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QUESTA DOCUMENTAZIONE E' UFFICIALE E RISALE AL MARZO 2000

I laboratori sotterranei sono costituiti da tre sale sperimentali principali {denominate sala A, B, C, le dimensioni delle quali sono circa 100x20x20 [m]} e da una serie di tunnel di collegamento (cunicoli di emergenza, gallerie della zona interferometrica, galleria tir, tunnel di servizio e tunnel auto). Date le dimensioni davvero ragguardevoli, molti degli esperimenti sono collocati nelle sale principali, mentre gli impianti generali di servizio e gli impianti di supporto (impianto dell’acqua, dell’alimentazione e così via) sono collocati, come pure i serbatoi di stoccaggio dei liquidi criogenici, nelle gallerie di collegamento. Nella mappa allegata potete vedere la configurazione sperimentale: descriviamo in maniera breve e schematica gli esperimenti principali ed i relativi rischi intrinseci (nella presente relazione non tratteremo degli impianti di sicurezza in ogni singola sala). Sempre nella planimetria allegata faremo riferimento soprattutto alla infiammabilità dei materiali adoperati per fini sperimentali, quali i liquidi scintillatori e le miscele di gas idrocarburi, del tutto indispensabili ai fini della ricerca, proprio per le loro rispettive peculiarità: capacità di emettere fotoni e facilità di ionizzazione. Si tenga comunque presente che nella "Guida per la Sicurezza degli Esperimenti presso i LNGS", già distribuita nella sua prima release a tutte le Collaborazioni sperimentali operanti, risultano elencati i materiali il cui uso nei laboratori sotterranei risulta vietato ovvero ammesso con determinate restrizioni.

Sala A:

L’Esperimento GNO, nel lato sud della sala, si potrebbe definire un esperimento radiochimico, i cui componenti principali sono due serbatoi da 100 metri cubici realizzati in PVDF; un serbatoio è riempito con una miscela di GaCl3, per un totale di circa 30 tonnellate di Gallio liquido, un metallo, dissolto in una soluzione acida. L’esperimento non è particolarmente pericoloso per quanto riguarda l’infiammabilità, ma bisogna tener presente che in media ogni 3 settimane la Collaborazione GNO effettu una operazione di strippaggio in azoto della suddetta miscela; in questa fase l’aria deve essere monitorata e controllata, proprio a causa del rischio di presenza di vapori di HC1 al di sopra del TLV ammesso per legge. L’apparato sperimentale LVD, nel lato Nord della sala, è un esperimento modulare composto da 5 torri di 6 piani con serbatoi d’acciaio (1.2 m cubici ognuno), raggruppatiper 8 in un contenitore d’acciaio più largo. Al momento, soltanto 3 delle 5 torri sono state approvate, finanziate e realizzate: ad oggi, pertanto, un ammontare totale di 1000 serbatoi è stato già riempito di scintillatore liquido. Si tratta di un olio minerale con un punto di infiammabilità pari a Tf < 20° C; inoltre è presente un sistema di distribuzione gas: una miscela di Isobutano-Argon-CO2 scorre all’interno di un sistema di tubi in PVC (tubi a streamer o tubi di Iarocci). Questo sistema di tubi si presenta "a forma di L" intorno ad ogni piano di ogni singola torre. Il maggior rischio è dato dal basso punto d’infiammabilità, mentre il vantaggio della struttura dell’apparato sperimentale è dovuto alla sistemazione modulare e alla doppia parete in acciaio quale elemento confinante e contenente il liquido.

