Témata
Reklama

Atraktivní projekty: Laser představuje naději

03. 06. 2015

Navštívit většinu amerických vědeckých a výzkumných pracovišť není pro novináře ze spřátelené ciziny v době míru v zásadě velký problém. Pracovníci tiskových oddělení takových institucí ve snaze vytvářet pozitivní obraz svého zaměstnavatele na veřejnosti rádi vycházejí žurnalistům vstříc.

Tento článek je součástí seriálu:
Atraktivní projekty
Díly
Karel Sedláček

Celý život se věnuje popularizaci vědy a techniky. Promoval na Fakultě sociálních věd UK v Praze. 
V letech 1960 až 1968 pracoval v plzeňském rozhlasovém studiu, potom až dokonce roku 1989 byl nejprve redaktorem pro vědu a techniku a později zástupcem šéfredaktora deníku Svobodné slovo. Po krátkém působení jako šéfredaktor nakladatelství Melantrich byl redaktorem a hlasatelem Rádia Svobodná Evropa až do ukončení vysílání české redakce v roce 2002. Externě spolupracoval s celou řadou českých a slovenských odborných časopisů a s Českým rozhlasem.  
Vědeckotechnická témata popularizoval v knihách Laser v mnoha podobách (Praha, 1982), Pod šifrou 2001 (Praha 1984), Atom skrývá naději (Praha 1987 - spolu s Janem Tůmou). Historii unikátní rozhlasové stanice shrnul v knize Volá Svobodná Evropa (Praha 1993). Vzpomínky na konec komunistického režimu ve Svobodném slově a vydavatelství Melantrich obsahuje publikace Balkon, fenomén listopadu 1989 ( Praha 2010 - spoluautor Milan Nevole). Události okupace Československa v srpnu 1968 přibližuje publikace Vzpomínky na Plzeň – Čas lámání chleba a charakterů (Praha 2011). V roce 2018 vydal soubor cestopisných reportáží a fejetonů Toulky s Karlem Amerikou.

Ale i v USA existují místa, kam není tak snadné se dostat. Jedním z nich je Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v Kalifornii, asi 65 km východně od San Franciska. Není divu. Laboratoře byly totiž založeny v roce 1952 v rámci amerického státního obranného programu se zaměřením na výzkum a vývoj jaderných zbraní. I když svět prošel v posledním čtvrtstoletí značnými proměnami, vojenské aspekty hrají v činnosti LLNL významnou roli i dnes. Nese jméno amerického atomového fyzika, nositele Nobelovy ceny Ernesta O. Lawrence, který již od roku 1931, kdy řídil sesterskou laboratoř v Berkeley, koncipoval založení laboratoří v Livermoru.

Ústav si získal světové renomé rovněž v oblasti výzkumu nových energetických zdrojů, superpočítačů a nejvýkonnějších laserů.

Jeho motto zní: Naším posláním je udělat ze světa bezpečné místo.

Denně se o naplnění této vize snaží téměř 6 000 zaměstnanců. K tomu jim dopomáhá roční rozpočet ve výši 1,5 miliardy dolarů. Zaměřují se na jadernou bezpečnost, na obranu před teroristickými hrozbami, na výzkum atmosféry, na bio- a nanotechnologie, na počítače, lasery a výzkum nových energetických zdrojů.

Reklama
Reklama
Komplex Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v Kalifornii vypadá malebně.

Více než zbraně mne zajímají laserové a energetické programy, a tak se mi přece jen podařilo toto světově proslulé vědecké centrum navštívit. Jednak díky pomoci diplomatů českého generálního konzulátu v Los Angeles a jednak díky šťastné shodě okolností. V Lawrence Livermore National Laboratory totiž právě vyrábějí nejnovější laser, který dodají do České republiky.

