кислородом жидкость из сосуда Дьюара путем выпаривания. Это вызвано тем, чтоацителен, масло и другие взрывоопасные примеси при многократном доливании азота будут накапливаться в нем. При определенном минимуме жидкости (что происходит, например, при выпаривании) ацетилен начинает выпадать из раствора в виде осадка, способного взрываться.

Механическую очистку сосудов Дьюара производят на станциях, используя теплую пену хозяйственного мыла или другие вещества, легко обмывающие поверхность. Затем сосуд споласкивают теплой водой и сушат; стиральные порошки использовать нежелательно. Дезинфекцию сосудов лучше производить химическими и физическими способами (2%-й раствор хлорамина, ультрафиолетовые лучи и др.). Недопустимы термические способы стерилизации с использованием растворов с температурой, превышающей +70 °С.