مخزن کرایو یا مخزن کرایوژنیک ، مخزنی است که برای ذخیره مواد در دماهای بسیار پایین استفاده می شود. اصطلاح “مخزن کرایو” به ذخیره سوخت های فوق العاده سرد مانند اکسیژن مایع و هیدروژن مایع اشاره دارد. نگهداری و استفاده از مخازن کرایوژنیک نیازمند رعایت نکات ایمنی خاصی است تا از حوادث و خطرات احتمالی جلوگیری شود. اولین و مهم‌ترین نکته این است که تنها افراد مجاز و آموزش‌دیده مجاز به کار با این مخازن و اجزای مرتبط با آن‌ها هستند. این افراد باید با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی مواد کرایوژنیک و روش های صحیح ایمنی مخازن کرایوژنیک به خوبی آشنا باشند.
گزارش دادن فوری هرگونه نگرانی ایمنی نیز از اهمیت بالایی برخوردار است. مخازن کرایوژنیک نباید در فضاهای بسته یا مناطق با تهویه ناکافی نگهداری شوند، زیرا تجمع بخارات ممکن است خطرات جدی ایجاد کند. همچنین، تمامی لوله‌ها و مخازنی که ممکن است مایعات کرایوژنیک در آن‌ها بین دو شیر به دام بیفتند، باید به شیرهای ایمنی فشار مجهز باشند تا از افزایش فشار بیش از حد جلوگیری شود.
علاوه بر این، نکات ایمنی دیگری نیز باید رعایت شوند. سیگار کشیدن، ایجاد جرقه یا استفاده از شعله باز در نزدیکی تجهیزات و مخازن کرایوژنیک اکیداً ممنوع است، به‌ویژه در مورد اکسیژن مایع که به شدت قابل اشتعال است. مایعات کرایوژنیک به دلیل دمای بسیار پایین خود می‌توانند در دمای اتاق به شدت به جوش بیایند و موجب خطرات جدی شوند. این مایعات هنگامی که تبخیر می‌شوند، بی‌بو و بی‌رنگ هستند، اما می‌توانند رطوبت هوا را متراکم کرده و مه غلیظی ایجاد کنند که ممکن است با گاز کرایوژنیک اشتباه گرفته شود. از این رو، آگاهی از این ویژگی‌ها و استفاده از تجهیزات حفاظتی مناسب از جمله دستکش‌ها و ماسک‌ها ضروری است تا از تماس مستقیم با این مواد و خطرات ناشی از آن جلوگیری شود.
مایعات مخازن کرایوژنیک
برای اینکه ایمنی مخازن کرایوژنیک به طور کامل اجرا شود بهتر است نگاهی به مایعاتی که در آن نگهداری می شود بیاندازیم. مایعات کرایوژنیک در دماهایی بسیار پایین‌تر از دماهایی که معمولاً “سرد” محسوب می‌کنیم، می‌جوشند و ممکن است در ظروف در دمای اتاق به شدت به جوش بیایند. این مایعات هنگام تبخیر به گاز بی‌بو و بی‌رنگ هستند، اما وقتی گاز به جوش می‌آید، رطوبت موجود در هوای اطراف را متراکم می‌کند و مه غلیظی ایجاد می‌کند که اغلب با گاز کرایوژنیک (که نامرئی است) اشتباه گرفته می‌شود.
اکسیژن مایع، نیتروژن مایع و آرگون مایع مایعات کرایوژنیک هستند. دمای جوش آن‌ها به شرح زیر است:
اکسیژن مایع: ۲۹۷.۳- درجه فارنهایت | ۱۸۳- درجه سانتی‌گراد
نیتروژن مایع: ۳۲۰.۴- درجه فارنهایت | ۱۹۵.۸- درجه سانتی‌گراد
آرگون مایع: ۳۰۲.۶- درجه فارنهایت | ۱۸۵.۹- درجه سانتی‌گراد
نقطه تصعید دی‌اکسید کربن مایع: ۱۰۹.۳- درجه فارنهایت | ۷۸.۵- درجه سانتی‌گراد
برای به حداقل رساندن انتقال حرارت و حفظ دماهای بسیار پایین، مخزن ذخیره باید به‌طور ویژه طراحی شود. مخازن ذخیره برای اکسیژن مایع، نیتروژن مایع و آرگون مایع در ظرفیت های مختلف از ۳۵۰ تا ۱۳,۰۰۰ گالن آمریکایی (۱,۳۲۵ تا ۴۹,۲۱۰ لیتر) ظرفیت آب به‌صورت تجاری در دسترس هستند. این مخازن ذخیره بسته به محل و نیازهای مصرفی برای مخازن بزرگ کرایوژنیک می توانند عمودی، کروی یا افقی باشند.