Laser v mnoha podobách

Prošel jsem bezpečnostním screeningem v předstihu, několik týdnů před plánovanou návštěvou, a potom ještě přísnou kontrolou těsně před vstupem. Odložil jsem všechna elektronická zařízení, tedy i fotoaparát, diktafon a mobil, označil se příslušnou visačkou a s odborným doprovodem odjel do části areálu, kde je postavena budova NIF (National Ignition Facility). Její architektonická řešení i mohutnost nejlépe ukazují snímky doprovázející tuto reportáž.

Při přivítání ve vstupní hale jsem byl, přiznám se bez mučení, trošku dojat. Když jsem totiž v roce 1982 napsal populárně-vědeckou knížku Laser v mnoha podobách, mohl jsem si o podobné exkurzi nechat jenom zdát.

Největší a nejenergetičtější laser na světě

Stál jsem uprostřed největšího laseru na světě. Tedy přesněji, v přízemí desetipatrové haly NIF o rozloze tří fotbalových hřišť a nad hlavou jsem měl 192 laserových paprsků ukrytých v opláštěných koridorech. Není divu, že zde hollywoodští filmaři už několikrát natáčeli atraktivní scény pro sci-fi filmy.

Jak by mne nejímala závrať, když jsem si uvědomil, že tady využívají nejvýkonnější laserový systém na světě při hledání cesty k jaderné fúzi. Tady chtějí rozsvítit Slunce na Zemi.

Národní zapalovač

Viděl jsem řídicí a výpočetní centrum, laboratoře, kde připravují onen příslovečný terčík skrývající obrovskou energii, zesilovací zrcadla a další technologické zázraky.
Jádrem komplexu National Ignition Facility, což se dá volně přeložit jako „národní zapalovač“, správně zážehové zařízení, je desetimetrová reakční komora o hmotnosti 130 tun. Právě do ní se soustřeďují laserové paprsky. Jejich spolupůsobením lze dosáhnout extrémně vysokých teplot a tlaků potřebných k zahájení fúzní reakce. Čtvercové otvory slouží k přívodu laserů, kruhové otvory jsou určeny pro diagnostická zařízení.

Stavba NIF začala v roce 1997, ale problémy s řízením stavby a zpoždění dodávek technického zařízení zpomalily harmonogram. Pokrok nastal po roce 2000, ale průtahy realizaci prodražily. Náklady byly téměř čtyřikrát vyšší než původně rozpočtované. Stavba byla ministerstvem energetiky označena jako kompletní 31. března 2009. První rozsáhlé laserové experimenty byly provedeny v červnu 2009.

O rok později už zdejší vědci oznámili fantastický úspěch. Překročili hranici megajoulu s více než 111 miliony stupňů Celsia, když soustředili paprsky všech 192 laserů o velmi vysokém výkonu na speciální pozlacený dutý váleček, ve kterém byla umístěna kapsle s palivem. Obsahovala dva přírodní izotopy vodíku – deuterium a tritium. Tím se více než kdokoli dříve přiblížili těsně k teplotě potřebné pro zahájení termojaderné fúze. Tedy spojení izotopů do větších celků, při němž se uvolňuje nepředstavitelné množství energie. Podobné procesy probíhají běžně ve Slunci a většině hvězd ve vesmíru a jsou zdrojem jejich energie.

Teplota dosažená během několika miliardtin vteřiny pomocí velevýkonných laserů vytvořila energii přesahující asi 500krát všechnu podobně vyrobenou energii v USA a 13krát větší, než vyrobila jakákoli jiná skupina laserů kdekoli na světě.

Historické snímky z výstavby: kulová desetimetrová reakční komora o hmotnosti 130 tun a její ochranný plášť z 10centimetrového hliníkového plátu.

Takový výzkum ovšem vyžaduje obrovské finanční náklady, které si jiné státy mohou jen stěží dovolit. Vědci NIF získali dostatek peněz díky tomu, že nejde jen o projekt ministerstva energetiky, ale také ministerstva obrany. Tento experiment má totiž také simulovat podmínky při jaderném výbuchu. Připomeňme, že klasické jaderné testy se v USA od roku 1992 neprovádějí, a tak vojenští experti mají možnost ověřovat si své matematické modely zde.

