Mi raccomando, non fate sciocchezze

Sembra la raccomandazione di una coppia di genitori sull'uscio di casa, nell'intento di lasciare da soli i figli adolescenti per la prima volta. Invece, sono state le parole con cui il nostro capo, mercoledì scorso, ci ha salutato partendo per le vacanze.

Secondo voi, noi l'abbiamo ascoltato? La situazione è rimasta nella norma per diciamo due ore lavorative, che tradotto significa che giovedì mattina avevamo già fatto la nostra frittata. Ma prima di descrivervi la scena tragicomica a cui abbiamo assistito, ho bisogno di aprire una parentesi (spero breve) per descrivervi le...

Tecniche di vuoto

Fare il vuoto significa eliminare tutto il gas contenuto in un contenitore isolato e a tenuta stagna e per farlo ci sono svariati metodi, il più comune è quello di usare una pompa. L'unità di misura comunemente usata per il vuoto è il bar, ovvero la pressione residua all'interno; quasi sempre si usa il suo sottomultiplo mbar (milli-bar). Tenete conto che la pressione atmosferica è circa 1000 mbar e più questo numero diventa piccolo, più il vuoto migliora (diventa alto) fino a raggiunge l'ultra alto vuoto a 1E-12 mbar. La parte principale del nostro acceleratore si trova a "qualche" 1E-7 millibar, vuol dire un decimo di miliardesimo della pressione atmosferica che è un vuoto di tutto rispetto.

(C) Wikipedia

Per fare il vuoto, non basta chiudere i buchi e attaccare una pompa, almeno questo non basta se si vogliono raggiungere livelli di vuoto particolarmente alti. Innanzitutto è quasi sempre necessario utilizzare una cascata di pompe, noi per esempio, usiamo una combinazione di pompe turbomolecolari e rotative. La turbo infatti non può essere azionata quando la pressione dalla camera da svuotare è troppo elevata, questo produrrebbe una forza sulle palette delle turbine talmente elevata da spezzarle. Serve quindi una pompa rotativa di "backing" per produrre un pre-vuoto sufficiente per permettere alla turbo di lavorare in sicurezza.

Ma le pompe da sole non sempre bastano. Servono altri accorgimenti e spesso il nemico numero da battere è il cosiddetto outgassing. Mi spiego con un esempio: se toccate la superficie interna della camera con le mani nude, quando cercherete di svuotarla, le creste delle vostre impronte digitali, che sono composte da acidi grassi, cominceranno ad evaporare creando altro gas che prima non c'era. Il rilascio di gas sarà lungo e per ottenere un alto vuoto anche con pompe potenti sarà necessaria una lunga attesa. La causa principale dell'outgassing non sono però le impronte digitali, perché come i criminali sanno benissimo, basta indossare un paio di guanti in lattice, ma è piuttosto l'umidità. Questa tende ad appiccicarsi a tutto e l'acqua sotto vuoto continuerà ad evaporare e a ghiacciare in quello strano balletto delle fasi di cui vi avevo già parlato un'altra volta. Per tenere lontana l'appiccicosa umidità, si utilizza uno stratagemma intelligente: si tiene la camera sempre sottovuoto, aprendola il meno possibile. E quando lo si deve per forza, anziché riempire il contenitore con l'aria dell'ambiente si usa azoto, che è il maggior costituente dell'aria ed è completamente secco.

Torniamo alla tragicomica vasca per i pesci

Lo sapevo che sarebbe andata per le lunghe, ma ora è tempo di tornare indietro a giovedì mattina quando abbiamo commesso due errori, uno procedurale e uno accidentale (quello che a Roma, chiamano errore di sbaglio), nell'ordine esatto per trasformare una delle nostre linee sotto vuoto in una vasca per pesci rossi, senza pesci rossi.

Questa linea è suddivisa in segmenti isolati tra loro ed ognuno dotato di un proprio gruppo di pompaggio, in questo modo è possibile ventilare (far entrare l'aria) in una parte senza aprire tutta la linea. In quel momento l'ultimo segmento di linea era aperto e visto che l'aria era piuttosto umida abbiamo deciso che era buona cosa chiuderla. Così come prima cosa abbiamo chiuso la valvola di ventilazione, cioè quel piccolo rubinetto che ci permette di far entrare aria nel tubo vuoto e poi abbiamo sigillato il fondo della linea. Qui abbiamo commesso l'errore procedurale, perché sul fondo ci sono due tubicini di plastica che corrono verso un serbatoio di acqua che viene utilizzata per raffreddare la camera durante l'irraggiamento. La procedura prevede che questi buchi siano tappati oppure che le valvole di ingresso e uscita del serbatoio siano chiuse. Ma noi, i furbi, abbiamo detto, chiudiamo la linea per evitare di far entrare l'umido, ma non facciamo il vuoto quindi possiamo anche lasciarli aperti.

E poi c'è stato l'errore di sbaglio, quello fatale. Da un pannello di controllo abbiamo selezionato la linea che volevamo utilizzare per il nostro esperimento e aperte le valvole di sezionamento in modo da mettere in comunicazione tutti i segmenti. Peccato che abbiamo sbagliato la linea e anziché la 1 abbiamo selezionato la 2, proprio quella che i furbi (cioè noi) avevano deciso di non svuotare.

E' stata questione di un istante, schiacciamo [1] il pulsate di apertura e scatta la "firing unit",  un sensore molto veloce che non appena registra un brusco peggioramento del vuoto comanda la chiusura di tutte le valvole per mettere al sicuro il resto dell'impianto in particolare la nostra Ciclotrona.

A quel punto avevamo già un presentimento, ma la premonizione è diventata la tragicomica realtà quando abbiamo visto con i nostri occhi, da una finestra di plexi della camera a vuoto, che una quindicina abbondante di litri d'acqua erano entrati proprio dove noi non volevamo far entrare l'umidità.

La dinamica è semplice e presto spiegata, quando erroneamente abbiamo aperto la valvola verso il resto della linea il vuoto da quella parte ha risucchiato come un potente aspirapolvere l'aria dell'ultimo segmento e visto che i tubi dell'acqua non erano isolati si è portato dietro anche quella.

Ci siamo guardati in faccia e ci siamo detti: Mi raccomando, non fate sciocchezze! 

Ah probabilmente vi starete domandando come abbiamo fatto a risolvere il problema... facile: vasi comunicanti, carta assorbente e tanto tanto sudore!

[1] In una squadra di laboratorio non si è mai soli, nemmeno quando è un solo dito a schiacciare un pulsante (su)