صمد فرحزادی

1- مقدمه  

اغلب حوادث آتش‌سوزی و انفجار ناشی از محصولات نفتی، مواد سلولزی (چوب و کاغذ) و پلیمرها می‌باشند. حریق مواد سلولزی به عنوان آتش کلاس A و فرآورده‌های مایعات نفتی به عنوان آتش کلاس  Bشناخته می‌شوند. حریق مواد پلیمری نیز می‌‌تواند خصوصیات کلاس A و یا B را با در نظر گرفتن وسعت ذوب شدن (در صورت وجود) از خود نشان دهد. همچنین آتش کلاس C شامل تجهیزات برقی و آتش کلاس D شامل فلزات قابل اشتعال می‌باشد.

بطور کلی پنج نوع حفاظت از حریق و انفجار در هواپیما کاربرد دارد:

1- Total flood fire extinguishment

2- Total flood fire suppression

3-Streaming fire extinguishment

4-Explosion suppression

5-Inertion against explosions and fires

در روش اول، مواد خاموش کننده در محیط بسته تخلیه می‏شوند و غلظت این مواد در محیط باعث متوقف شدن و یا خاموش شدن آتش می‌شود. در روش دوم معمولا از سامانه‌های ثابت نصب شده در محل استفاده می‏شود که بصورت دستی و یا خودکار پس از آشکار شدن آتش، مواد خاموش کننده را در محل تخلیه می‌نمایند.

در روش سوم مواد خاموش کننده مستقیما بر روی آتش و یا محل وجود آتش تخلیه می‌شود. در این نوع اطفا حریق معمولا از خاموش کننده‌های قابل حمل و یا چرخدار استفاده می‌گردد.

جهت اطفای حریق در هواپیماهای مسافربری معمولا از خاموش کننده‌های قابل حمل استفاده می‌گردد . اکثرا اطفا‏کننده‌های قابل حمل شامل هالون 1301 و CBrF₃ با کاربرد Total flood و هالون  1211و CBrC₁F₂ با کاربرد Streaming  مورد استفاده قرارمی‌گیرند. این موادشیمیایی که بدون پسماند هستند جهت اطفای کلاس‌هایA  و B و C بکار برده می‏شوند ولی برای کلاس D مناسب نیستند.

2- ملاحظات زیست محیطی

اگر چه در مقررات صنایع هوایی استفاده نوع خاصی از مواد خاموش‏کننده عنوان نشده، اما هالون انتخاب سازندگان صنایع هوایی بوده است. معذالک بر طبق پروتکل مونترآل، تولید هالون برای کلیه مصارف ممنوع اعلام شده است. اولین ملاحظات جهت انتخاب یک ماده شیمیایی جایگزین هالون، میزان تخریب لایه ازون¹ ، پتانسیل گرم‏کنندگی کره خاکی² و مدت زمان باقی ماندن در اتمسفر³ در نظر گرفته شده است.

3- ملاحظات شیمیایی

پذیرش ماده شیمیایی جایگزین هالون بستگی به شکل استفاده از آن دارد . بطور کلی ماده جایگزین نباید خطر جانی برای کارکنان ایجاد نماید. در محیطی که کارکنان و یا مسافران حضور دارند تاثیر مواد خاموش کننده و یا نشت این مواد به هیچ وجه نباید خطری برای افراد بوجود آورد.

4- انتخاب جایگزین

جایگزین‌های هالون می‌توانند هالوكربن‌ها، آب، کف، دی اکسیدکربن و مواد شیمیایی خشک که با ساختار هالون متفاوت هستند، باشند. هر نوع ماده جایگزین باید تاییدیه موسسه حفاظت از محیط آمریکا⁴ را بر طبق برنامه جدید جایگزینی هالون⁵ دارا باشد.

4-1- جایگزین‌های هالوکربن

در حال حاضر جایگزین‌های هالون (هالوکربن‌ها) به چهار دسته اصلی تقسیم می‌شوند.