اجزای مخازن کرایوژنیک
مخزن فشار داخلی:
یک مخزن که معمولاً از فولاد ضدزنگ یا مواد دیگری ساخته شده که در دماهای کرایوژنیک ویژگی های استحکامی مطلوبی دارند.
مخزن خارجی:
یک مخزن ساخته شده از فولاد کربنی یا فولاد ضدزنگ. در شرایط عملیاتی معمولی، این مخزن عایق اطراف مخزن فشار داخلی را حفظ می‌کند و همچنین می‌تواند خلاء اطراف مخزن داخلی را حفظ کند. معمولاً مخزن خارجی در معرض دماهای کرایوژنیک قرار نمی‌گیرد.
عایق:
فضای بین مخزن داخلی و خارجی که حاوی چندین اینچ مواد عایق است که در خلاء نگهداری می شود. خلاء و مواد عایق به کاهش انتقال حرارت کمک می کنند و در نتیجه کاهش تبخیر اکسیژن مایع، نیتروژن مایع یا آرگون مایع ذخیره شده در مخزن را ممکن می سازند.
مخزن داخلی مخزن ذخیره معمولاً برای تحمل فشار کاری مجاز حداکثر ۲۵۰ پی اس آی جی (۱۷۲۴ کیلوپاسکال) طراحی شده است. مخازن ممکن است برای فشارهای کاری بالاتر یا پایین تر و کاربردهای ویژه ساخته شوند. فشار کاری مخزن قابل تنظیم است.
خطرات مایعات کرایوژنیک
برای ایجاد ایمنی مخازن کرایوژنیک بهتر است اول از خطرات و مشکلاتی که مایعات کرایوژنیک ایجاد می کنند مطلع شویم.
سوختگی: تماس مستقیم پوست با مایعات کرایوژنیک می تواند باعث سوختگی سرد و یخ زدگی شود. تماس طولانی مدت ممکن است منجر به لخته شدن خون شود.
چسبندگی: سطح سرد تجهیزات و لوله هایی که حاوی مایعات کرایوژنیک هستند می تواند باعث چسبیدن پوست به سطح شود که در هنگام تلاش برای جدا کردن، پوست پاره می‌شود. حتی مواد غیر فلزی نیز در چنین دماهای پایینی خطرناک هستند.
جوشش و پاشش: مایعات کرایوژنیک می توانند هنگام اضافه شدن به ظرف گرم، بجوشند و پاشیده شوند.
کمبود اکسیژن و خفگی: مایعات کرایوژنیک به دلیل نسبت جابجایی حجم بزرگ مایع به گاز، معمولاً حدود ۷۰۰:۱، پتانسیل ایجاد محیط کمبود اکسیژن را دارند.
فشار و انفجارها: نسبت های بزرگ مایع به گاز می توانند منجر به تغییرات سریع فشار شوند زیرا مایعات کرایوژنیک تبخیر می شوند. همه کرایوژن ها می توانند از هوا رطوبت کافی را متراکم کرده و سپس با انجماد آن، دهانه مخازن ذخیره سازی را مسدود کنند. این امر می‌تواند منجر به انفجار به دلیل تجمع گازهای محبوس در ظرف شود. به عنوان مثال، کرایوتیوب های ذخیره شده در نیتروژن مایع ممکن است هنگام خارج شدن از دوار منفجر شوند.
قابلیت اشتعال و انفجارها: نیتروژن و هلیوم به عنوان غیرواکنشی و غیرقابل اشتعال محسوب می شوند؛ با این حال، نیتروژن مایع و هلیوم مایع می توانند اکسیژن را از هوا متراکم کنند. اکسیژن مایع بسیار واکنش پذیر و خطرناک است. مواد قابل احتراق که در معرض اکسیژن مایع قرار می گیرند، بیشتر ممکن است شعله ور شوند، شدید تر بسوزند و احتمالاً منفجر شوند. موادی که معمولاً غیرقابل اشتعال در نظر گرفته می شوند، می توانند در محیط غنی از اکسیژن به شدت بسوزند. مواد آلی که می توانند با اکسیژن مایع به شدت واکنش نشان دهند شامل روغن، گریس، نفت سفید، قیر، پارچه و آسفالت هستند. هرگونه استفاده برنامه ریزی شده با اکسیژن مایع باید توسط مسئول ایمنی و بهداشت محیط (EH&S) بررسی شود.
