IL  VETRO  LEITZ  PROGETTATO  NEL  1967

PER  SCHERMARE  I  NEUTRONI  NELLE

ZONE  CONTAMINATE  DELLE

INSTALLAZIONI  NUCLEARI





ABSTRACT

Unveiling the specs of a special glass moderator material realized at Wetzlar
glaswerk on 1967 and conceived to slow down and moderate the fast neutrons in atomic
plants and laboratories; the neutrons are easily slowered and stopped by elements
with low atomic weight such as Lithium oxide, Beryllium oxide and boric acid; the
improvement consists in the addition of Tungsten and Samarium oxides that allow
a molt almost completely composed of Lithium-Beryllium oxides and boric acid
and permits massive productions never performed before; a 28cm-thick glass shield
molded uncording to these embodiments in able to stop the 98,5% of fast neutrons;
the huge thickness is necessary because the boron can stop fast neutrons only after
that they have been slowed down to the thermal region by a massive shield.
The goal of adding Tungsten and Samarium oxides increase by far the solubility into
boric acid of both Lithium and Beryllium oxides, usually difficult.

27/02/2009

Introduco questo trafiletto un po' sopra le righe perchè è inerente ad argomenti di stretta
attualità, dopo gli accordi sul rilancio dell'energia nucleare ed i relativi piani per la realizzazione
di centrali atomiche; immagino che ciascuno di noi sarà stato attraversato da un brivido
momentaneo immaginando l'ipotesi di una contaminazione ed avrà rivolto il pensiero
alla reale efficacia degli schermi preposti alla nostra sicurezza; per i logorroici ed i paranoici
ad oltranza voglio svelare i segreti di un particolarissimo vetro progettato nella celebre
vetreria Leitz di Wetzlar nel corso del 1967: contrariamente a quanto ci si potrebbe aspettare,
questo materiale non era destinato alle splendide architetture ottiche dei celebri Summicron od
Elmarit bensì a fungere da schermo contro i neutroni in laboratori o centrali atomiche che
utilizzano materiale altamente radioattivo !

Il vetro Leitz descritto in questa occasione serviva in realtà per realizzare finestre di protezione
che consentivano agli operatori di monitorare visivamente aree a forte contaminazione nucleare!

Questo materiale, curiosamente, fu messo a punto dagli stessi geni della chimica che diedero vita alla
stragrande maggioranza dei vetri ottici Leitz moderni, ovvero Heinz Broemer e Norbert Meinert, con la
collaborazione occasionale di Hans-Juergen Preuss, specificamente specializzato nel settore; questo
progetto, deliberato nell'Agosto 1967, prevedeva sette differenti vetri, tutti in grado di schermare
adeguatamente i neutroni degli impianti nucleari (adottando schermi di adeguato spessore).

In realtà la tecnologia alla base di questi vetri/schermo è nota da tempo, e gli specialisti del ramo sanno bene
che tutti i materiali a basso peso atomico sono in grado di rallentare i neutroni veloci e di bloccarli: per realizzare
un vetro adatto alla bisogna basta selezionare in questa categoria di elementi i materiali che si prestano alla
realizzazione di una pasta vetrosa omogenea e trasparente, materiali che sono stati identificati da tempo
negli ossidi di Litio e di Berillio (potenzialmente molto velenoso ma in questo caso ci sono ben altre priorità)
e nell'acido Borico, elemento che funge sia da fondente di base sia da adeguato schermo per i neutroni; per
ottenere un vetro molto efficace che garantisca la schermatura senza arrivare a spessori degni del bunker
di Berlino sarebbe preferibile realizzare vetri composti quasi esclusivamente da questi tre elementi, ma le
loro caratteristiche chimico/fisiche impediscono di mettere in atto questo proposito perchè gli ossidi di
Litio e Berillio fondono a fatica nell'acido borico. Un certo aumento percentuale dell'ossido di Berillio
è possibile addizionando ossidi di Alluminio, ma questa mescola costituisce uno schermo meno efficace
e richiede spessori superiori...

Il fattivo implemento introdotto dai chimici di Wetzlar consiste nella scoperta che gli ossidi di Tungsteno
e Samario annullano la suddetta incompatibilità, consentendo da un lato di ottenere vetri protettivi dalle
caratteristiche di schermo superiori ai precedenti prodotti privi di Tungsteno e dall'altro di realizzare fusioni
molto più consistenti, abbattendo i costi (basti pensare che senza questa nuova tecnologia la fusione più grande
ottenibile con il mero utilizzo di ossidi di Litio e Berillio e di acido borico non superava il MEZZO GRAMMO
di peso!). Ecco la composizione chimica dei sette vetri progettati alla Leitz ed una tabella che evidenzia la
capacità di schermare i neutroni in funzione dello spessore adottato, confrontando le prestazioni con i
vetri precedenti privi di Tungsteno e con lastre di Paraffina, il primo materiale-schermo storicamente adottato.

La schermatura dei neutroni in funzione dello spessore adottato per la lastra protettiva:
la paraffina resta superiore ma ha scadenti caratteristiche ottiche e meccaniche, mentre
i vetri Leitz di nuova concezione non permettono solamente fusioni più corpose ma presentano
anche caratteristiche superiori, consentendo di ridurre gli spessori adottati; in particolare,
i tre vetri Leitz schermano i Gamma di riferimento "Cobalto 60" con efficacia da due a tre
volte superiore rispetto a Paraffina e vetro Tungsten-free.

La composizione chimica dei sette vetri/schermo appena descritti; le versioni indicate
nel grafico precedente sono la n° 1, n° 2 e n° 3, quelle caratterizzate dalla minore
quantità di "fluxing agents" aggiuntivi; va notato che soltanto il vetro n° 7 utilizza una
piccola quota di ossido di Samario.

Ciò che rende interessante questi vetri Leitz consiste nel fatto che sono accreditati di caratteristiche
ottiche (rifrazione, dispersione, dispersione parziale anomala dello spettro secondario, etc.) molto
interessanti ed eventualmente sfruttabili anche per realizzare speciali obiettivi idonei all'uso in ambiente
nucleare contaminato: la catarsi di Leitz, dopo alcuni vecchi obiettivi che radioattivi LO  ERANO  :-))

In particolare, ecco i valori di rifrazione (nD) e dispersione (vD) relativi agli esempi n° 1, 2, 3 e 5.

nD= 1,5656   vD= 63,3
nD= 1,5712   vD= 61,1
nD= 1,5772   vD= 59,2
nD= 1,5732   vD= 57,8

Tornando al tema della paranoia, e restando ovviamente nell'ambito del semi-serio, per chi volesse
realizzare un efficace schermo fai-da-te in vista di un improbabile, futuro incidente nucleare sul territorio
italiano  e fosse in grado di procurarsi questi materiali,  posso allegare anche le procedure di fusione:

Una miscela pari a 500g per volta degli ingredienti nelle opportune proporzioni va posta in un crogiolo
di Platino o argilla e scaldata a 1.100°C, raffinando poi la fusione con un successivo riscaldamento a
1.200°C, temperatura che va mantenuta per 20 minuti; dopo questa fase occorre passare ad un lento
raffreddamento fino a 950° C con agitazione continua, e una volta che sia stata raggiunta questa
temperatura l'impasto può essere versato in stampi di Alluminio pre-riscaldati a 400°C; buon divertimento!

CONTATTO            ARTICOLI  TECNICI  FOTOGRAFICI