Stoffbezogene Betriebsanweisung

Helium, flüssig, tiefkalt

Molekulargewicht 4,003; spez. Gewicht 0,125 kg/l; 1,43 ltr. Flüssigkeit entspricht 1 m³ Gas unter Normalbedingungen; Siedepunkt 4,2 K; Verdampfungswärme 0,61 kcal/l

Gefahren beim Umgang mit Flüssiggasen

Allgemeine Gefahren:

Gefäße mit Kratzern neigen zu spontaner Implosion! Es besteht die Gefahr des plötzlichen Druckanstieges in Behältern, sowie der plötzlichen Freisetzung von großen Gasmengen durch Umfallen von Gefäßen. Eine weitere Ursache für einen Druckanstieg ist die Vereisung und die damit verbundene Verstopfung des Behälters. Flüssiges Helium (-269°C), bzw. flüssiger Stickstoff (-196°C) reichern sich an der Luft mit Sauerstoff an. Durch den höheren Siedepunkt (-183°C) kann somit Gefahr durch brandfördernden flüssigen Sauerstoff auftreten.

Gesundheitsgefahren:

Gesundheitsschädlich bei Berühren mit der Haut und beim Verschlucken. Bei Berührungen mit flüssigem Helium können Erfrierungen mit verbrennungsähnlichen Hautschäden entstehen. Je nach Dauer des Kontakts entstehen tiefe Gewebezerstörungen!
Bei der Freisetzung von großen Mengen in geschlossenen Räumen besteht Erstickungsgefahr.

Schutzmaßnahmen

Technische Maßnahmen:

Berührung mit den Augen und der Haut vermeiden. Beschmutzte, getränkte Kleidung sofort ausziehen. Es dürfen nur zugelassene und geprüfte Gefäße mit Druckausgleich verwendet werden.
Vereisungen an Apparaturen und Behältern sind mit warmer Luft (Fön) abzutauen.
Die Befüllung der Geräte wird durch die Bedienungsanleitung der Hersteller festgelegt.

Organisatorische Maßnahmen:

Der Transport von Kühlgasen darf nur in entsprechend gekennzeichneten Aufzügen mit Schlüsselsteuerung erfolgen. Die Begleitung bzw. das Mitfahren von Personen ist nicht zulässig.
Die Behälter mit flüssigem Helium dürfen nur in den dafür gekennzeichneten, speziellen Transportwagen und mit geöffnetem Überdruckventil befördert werden.
Der Transport hat durch eingewiesene Personen zu erfolgen.

Persönliche Schutzausrüstung:

Zum Schutz müssen Gesichts- und Handschutz getragen werden!

Verhalten im Gefahrenfall

Bei massivem Gasaustritt: Raum belüften.
Hautkontakt: Langsames Erwärmen ohne Reiben der betroffenen Bezirke.
Einatmen: Für Frischluftzufuhr sorgen.

Umgang mit Heliumkannen

Einkühlen:

Neue oder auch gebrauchte alte Kannen müssen vor dem ersten Befüllen eingekühlt werden.

Dazu füllt man eine Menge von 7-10% des Nutzvolumens an Flüssigstickstoff in die Kanne und lässt sie über Nacht abkühlen.
Am nächsten Tag hat die Kanne die gewünschte Temperatur (ca. 77 K). Jetzt bläst man den Reststickstoff heraus und evakuiert anschließend. Daraufhin wird mehrmals hintereinander mit Heliumgas gespült und wieder evakuiert, um dann die Kanne mit einem leichten Heliumgasüberdruck zum Verflüsser zu stellen.
In der Heliumzentale wird die Kanne dann mit einem Schild „Kanne warm“ und dem Schild „Eilt“ versehen. Außerdem sollte das Abfüllpersonal verständigt werden. Ist die Kanne NEU muß sie vorher in der Abfülldatenbank erfasst werden.

Kalthalten:

Einmal eingekühlt sollten die Kannen immer kalt bleiben. Pauschal kann von einer Abdampfrate von 1 Liter Flüssighelium pro Tag und Kanne ausgegangen werden. Damit sich die Kannen vor dem Befüllen in der Heliumzentrale nicht aufwärmen, sollte immer eine Restmenge von mindestens 5 Litern in der Kanne bleiben, wenn man sie in die Heliumzentrale stellt.

Wurde die Kanne stärker entleert und besteht Gefahr (z.B. übers Wochenende), dass Sie "warm" wird, so sollte die Kanne mit dem Schild "Eilt" versehen und das Abfüllpersonal verständigt werden.

Befüllen von Kryostaten

Einkühlen:

Beim Einkühlen von Kryostaten kann man sich an die oben beschriebene Vorgehensweise richten. Nach dem Spülvorgang sollte jedoch sofort begonnen werden, Helium überzuheben.

Befüllen mit Helium:

Hierfür wird eine Heliumkanne und ein Überheber benötigt. Sind der Kryostat und die Kanne mit dem Heber verbunden, muss zuerst der Heber abgekühlt werden. Dabei gelangt relativ warmes Gas in den Kryostaten, was eine verstärkte Verdampfung von Flüssigkeit im Kryostaten zur Folge hat. Um zu vermeiden, dass zu große Mengen über die Rückführung verloren gehen, sollte behutsam vorgegangen und die Transferleitung nicht zu tief versenkt werden. Erst wenn flüssiges Helium im Kryostaten ankommt, kann der Heber abgesenkt werden.

Kaltgas

Das zurückgeführte Kaltgas bei 4,2 K hat 1/7 der Dichte von flüssigem Helium. Deshalb ist unbedingt darauf zu achten, dass das Gas in die Rückleitung gelangt. Die immer noch praktizierte überholte Methode, den Überheber in Umgebungsatmosphäre einzukühlen, bis das Gas flüssig wird, ist nicht gestattet und wird mit Heliumentzug bestraft.

Das Heliumteam