Spolupráce s Evropou

Lawerence Livermore National Laboratory spolupracuje s řadou podobných vědeckých pracovišť v USA, ale také v dalších částech světa. V rámci Evropské unie k nim patří především vědecké centrum ELI Beamlines, které se buduje v Dolních Břežanech nedaleko Prahy. Jeho výstavba bude dokončena letos v létě a v příštím roce se očekává instalace laserového systému, který jsme si objednali právě v LLNL. Dodávka v hodnotě 1,2 miliardy korun (46 milionů dolarů) je samozřejmě zajímavá i pro americkou stranu.

Centrum ELI v Dolních Břežanech

Měl jsem možnost vidět přímo výrobu laseru, který zde pro nás vyvíjejí. Střídavě tady pobývá také několik pracovníků Fyzikálního ústavu AV ČR.

Laser dostal označení High-Repetition Rate Advanced Petawatt Laser System (HAPLS) a bude poskytovat desetkrát za sekundu ultrakrátké světelné pulzy o délce 20 až 30 femtosekund s okamžitým výkonem ve světelném pulzu jednoho petawattu.

Takový výkon v jednom záblesku představuje zhruba dvěstěnásobek výkonu veškerých současných elektráren na světě.

ELI v Dolních Břežanech bude mít celkem čtyři hlavní lasery. Výkon centra by měl být asi desetkrát větší než u podobných zařízení, která se v současnosti používají. Díky kombinaci laserových technologií v něm najdou využití i další vědecké disciplíny, jako jsou fyzika, chemie anebo biologie.

Projekt Extreme Light Infrastructure (ELI) je součástí evropského plánu na vybudování nové generace velkých výzkumných zařízení vybraných Evropským strategickým fórem pro výzkumné infrastruktury (ESFRI). Hlavním cílem ELI je vybudování nejmodernějšího laserového zařízení na světě. ELI bude také atraktivní platforma pro výchovu nové generace doktorandů, vědců a inženýrů.

ELI jsou vlastně tři špičková výzkumná centra spojená v jeden celek. První z center roste v České republice, v Dolních Břežanech. ELI Beamlines (Beamlines Facility) je tedy součástí ELI. Druhé centrum (Attosecond Facility, ALPS) bude stát v Maďarsku a má se věnovat fyzice ultrakrátkých optických pulzů v řádu attosekund. Třetí centrum (Nuclear Physics Facility) orientované na fotonukleární fyziku bude sídlit v Rumunsku.

ELI bude mít i své pokračování. Všechna tři centra se totiž mají zabývat výzkumem a vývojem laserových technologií za účelem realizace další etapy projektu spočívající v dosažení intenzity optického pole v řádu 1 025 W/cm2, která umožňuje laboratorní bádání v oboru exotické fyziky. O umístění této specifické části ELI se rozhodne v následujících letech.

ELI má v České republice na starosti Fyzikální ústav Akademie věd, který ČR zastupuje v konsorciu ELI-DC (ELI Delivery Consortium) a koordinuje národní konsorcium ELI-CZ (14 tuzemských velkých univerzit a výzkumných ústavů).

Česká republika přispívá do projektu ELI celkem 6,8 miliardy korun z Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, který administruje Ministerstvo školství, mládeže a tělovýchovy.

ELI Beamlines významně zvýší prestiž České republiky jako hostitelské země špičkového mezinárodního výzkumného projektu s otevřeným přístupem vědecké komunitě na celém světě a bude přitahovat do ČR další investice do vyspělých technologií s vysokou přidanou hodnotou.

Karel Sedláček, San Francisco, Praha

Karel.sedlacek@mmspektrum.com

Reklama
Vydání #6
Kód článku: 150630
Datum: 03. 06. 2015
Rubrika: Servis / Zajímavosti
Seriál
Firmy
Související články
Stroje v pohybu – Autonomní studentská formule

Prostřednictvím našich článků už jsme vám na stránkách časopisu představili mezinárodní soutěž Formula Student a také několik týmů z českých technických univerzit, jež se do ní každoročně zapojují s vlastnoručně postavenými závodními auty. Tentokrát bude řeč o novince – prvním českém samořiditelném monopostu, s nímž se tým eForce z ČVUT účastní této soutěže v nové kategorii Driverless.

