Pompa Masterflex® zmniejsza ryzyko narażenia na metale ciężkie
Rtęć jest substancją o wysokim stopniu reaktywności i toksyczności. Narażenie na wysokie dawki rtęci może skutkować uszkodzeniem ośrodkowego układu nerwowego, nerek, płuc i mózgu. Zatrucie rtęcią może wywoływać szereg objawów, m.in. obrzęk, neuropatię obwodową i złuszczanie skóry. Naukowcy z zespołu Remote Systems Group w Oak Ridge National Laboratory (ORNL), którzy w swojej pracy badawczej maja styczność z rtęcią pierwiastkową, doskonale zdają sobie sprawę ze związanych z nią zagrożeń.
Zespół początkowo zajmował się rtęcią w ramach projektu Spallation Neutron Source (SNS), a później MERcury Intense Target (MERIT), partnerstwa w obszarze fizyki wysokich energii, w ramach którego badano strumień rtęci w intensywnym polu magnetycznym. W ostatnim czasie naukowcy z ORNL badali integralność strukturalną liczących kilkadziesiąt lat kolb do przechowywania rtęci. Wymagało to przeniesienia rtęci do nowych kolb.
Dalekosiężne skutki
ORNL jest placówką Departamentu Energii Stanów Zjednoczonych (DOE), która opracowuje przełomowe rozwiązania techniczne w dziedzinie czystej energii i bezpieczeństwa globalnego. ORNL jest największym laboratorium DOE wyspecjalizowanym w badaniach naukowych w zakresie energetyki. Prace badawczo-rozwojowe prowadzone przez ORLN nad neutronami, materiałami i technologią jądrową mają daleko idące zastosowania. Badania ORNL analizujące właściwości materiałów na poziomie subatomowym przy zastosowaniu SNS mogą przyczyniać się do doskonalenia jakości leków, metali, tworzyw sztucznych i ceramiki.
Jednak proces przemieszczania i przenoszenia rtęci może być ryzykowny. Inżynierowie i technicy muszą nosić gogle z osłoną boczną, rękawice nitrylowe, fartuchy laboratoryjne i obuwie ochronne zgodnie z normami bezpieczeństwa obowiązującymi w ORNL. Badacze są stosunkowo dobrze chronieni dzięki profilaktycznemu szkoleniu z używania aparatów oddechowych oraz wykorzystywaniu rur odprowadzających i dygestoriów, aby ograniczać ilość oparów. Jednak podczas stosowania pomp odśrodkowych i/lub próżniowych do przepompowywaniu różnych substancji elementy mechaniczne pomp ulegały zanieczyszczeniu. Zespół potrzebował lepszego rozwiązania.
„Postanowiliśmy wypróbować tzw. pompy krwi, które są wykorzystywane w branży medycznej i spożywczej” – wyjaśnił Philip Spampinato, starszy inżynier w ORNL. „To poszukiwania doprowadziły nas do pomp perystaltycznych, a następnie do pompy Masterflex®”.
Technologia dostosowana do procesu
Zespół Remote Systems Group korzysta z pomp Masterflex do transferu płynów już od 1999 roku. W ostatnim czasie, gdy trzeba było przenieść ponad 30 kg rtęci ze standardowej kolby do zbiorników hermetycznych, precyzyjny napęd bezszczotkowy Masterflex I/P® ze zdalnym sterowaniem analogowym sprawdził się doskonale pod wieloma względami. W połączeniu z głowicą Masterflex I/P Easy-Load® i dopasowanymi przewodami Tygon® o długiej żywotności powstał układ, który rozwiązał kilka problemów zespołu jednocześnie.
„Przepływ rtęci można kontrolować, zmieniając prędkość pompy i stopień okluzji” – oświadczył Spampinato. „Mechaniczne elementy pompy nie ulegają zanieczyszczeniu. Rtęć ma styczność wyłącznie z przewodami. Zmniejsza to ryzyko narażenia na działanie rtęci pierwiastkowej i jej oparów. Musimy myśleć jedynie o bezpiecznej utylizacji przewodów, gdy zajdzie konieczność ich wymiany. Ponieważ przewody są przejrzyste, operator może wizualnie kontrolować proces przepływu. Dzięki temu zyskujemy dodatkowy poziom pewności, że proces przebiega prawidłowo”.
Wdrożone rozwiązanie automatyzuje proces, który w innych okolicznościach byłby obsługiwany ręcznie, czyli w sposób równie nieefektywny co potencjalnie niebezpieczny.
„System pompy Masterflex daje nam znaczące korzyści w porównaniu z ręcznym wylewaniem rtęci z kolby ważącej ponad 35 kilogramów” – powiedział Spampinato. „Chociaż lepkość rtęci jest zbliżona do lepkości wody, jej gęstość jest 13,6 razy większa – i jest to ciecz niezwilżalna. Dlatego kontrolowane przelewanie rtęci jest praktycznie niemożliwe”.