Masterflex® Pumpe senkt das Risiko einer Schwermetallbelastung
Quecksilber, eine hochreaktive und giftige Substanz, kann bei Exposition gegenüber hohen Dosen das zentrale Nervensystem, die Nieren, die Lunge und das Gehirn schädigen. Eine Quecksilbervergiftung kann Symptome wie Schwellungen, periphere Neuropathie und Hautabschuppung hervorrufen. Die Wissenschaftler der Remote Systems Group des Oak Ridge National Laboratory (ORNL), die sich mit der Übertragung von elementarem Quecksilber befasst haben, kennen die von Quecksilber ausgehenden Gefahren sehr genau.
Das Team führte den Quecksilbertransfer zunächst im Rahmen des Projekts Spallation Neutron Source (SNS) und später des MERcury Intense Target (MERIT) durch, einer Zusammenarbeit im Bereich der Hochenergiephysik zur Demonstration eines fließenden Quecksilber-Jet-Targets in einem starken Magnetfeld. In jüngerer Zeit untersuchten ORNL-Forscher die strukturelle Integrität von jahrzehntealten Quecksilber-Lagerbehältern, wofür das Quecksilber in neue Behälter umgefüllt werden musste.
Weitreichende Implikationen
ORNL ist eine Einrichtung des US-Energieministeriums (DOE), die technische Durchbrüche in den Bereichen saubere Energie und globale Sicherheit ermöglicht. Als größtes Wissenschafts- und Energielabor des DOE hat die Forschung und Entwicklung des ORNL in den Bereichen Neutronenwissenschaft, Materialwissenschaft und -technik sowie Nuklearwissenschaft und -technologie weitreichende Auswirkungen. Die Untersuchung der Eigenschaften von Materialien auf subatomarer Ebene durch das ORNL mithilfe der SNS kann letztendlich zu besseren Medikamenten, Metallen, Kunststoffen und Keramiken führen.
Doch die Übertragung von Quecksilber stellt ein hohes Risiko dar. Die Ingenieure und Techniker des Projekts tragen gemäß den Sicherheitsstandards des ORNL Schutzbrillen, Nitrilhandschuhe, Labormäntel und Sicherheitsschuhe. Mit einer vorsorglichen Atemschutzschulung und der Verwendung von Schnorcheln und Abzugshauben zur Eindämmung der Dämpfe sind die Wissenschaftler relativ gut geschützt. Bei der Verwendung von Zentrifugal- und/oder Vakuumpumpen für den Transfer der Substanz wurde die Pumpenmechanik jedoch kontaminiert. Das Team benötigte eine bessere Lösung.
„Damals untersuchten wir „Blutpumpen“, die in der Medizin- und Lebensmittelindustrie verwendet werden“, so Philip Spampinato, Senior Engineer des ORNL. „Diese Suche führte uns zu Peristaltikpumpen, wodurch wir wiederum auf die Masterflex® Pumpen aufmerksam wurden.
Die perfekte Technologie für diese Aufgabe
Die Remote Systems Group setzt seit 1999 Masterflex Pumpen für den Flüssigkeitstransfer ein. Als es kürzlich darum ging, 76 Pfund Quecksilber aus einer Standard-Lagerflasche in Sicherheitsbehälter zu transferieren, erwies sich der Masterflex I/P® Precision Brushless Drive mit analoger Fernsteuerung in vielerlei Hinsicht als vorteilhaft. Zusammen mit dem Masterflex I/P Easy-Load® Pumpenkopf und den kompatiblen langlebigen Tygon® Schläuchen löste das Pumpensystem gleich mehrere Dilemmas der Remote Systems Group.
„Der Quecksilberfluss kann durch Variation der Pumpendrehzahl und der Okklusion gesteuert werden“, so Spampinato. „Die mechanischen Komponenten der Pumpe werden nicht kontaminiert. Das Quecksilber kommt nur mit den Schläuchen in Kontakt. Dadurch wird das Risiko einer Exposition gegenüber elementarem Quecksilber und seinen Dämpfen verringert. Wir müssen lediglich die Schläuche sicher entsorgen, wenn sie ausgetauscht werden müssen. Da die Schläuche durchsichtig sind, können die Bediener den Transfer visuell beobachten. Dies bietet zusätzliche Sicherheit, dass der Prozess ordnungsgemäß funktioniert.“
Außerdem wird ein Prozess automatisiert, der sonst vielleicht manuell durchgeführt worden wäre, was sowohl ineffektiv als auch potenziell gefährlich ist.
„Das Masterflex Pumpensystem bietet deutliche Vorteile gegenüber dem Ausgießen von Quecksilber aus einer Flasche, die etwa 80 Pfund wiegt“, so Spampinato. „Die Viskosität von Quecksilber ist zwar ähnlich wie die von Wasser, seine Dichte ist jedoch 13,6 Mal so hoch wie die von Wasser und es ist eine nicht benetzende Flüssigkeit. Das macht ein kontrolliertes Ausgießen praktisch unmöglich.“