Криогенный сосуд Дьюара (или просто Дьюар ) — это специализированный тип вакуумной колбы, используемой для хранения криогенов (таких как жидкий азот или жидкий гелий ), температура кипения которых намного ниже комнатной температуры . Он назван в честь изобретателя Джеймса Дьюара , который разработал его для своей собственной работы. Они обычно используются в физике низких температур и химии.
Криогенные сосуды Дьюара могут иметь широкий диапазон размеров и могут иметь несколько различных форм, включая открытые ведра , колбы с неплотно прилегающими пробками и резервуары с самонагнетанием давления. Все сосуды Дьюара имеют стенки, состоящие из двух или более слоев, между которыми поддерживается высокий вакуум . Это обеспечивает очень хорошую теплоизоляцию между внутренней и внешней частью сосуда Дьюара, что снижает скорость выкипания содержимого. При проектировании сосудов Дьюара принимаются меры предосторожности для безопасного управления газом, который выделяется при медленном кипении жидкости.
Простейшие дьюары позволяют газу выходить либо через открытый верх, либо через неплотно прилегающую пробку. Более сложные дьюары удерживают газ над жидкостью и удерживают его под высоким давлением. Это повышает температуру кипения жидкости, позволяя хранить ее в течение длительных периодов времени. Избыточное давление пара автоматически сбрасывается через предохранительные клапаны. Дьюары также разработаны так, чтобы быть устойчивыми к любому виду прокола, чтобы сохранить содержимое, поскольку криогены дороги в производстве, а некоторые (например, гелий) ограничены в мировом предложении.
Метод переливания жидкости из дьюара зависит от его конструкции. Простые дьюары можно наклонять, чтобы выливать жидкость из горловины. Самонагнетающие конструкции используют давление газа в верхней части дьюара, чтобы заставить жидкость подниматься по трубе, ведущей к горловине.
Криогены представляют собой ряд угроз безопасности , и емкости для их хранения спроектированы таким образом, чтобы снизить связанный с этим риск.
Во-первых, ни один дьюар не может обеспечить идеальную теплоизоляцию, и криогенная жидкость медленно выкипает, что дает огромное количество газа. Это известно как скорость испарения жидкого азота. В дьюарах с открытым верхом газ просто выходит в окружающую среду. Однако внутри герметичных дьюаров может создаваться очень высокое давление, и принимаются меры предосторожности, чтобы свести к минимуму риск взрыва. Один или несколько клапанов сброса давления позволяют газу выходить из дьюара, когда давление становится чрезмерным. В инциденте 2006 года в Техасском университете A&M устройства сброса давления резервуара с жидким азотом были запечатаны латунными заглушками. В результате резервуар катастрофически вышел из строя и взорвался. [3]
Во-вторых, если сосуд Дьюара оставить открытым на воздухе на длительное время, атмосферные химикаты могут конденсироваться или замерзать при контакте с криогенным материалом. Это может привести к появлению загрязняющих веществ. Если эти материалы замерзнут, например, водяной пар превратится в лед , они могут заблокировать отверстия, что приведет к повышению давления и риску взрыва.
В-третьих, газ, выходящий из дьюара, может постепенно вытеснять кислород из окружающего воздуха , что представляет опасность удушья . Пользователи обучены хранить дьюары только в хорошо проветриваемом помещении, а перед транспортировкой дьюаров в лифте избыточное давление газа стравливается, и дьюары отправляются без сопровождения к месту назначения. [4]