1- HCFCs – Hydro chlorofluorocarbons

2- (PFCs) FCs – Per fluorocarbons

3- HFCs – Hydro fluorocarbons

4- FICs – Fluoroiodocarbons

جایگزین هالون باید دارای خصوصیات ویژه‏ای باشد. مقادیرODP، GWP و زمان باقی ماندن در اتمسفر آنها باید در حدود قابل‏قبول باشد و مسمومیت ایجاد ننماید. مهمترین عامل استفاده از هالوکربن‌ها بجای آب، کف و مواد شیمیایی خشک، تمیز بودن، فرار بودن و هادی نبودن در مقابل جریان برق می‌باشد. اغلب هالوکربن‌های پیشنهاد شده جهت جایگزینی هالون غلظت بیشتری از هالون 1301 و 1211 جهت اطفای حریق نیاز دارند و مقدار بیشتری مواد سمی و خورنده تولید می‌کنند. HCFCها بدلیل تخریب لایه ازون بزودی از رده خارج خواهند شد. PFCها اثر گرم‏کنندگی زمین را دارند و مدت زمان طولانی دراتمسفرزمین باقی می‌مانند. موسسه حفاظت از محیط زیست امریکا استفاده از PFCها را صرفا در موارد خاص مجاز می‌داند. استفاده از HFCها بدلیل اثر گرم‏کنندگی آنها در بسیاری از کشورها منع شده است.

 4-2- کف

کف جایگزین مناسبی برای هالون درحریق مایعات قابل اشتعال است. کف بوسیله ایجاد مانع بین سوخت و اکسیژن هوا، آتش را خاموش می‌کند. آب موجود در کف به خنک کردن محیط نیز کمک می‌نماید؛ بخصوص جهت خاموش کردن مایعات قابل اشتعال که دارای نقطه پایین اشتعال هستند. مشکل بزرگ کف، هادی بودن آن در مقابل جریان الکتریسیته است.

4-3- آب

آب ماده بسیار تاثیرگذاری در اطفای حریق می‌باشد. اما در عین داشتن مزیت‌های بسیار، دارای معایبی نیز می‌باشد. از جمله:

1- تخریب تجهیزات موجود در محل؛

2- نیاز به جمع‌آوری آب تخلیه شده و خشک کردن محل؛

3- قابلیت هدایت الکتریسیته؛

4- آب در مکان‌های در بسته به خوبی هالون و یا گازها نفوذ نمی‌كند؛

5- مدت زمان تخلیه آب بیش از گاز است؛

6- کاربرد آب برای آتش کلاس B مناسب نیست؛

7- نگهداری آب، تخلیه آن و شستشوی محل پس از تخلیه در مکان‌های با درجه حرارت پایین مشکلاتی را ایجاد می‌نماید؛

8- مهمترین مشکل در صنایع هوایی وزن زیاد آب می‌باشد.

4-4- مواد شیمیایی خشک

پودرهای خشک که دارای ذرات ریز هستند می‏توانند جهت اطفای حریق استفاده شوند. بی‌کربنات سدیم از اولین انواع مواد شیمیایی خاموش کننده بشمار می‌آید. بی‌کربنات پتاسیم و فسفات منوآمونیوم که در اواخر سال‌های 1960 تولید شده‌اند نیز دارای تاثیر بسیار سریع بر روی آتش هستند و در اغلب موارد از هالون‏ها تاثیرگذارتر هستند.

معایب اصلی پودرهای خشک عبارتند از:

1- نداشتن قابلیت نفوذ در برخورد با موانع

2- خنک نکردن محیط

3- آسیب رساندن به تجهیزات

4- مشکلات تمیزکردن پس از تخلیه

5- ایجاد اختلال موقت در دید بدلیل پراکندگی پودر در هوا

4-5- دی‌اکسیدکربن

دی‌اکسیدکربن⁶ که اکنون متداول‌ترین گازخاموش کننده  بشمار می‌آید، مانند دیگر گازهای خنثی می‌تواند بعنوان جایگزین هالون استفاده گردد. تاثیرات فیزیولوژیکی دی‌اکسیدکربن با دیگر گازهای خنثی متفاوت است. مانند هالون 1301 و 1211، دی‌اکسیدکربن در حرارت و فشار عادی بصورت گاز باقی می‌ماند. در ضمن هادی جریان برق نیست و قابلیت نفوذ مناسبی را داراست. دی‌اکسیدکربن بصورت گاز تخلیه می‌شود و شامل ذرات جامد (یخ زده) می‌باشد. این ذرات خاصیت خنک‌کنندگی دارند.

