液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全管理研究

呂曉猛 賈瑛 黃智勇 李茸 韓啟龍 沈可可

[摘 要] 液體推進(jìn)劑是為飛行器推進(jìn)系統(tǒng)提供能量和工質(zhì)的物質(zhì)，特別是肼類燃料和硝基氧化劑是易燃、易爆、劇毒的危險(xiǎn)化學(xué)品，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的安全管理直接關(guān)系著人員、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)安全。通過詳細(xì)分析液體推進(jìn)劑危險(xiǎn)特性，從人員心理認(rèn)知、健全組織制度、全過程管控等方面提出了加強(qiáng)液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全的對(duì)策措施，有利于進(jìn)一步提升液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)質(zhì)量和安全管理水平。

[關(guān)鍵詞] 液體推進(jìn)劑;實(shí)驗(yàn)教學(xué);安全管理

[中圖分類號(hào)] X921? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A? ? [文章編號(hào)] 1674-9324（2020）41-0037-02? ? [收稿日期] 2019-11-28

一、引言

液體推進(jìn)劑是以液態(tài)進(jìn)入火箭或者導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的含能材料，它能快速發(fā)生化學(xué)反應(yīng)提供大量熱能，特點(diǎn)是比沖高、使用可靠，是一類廣泛應(yīng)用于軍事和航天領(lǐng)域的特殊能源[1，2]，以可貯存的四氧化二氮等硝基氧化劑和偏二甲肼等肼類燃料最為常見。

液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及分析化驗(yàn)、安全監(jiān)測、污染控制和應(yīng)急處置等方面，對(duì)培育學(xué)生正確認(rèn)識(shí)、全面理解、熟練使用和管理液體推進(jìn)劑的能力及素質(zhì)具有重要實(shí)踐指導(dǎo)意義[3-5]。因硝基氧化劑和肼類燃料等屬于易燃易爆的劇毒化學(xué)品，危險(xiǎn)性大，如果實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中使用、管理或安全防護(hù)不當(dāng)，可能導(dǎo)致人員健康和生命安全受到嚴(yán)重?fù)p害，設(shè)備、財(cái)產(chǎn)及環(huán)境遭受破壞和污染，因此加強(qiáng)液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的安全管理問題研究具有重要意義[6，7]。

二、液體推進(jìn)劑危險(xiǎn)特性

液體推進(jìn)劑作為一種特殊能源，屬于易燃易爆的劇毒化學(xué)品，因其特殊物理和化學(xué)性質(zhì)，在一定外界和環(huán)境條件下，以物理化學(xué)方式釋放大量能量并實(shí)現(xiàn)對(duì)外做功，具有較大危險(xiǎn)性。

1.毒性大。根據(jù)2015版《危險(xiǎn)化學(xué)品名錄》毒性判定標(biāo)準(zhǔn)，無水肼、偏二甲肼、四氧化二氮等均屬于劇毒化學(xué)品;按照《中華人民共和國國家職業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)（GBZ2.2-2007）》規(guī)定，偏二甲肼、無水肼是人體可疑致癌物質(zhì);按照急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，四氧化二氮等硝基氧化劑和偏二甲肼等肼類燃料均為高毒物質(zhì)。

2.易燃易爆。偏二甲肼性能優(yōu)良可貯存，能量較高，但其閃點(diǎn)僅為1.1℃，屬于甲A類易燃液體，極易發(fā)生燃燒或爆炸;無水肼作為一種單組元推進(jìn)劑，與某些金屬（如鐵、銅、鉬等）及其合金的氧化物（如鐵銹等）接觸時(shí)，可能發(fā)生催化放熱反應(yīng)導(dǎo)致著火爆炸;硝基氧化劑有效含氧量高，與芳香胺、肼類、多元酚等接觸自燃，甚至發(fā)生爆炸。

3.腐蝕性強(qiáng)。硝基氧化劑因其較強(qiáng)氧化性和腐蝕性，對(duì)人體組織、器官甚至骨骼等產(chǎn)生嚴(yán)重危害;液體推進(jìn)劑由于意外噴濺，極易對(duì)眼睛產(chǎn)生極大傷害;微量液體推進(jìn)劑濺到皮膚上，易被吸收而使皮膚產(chǎn)生紅斑、腫脹。