Sala B:

L’apparato MACRO occupa la maggior parte dell’area della sala: 72m di lunghezza, 12m di larghezza e 7m di altezza, con un soppalco realizzato a forma di U-rovesciata che porta l’apparato sperimentale ad un’altezza di circa 13m. MACRO è composto da n. 450 tubi cilindrici in PVC lunghi 12m, con diametro pari a 250mm, riempiti con una miscela di olio minerale con un punto di infiammabilità di circa 100°C. L’ammontare totale di olio minerale è di circa 600t. Anche in questo apparato c’è un sistema di tubi a streamer o tubi di Iarocci (PVC, 3cm x 3cm sezione trasversale) all’interno del quale una miscela infiammabile (N-pentano, Elio. CO2) scorre in un circuito chiuso. Rispetto all’Esperimento LVD, il vantaggio è dato dalla temperatura di infiammabilità dell’olio minerale nettamente più elevata, mentre il materiale utilizzato per il contenimento (PVC invece che acciaio) e l’infiammabilità della miscela di gas sono senza dubbio penalizzanti e contribuiscono a creare una condizione peggiore per quel che riguarda la Sicurezza. Inoltre, le guarnizioni usate (BUNA) sono danneggiate dall’usura (vi sono delle fessure nelle guarnizioni ed alcuni dei tubi in PVC perdono olio sul pavimento). Ad ogni modo, in accordo a quanto detto durante le ultime riunioni della Comunità Scientifica, l’apparato MACRO sarà smantellato nel prossimo futuro: per il momento il suo smantellamento è stato schedulato a partire dalla prossima primavera.

Sala C:

Nella HALL C ci sono il cosiddetto Counting Test Facility (CTF), prototipo di BOREXINO, e BOREXINO stesso, in fase di avanzata istallazione. Il CTF è stato in funzione ed ha prodotto dati di interessa scientifico fino a 2 anni fa; tale prototipo, che è un vero e proprio apparato sperimentale, è costituito da un pallone di nylon (2m di diametro), riempito con 4500 litri di Pseudocumene (PC, il cui punto di infiammabilità risulta pari a circa Tf = 48°C) completamente immerso in acqua deionizzzata, contenuta in un serbatoi d’acciaio al carbonio di circa 1000m3. L’intero apparato ha una simmetria sferica: attorno al pallone di nylon, infatti, è stata realizzata una struttura tubolare in acciaio inox AISI 304L (open structure) quale struttura di supporto di 100 fotomoltiplicatori, che "osservano" il pallone e che rilevano gli eventi. Un sistema di monitoraggio tramite telecamere a circuito chiuso e di controllo dei parametri più importanti in gioco (temperatura, PH, umidità) permette un controllo remoto dell’intero apparato. Sulla base dei risultati ottenuti dal prototipo è stato studiato e progettato l’Esperimento BOREXINO, di dimensioni veramente ragguardevoli. L’apparato sperimentale BOREXINO, ora in fase d’installazione, sarà costituito da un recipiente in nylon di circa 320 m3 (8m di diametro) riempito con PC, completamente immerso in PC che sarà contenuto in una sfera d’acciaio inossidabile (SSS: Stainless Steel Sphere) di circa 1350m3. La sfera in AISI 304L è stata realizzata all’interno di un contenitore d’acciaio inossidabile chiamato Water Tank (WT), cilindrico + cupola, di circa 3500m3: durante la fase di presa dati dell’esperimento, il volume di intercapedine tra sfera e Water Tank (2100m3 circa) sarà riempita con acqua demineralizzata. Il pallone di nylon sarà osservato da 2200 fotomoltiplicatori (PMT), direttamente fissati sulla sfera in acciaio; tali PMT, ch lavoreranno immersi nello scintillatore, costituiscono il sistema di rilevazione dell’esperimento. Il programma temporale di BOREXINO prevede il completamento dell’installazione dell’intero apparato ed il riempimento della SSS con lo pseudocumene ultimati entro il 2001. Paragonando BOREXINO agli altri esperimenti ospitati presso i L.N.G.S. per ciò che riguarda l’infiammabilità ed i rischi intrinseci, il vantaggio consiste sia nella temperatura di infiammabilità accettabilmente elevata sia nel disegno dell’apparato stesso, che comunque prevede una doppia parete in acciaio inossidabile quali contenitori dello scintillatore. Si deve inoltre tenere in considerazione che il tutto è immerso in un enorme bacino di acqua deionizzata. Sempre dal punto di vista della Sicurezza, il problema principale è dovuto al fatto che l’ammontare totale del PC non è suddiviso in moduli.