البته نکاتی در خصوص استفاده از دی‏اکسید کربن بصورتTotal flood  جهت ایمنی کارکنان وجود دارد. برخلاف دیگر گازهای خنثی، دی‏اکسیدکربن در مقادیر زیاد سمی بوده و در مدت زمان کوتاهی موجب سرگیجه و با غلظت 25 % تا 30 % موجب مرگ می‌شود. در این سامانه امکان طراحی بصورتی که تخلیه خود به خود هنگام حضور افراد در محل عمل نکند، وجود دارد. دی‏اکسیدکربن امکان صدمه زدن بدلیل شوک حرارتی⁷ را نیز دارد. البته این شوکدر مواقعی که اجسام به شیرتخلیه نزدیک باشند بوجود می‌آید.

4-6- سامانه غبار آب⁸

سامانه غبار آب از اسپری ریز آب با مقادیر کم آب که تخریب کمتری را در پی خواهد داشت، استفاده می‌نماید. محاسبات نشان می‌دهد که آب می‏تواند در نتیجه وزن خود، قابلیت اطفای بهتری در مقایسه با هالون از خود نشان دهد؛ در صورتی که تبخیر کل و یا نزدیک به کل آب بوقوع بپیوندد. ذرات بسیار ریز آب که سریع‏تر از ذرات بزرگ آب تبخیر می‌شوند این قابلیت را دارا می‌باشند. استاندارد NFPA 750 سایز ذرات ریز آب را 1000 میکرون و یا کمتر تعیین كرده است.

سامانه غبار آب، حریق را طی سه فرآیند زیر اطفا می‌كند:

• جذب گرما توسط بخار شدن آب
• کاهش غلظت اکسیژن توسط بخار شدن ذرات آب
• جلوگیری از انتشار گرما توسط غبار آب.

4-7- ذرات ریز ایروسول

ذرات ریز ایروسول شامل مواد شیمیایی ریز در ابعاد میکرون هستند که در هوا معلق مانده و قابلیت Totalflood را دارا هستند. مواد شیمیایی خشک حداقل به اندازه هالون در جلوگیری از حریق و انفجار موثر هستند. البته در استفاده از این مواد، امکان وارد آمدن صدمه به تجهیزات الکترونیکی وجود دارد.

در دومین کنفرانس حفاظت از حریق در ژنو در اکتبر 1990 نمایندگان اتحاد جماهیر شوروی اطلاعاتی را در مورد ماده جامدی که 20 دقیقه یا بیشتر در محیط بصورت گاز باقی می‌ماند و اثر شگرف اطفای حریق دارد را معرفی و ارایه نمودند. فناوری ذرات ایروسول از ماده جامدی که پس از تحریک شدن بصورت ذرات ریز معلق در هوا باقی می‌ماند و قابلیت بالای اطفای حریق را داراست، صحبت می‏کند. ایروسول از درون محفظه‌هایی که تحت فشار نیستند تخلیه می‌شود. هر چه ذرات ریزتر باشند میزان تصعید افزایش یافته و انتشار گاز گونه بصورت همگون صورت می‌گیرد. بهمین سبب میزان پسماند این مواد بسیار کمتر از مواد شیمیایی خشک موجود در خاموش کننده‌های قابل حمل است. جذب دما و حرارت نیز در این روش به اطفای حریق کمک می‌کند.