4.易泄漏。硝基氧化劑具有冰點(diǎn)高、沸點(diǎn)低的特性，如四氧化二氮沸點(diǎn)僅為21.5℃，綠色四氧化二氮沸點(diǎn)僅為18.0℃，常溫常壓下極易沸騰，導(dǎo)致容器內(nèi)蒸汽壓力過大，易泄漏產(chǎn)生有毒的二氧化氮?dú)怏w，且二氧化氮易與水蒸氣接觸反應(yīng)生成稀硝酸類物質(zhì)，導(dǎo)致設(shè)備腐蝕受損和人員中毒。

三、液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全管理對(duì)策

1.正確認(rèn)識(shí)，糾正錯(cuò)誤的心理認(rèn)知。一是接觸液體推進(jìn)劑即有“談虎色變”的心理，特別是四氧化二氮等因沸點(diǎn)較低，常溫常壓下?lián)]發(fā)出紅棕色NO2煙霧，對(duì)個(gè)別學(xué)生心理沖擊較大，形成本能上拒絕的心理認(rèn)知。二是認(rèn)為液體推進(jìn)劑雖是危險(xiǎn)化學(xué)品，但自己不畏懼，嘲笑那些“談虎色變”的人，存在一種“初生牛犢不怕虎”盲目心理認(rèn)知。偏二甲肼、無水肼等常溫下是穩(wěn)定存在的無色透明液體，個(gè)別學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作時(shí)易產(chǎn)生麻痹思想，盲目操作，可能導(dǎo)致危險(xiǎn)后果。

錯(cuò)誤的心理認(rèn)知可能導(dǎo)致人員中毒、燒傷、著火甚至爆炸等嚴(yán)重后果，必須引起高度重視。一是將經(jīng)常性安全教育貫穿實(shí)驗(yàn)教學(xué)全過程，實(shí)驗(yàn)開始前進(jìn)行推進(jìn)劑特性及危害的普及教育，單項(xiàng)實(shí)驗(yàn)開始時(shí)開展針對(duì)性安全教育，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后對(duì)操作過程中安全問題進(jìn)行梳理，開展檢討式的安全教育總結(jié);二是開展心理壓力的疏導(dǎo)與調(diào)節(jié)，個(gè)別學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過程中可能操作不當(dāng)導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)失敗或液體推進(jìn)劑泄漏而引發(fā)負(fù)面心理情緒，對(duì)后續(xù)實(shí)驗(yàn)過程產(chǎn)生不同程度心理壓力，通過分析總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，適當(dāng)實(shí)驗(yàn)引導(dǎo)和手把手幫扶，確保實(shí)驗(yàn)操作過程成功及結(jié)果正確，增加成功體驗(yàn)，釋放心理壓力，培育和增強(qiáng)自信。

2.健全組織，嚴(yán)格制度，堵塞安全管理漏洞。健全的組織管理、嚴(yán)格的規(guī)章制度是液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全的有效保證。液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全管理要以相關(guān)法規(guī)制度為基本遵循，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室安全管理規(guī)定結(jié)合教學(xué)過程實(shí)際制定健全的切實(shí)有效的管理制度。

一是成立三個(gè)層級(jí)的安全管理組織，明確管理職能。實(shí)驗(yàn)室層級(jí)由實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)全面監(jiān)督管理，教學(xué)組層級(jí)負(fù)責(zé)制定實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全管理計(jì)劃并負(fù)責(zé)計(jì)劃的執(zhí)行、檢查與處理，實(shí)驗(yàn)小組層級(jí)負(fù)責(zé)實(shí)驗(yàn)過程中實(shí)驗(yàn)安全把關(guān)要點(diǎn)制定與檢查落實(shí)，教學(xué)組層級(jí)和實(shí)驗(yàn)小組層級(jí)設(shè)立兩級(jí)安全檢查員。二是嚴(yán)格規(guī)定制度的落實(shí)，不搞“變通化”和“人情化”。嚴(yán)格的“制度化”管理是確保實(shí)驗(yàn)安全的紅線，如實(shí)驗(yàn)過程應(yīng)嚴(yán)格遵守安全防護(hù)要求，操作時(shí)要求佩戴長型耐酸堿手套進(jìn)行的操作就不能簡化為使用短型手套，更不能因操作不便使用一次性乳膠手套，否則可能導(dǎo)致因泄漏導(dǎo)致的噴濺傷害或嚴(yán)重的化學(xué)燒傷。建立健全各級(jí)安全組織，嚴(yán)格落實(shí)規(guī)章制度，可有效堵塞液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)安全管理漏洞，確保教學(xué)管理過程安全有序。