نکات ایمنی مخازن کرایوژنیک و مایعات آن
استفاده از مایعات کرایوژنیک نیازمند رعایت نکات ایمنی خاصی است تا از خطرات احتمالی جلوگیری شود. اولین مرحله در ایمنی استفاده از این مواد، آماده‌سازی مناسب است. کاربران باید با خطرات مرتبط با استفاده از کرایوژن ها آشنا باشند و همیشه در مکانی باز و با تهویه مناسب کار کنند. نصب مانیتورها یا حسگرها و آلارم های کمبود اکسیژن در محیط کار از اهمیت بالایی برخوردار است و باید قبل و در حین استفاده از کرایوژن‌ها، این دستگاه‌ها بررسی شوند. استفاده از عینک ایمنی و محافظ صورت برای جلوگیری از آسیب به چشم و صورت ضروری است. همچنین، دستکش‌های مناسب کرایوژن باید همیشه پوشیده شوند تا از تماس مستقیم پوست با مایعات سرد جلوگیری شود. از استفاده از جواهرات فلزی یا ساعت نیز باید خودداری شود، زیرا ممکن است در تماس با کرایوژن ها خطرآفرین باشند.
بررسی ظروف و شیرهای ایمنی فشار برای شناسایی هرگونه عیب یا نقص ضروری است. هرگز نباید از ظروف دارای عیب استفاده کرد و در صورت بروز هرگونه سوال در مورد تجهیزات کرایوژنیک و شیرهای ایمنی فشار، باید از فروشنده کرایوژن مشاوره گرفت. تمامی تجهیزات و ظروف باید عاری از روغن، گریس، خاک یا سایر موادی باشند که ممکن است در تماس با اکسیژن مایع خطر اشتعال ایجاد کنند. مواد کاری باید با دقت انتخاب شوند، زیرا مایعات کرایوژنیک سرد می توانند ویژگی های فیزیکی بسیاری از مواد را تغییر داده و آن ها را شکننده و مستعد شکست کنند. همچنین، اطمینان از وجود شیرهای ایمنی فشار برای هر جایی که ممکن است افزایش فشار ایجاد شود، بسیار حائز اهمیت است.
برنامه ریزی برای پر کردن دوارهای (ظرف های) بزرگ باید در ساعات کاری عادی انجام شود تا کارکنان برای کمک در دسترس باشند. اگر نیاز به دسترسی پس از ساعات کاری است، باید افراد دیگری نیز حضور داشته باشند تا در جابجایی ظروف کرایوژنیک کمک کنند، به ویژه اگر فرد تجربه کافی در دست زدن به مواد کرایوژنیک نداشته باشد. در مواردی که شیرهای ایمنی فشار دوار خراب شده و تهویه نامناسب یا مکرر رخ می دهد، باید دوار آسیب دیده را با ایمنی به منطقه ای با تهویه مناسب منتقل کرده و علامت هشدار نصب کرد. سپس باید با سازنده دوار یا فروشنده کرایوژن دانشگاه تماس گرفت تا مشکل را برطرف کنند. رعایت این نکات ایمنی می تواند از وقوع حوادث جدی و خطرات ناشی از استفاده نادرست از مایعات کرایوژنیک جلوگیری کند.
سخن پایانی
نگهداری و استفاده از مخازن کرایوژنیک به دلیل دماهای بسیار پایین مایعاتی مانند نیتروژن مایع، اکسیژن مایع و آرگون مایع، نیازمند رعایت دقیق نکات ایمنی است. اولین قدم در این مسیر، آماده سازی مناسب و آشنایی با خطرات مرتبط با این مایعات است. کاربران باید در مکانی باز و با تهویه مناسب کار کنند و نصب مانیتورها یا حسگرها و آلارم های کمبود اکسیژن را مد نظر قرار دهند. بررسی منظم این دستگاه ها قبل و در حین استفاده از کرایوژن ها ضروری است.
رعایت نکات ایمنی در استفاده از مخازن کرایوژنیک از اهمیت بالایی برخوردار است و می تواند از وقوع حوادث جدی جلوگیری کند. کاربران باید با خطرات مرتبط آشنا باشند، تجهیزات حفاظتی مناسب را استفاده کنند و از تجهیزات و ظروف بدون عیب استفاده کنند. بررسی و نگهداری منظم تجهیزات و برنامه‌ریزی دقیق برای استفاده از این مایعات می تواند به حفظ ایمنی و جلوگیری از وقوع حوادث کمک کند. رعایت این نکات ایمنی نه تنها سلامت فردی کاربران را تضمین می‌کند بلکه از بروز خطرات بزرگتر در محیط کار نیز جلوگیری می کند.