شرکت پایروژن، سامانه ایروسولی را که توسط موسسه حفاظت از محیط امریکا مورد تایید قرار گرفته تولید نموده است که بصورت Total flood عمل می‏کند و معمولا در مناطق خالی از افراد مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیلندرهایی که تحت فشار نیستند حاوی مواد جامد ایروسول و نوعی مواد خنک کننده هستند. با تحریک الکتریکی و یا گرمایی، این مواد جامد بصورت ایروسول و ذرات ریز میکرونی و گازهای خنثی تخلیه می‌شوند. ایروسول ازمیان خنک کننده‌ها گذشته و در محیط تخلیه می‌شود. ماده جامد اساسا شامل نیترات پتاسیم وPlasticized nitrocellulose می‌باشد. مواد تخلیه شده شامل ذرات معلق کربنات پتاسیم، دی‌اکسیدکربن، نیتروژن و بخار آب می‌باشند که ماده اصلی اطفای حریق را تشکیل می‌دهند. 100 گرم از این مواد جامد برای اطفای یک متر مکعب آتش کلاس A و B کافیست. این سامانه بدلیل کاهش دید در محیط بسته معمولا جهت اطفای حریق محیط‌های خالی از افراد مورد استفاده قرار می‌گیرد. بعضی از واکنش‌های تولید ایروسول مانند منواكسید کربن و اکسید نیتروژن می‌تواند باعث ناراحتی‌های ملایم تنفسی و چشمی شود.   

4-8- گازهای خنثی

زمانی که حجم اکسیژن موجود در هوا در فشار طبیعی کاهش یابد (پایین تر از حدود 15 درصد، آتش بوجود نمی‌آید و در غلظت‌های کمتر آتش خاموش می‌شود) احتراق امکان‌پذیر نیست.

بنابراین گازهای خنثی مانند نیتروژن و آرگون می‌توانند بوسیله کاهش اکسیژن موجود در هوا آتش‌را خاموش نمایند. اطفای حریق همراه با جذب گرما خواهد بود.

مشکلات تنفسی در غلظت‌های پایین اکسیژن می‌تواند موجب خفگی گردد. اگرچه احتمال خفگی در غلظت‌های مورد نیاز گازهای خنثی جهت اطفای حریق وجود ندارد، با این حال امکان بروز مشکلات جهت خروج افراد از محل و همچنین کند نمودن واکنش انسان وجود دارد. OSHA تاکید دارد که افراد بدون تجهیزات تنفسی وارد محوطه‌ای با غلظت کمتر از 5/19 درصد اکسیژن  نشوند. لازم به ذکر است که امکان بروز مشکلات تنفسی بطور آنی ایجاد نمی‌شود و فقط با حضور در محلی با سطح اکسیژن ناکافی، در مدت نسبتا طولانی امکان‌پذیر می‌باشد.

گرچه این مدت زمان تعیین نشده است، اما بطور کلی جدول کاهش اکسیژن بقرار زیر است.

– 16 درصد موجب مشکلات تنفسی و تصمیم‌گیری می‌شود.

– 14 درصد موجب کوفتگی شدید و اخلال در تصمیم‌گیری می‌شود.

– 6 درصد موجب مشکلات تنفسی و مرگ می‌شود.

حداقل غلظت اکسیژن مورد نیاز که فضانوردان بتوانند حداقل وظایف فیزیکی و روانی خود را انجام دهند بوسیله سازمان فضانوردی آمریکا (ناسا) 3/12 درصد در نظر گرفته شده است.

جایگزین مناسب هالون جهت استفاده در صنایع هوایی و در فضاهای مختلف هواپیما از قبیل کارگوی بار، دستشویی‌ها و محل مسافرین، در حال آزمایش و بررسی است و تا تایید جایگزین مناسب پیگیری می‏شود.

منبع:

DOT / FAA /AR – 99/63, Office of Aviation Research, Washington D.C. 20591, U.S. Department of Transportation, Federal Aviation Administration, February 2002

1- ODP

2- GWP

3- Atmospheric Lifetime

4- EPA

5- SNAP Program

6- CO₂

7- Thermal shock

8- Water Misting Systems