3.緊盯每個(gè)環(huán)節(jié)，強(qiáng)化全過程安全管控。液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程雖然用量不多，但涵蓋了取樣、貯存、使用、銷毀回收、應(yīng)急處置等環(huán)節(jié)，任何環(huán)節(jié)失誤都可能導(dǎo)致危險(xiǎn)及傷害的發(fā)生，唯有在全過程強(qiáng)化安全檢查管控，才能確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)的全程安全。

一是嚴(yán)格液體推進(jìn)劑流轉(zhuǎn)全過程的追溯。取樣、使用、銷毀回收等環(huán)節(jié)建立嚴(yán)格審批簽字和自查抽查環(huán)節(jié)。取樣申請(qǐng)環(huán)節(jié)應(yīng)詳細(xì)說明使用種類、數(shù)量、保管人員和使用期限;貯存環(huán)節(jié)需明確貯存條件、責(zé)任人和保管期限，標(biāo)示清楚，區(qū)分嚴(yán)格;使用環(huán)節(jié)應(yīng)精確測算每個(gè)實(shí)驗(yàn)的實(shí)際用量，嚴(yán)格控制多取多用;銷毀回收環(huán)節(jié)應(yīng)根據(jù)剩余推進(jìn)劑數(shù)量明確銷毀手段和回收方法，確保實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的所有推進(jìn)劑都可追溯;應(yīng)急處置演練應(yīng)定期組織，針對(duì)性開展預(yù)想預(yù)防操作，確保發(fā)生意外情況時(shí)及時(shí)有效處理。二是全員盡責(zé)共同努力。安全管理人員要強(qiáng)化全過程安全檢查，不定期抽查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題排出隱患;教學(xué)操作人員在每個(gè)環(huán)節(jié)要嚴(yán)格按制度執(zhí)行，按規(guī)程操作，時(shí)刻自查自糾。三是開展科學(xué)化和全面化管控，一方面要對(duì)照規(guī)章制度和操作規(guī)程仔細(xì)檢查，采用現(xiàn)代化的檢測報(bào)警設(shè)備實(shí)現(xiàn)科學(xué)化管控，另一方面要注意人員的思想、心理和身體狀況的檢查，實(shí)現(xiàn)全面化的過程安全管理。

四、結(jié)語

液體推進(jìn)劑作為一種特殊能源，在軍事及航天領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，其實(shí)驗(yàn)教學(xué)在推進(jìn)劑類軍事人才培養(yǎng)過程中發(fā)揮了重要的不可替代的作用。強(qiáng)化液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程的安全管理，針對(duì)性制定嚴(yán)格的對(duì)策措施，確保師生人身安全、設(shè)備和財(cái)產(chǎn)安全，有利于促進(jìn)液體推進(jìn)劑實(shí)驗(yàn)教學(xué)水平和相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)質(zhì)量的持續(xù)提升。

參考文獻(xiàn)

[1]李亞裕.液體推進(jìn)劑[M].北京：中國宇航出版社，2011.

[2]黃智勇，張淑娟，呂曉猛.液體推進(jìn)劑安全過程基礎(chǔ)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2016.

[3]耿俊明，馬濤，劉照同，等.淺談高校火炸藥的儲(chǔ)存與安全管理[J].實(shí)驗(yàn)室研究與探索，2015，34（3）：298-300.

[4]由繼紅.高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室安全管理淺談[J].實(shí)驗(yàn)科學(xué)與技術(shù)，2011（6）：179-180.

[5]李正曉，黃珍貴，劉曦.液體推進(jìn)劑本質(zhì)安全管理研究[J].科技視界，2012（29）：442-443.

[6]張立清，張永華，王金安.發(fā)射場液體推進(jìn)劑工作事故預(yù)防概論[M].北京：國防工業(yè)出版社，2013.

[7]張淑娟，黃智勇，呂曉猛.基于推進(jìn)劑使用安全的化學(xué)檢測技術(shù)[C].第五屆全國“公共安全領(lǐng)域中的化學(xué)問題”暨第三屆危險(xiǎn)物質(zhì)與安全應(yīng)急技術(shù)研討會(huì)論文集2015.