Stroje v pohybu – Sledování zásilek na dálku

Takzvaný internet věcí (IoT) nabízí mnoho možností. Základem této technologie je bezdrátová komunikace velkého počtu autonomních zařízení prostřednictvím datových sítí, jež jsou navrženy tak, aby datový přenos spotřeboval co nejméně energie. Toho využívají i moderní sledovací jednotky (lokátory), které mohou díky energetické úspornosti pracovat i několik let bez dobíjení baterií.

Stroje v pohybu – Vrtulník na Marsu

Vědci a technici z amerického Národního úřadu pro letectví a vesmír (NASA) právě řídí jednu z nejnáročnějších operací v dějinách kosmonautiky. Expedice Mars 2020 hledá známky bývalého života na sousední planetě. Kromě pojízdné laboratoře je na Marsu také první stroj, který létá vlastní silou na jiné planetě, než je Země.

Související články
Stroje v pohybu – Létající roboty inspirují intralogistiku

Stroje v pohybu, to je název nového seriálu, ve kterém vám budeme představovat technicky zajímavá řešení především z oblasti dopravní a manipulační techniky. Dnes se budeme věnovat oblasti bionických konstrukcí, konkrétně projektu BionicSwift (bionický rorýs). Tito bioničtí rorýsové mohou díky GPS pro vnitřní prostory a radiokomunikaci prostřednictvím širokopásmové technologie UWB bezpečně a koordinovaně létat v definovaném vzdušném prostoru. Pro provádění těchto vzdušných manévrů tak, aby to co nejvíce odpovídalo živé předloze, mají jejich křídla pera, podobně jako skuteční ptáci.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 8. díl: Jak se vláda ČR staví k e-mobilitě

V minulých dílech našeho seriálu jsme se zabývali dílčími problematickými aspekty předpokládaného úplného přechodu na elektromobilitu. Poukázali jsme kupř. na energetickou i ekologickou náročnost výroby trakčních baterií, na energetickou náročnost hypotetického přechodu na elektromobilitu, na problém energetického mixu, ale i na bezpečnostní rizika a na sociální, ekonomická i politická úskalí takového podniku. V tomto díle přinášíme rozhovor s Mgr. Janem Bezděkovským, pověřencem ministra dopravy pro čistou mobilitu, kterého jsme se na některá z uvedených témat zeptali. Má vůbec smysl v tuzemských podmínkách vést debatu o úplném přechodu na elektromobilitu? Jak se vláda České republiky staví k elektromobilům, jak bude reagovat na nízkou poptávku po tomto typu osobní dopravy a úroveň povědomí o něm? Bude mít fenomén elektromobility dopad i na provoz autoškol? Odpověď na tyto a další otázky nalezne čtenář v následujícím rozhovoru.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 7. díl: Bezpečnost trakčních baterií

V tomto díle se zaměříme na další problematickou stránku elektromobilů, na jejich bezpečnost. Oč nám půjde především, jsou rizika spojená s možným vzplanutím trakční baterie. Jak totiž v rozhovoru pro KdeNabíjet.cz uvedl plk. Mgr. Rudolf Kramář, mluvčí Hasičského záchranného sboru ČR, pokud požár elektromobilu nezasáhne trakční baterii, pak neexistuje významnější rozdíl mezi požárem bateriového elektrického vozidla a toho s klasickým spalovacím motorem. Jakmile však baterie vzplane, ať už jsou toho příčiny vnější anebo vnitřní, vyžaduje si uhašení elektromobilu rozdílné, a nutno říct, že komplikovanější a nákladnější hasičské techniky a další navazující postupy.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 6. díl: Od soukromého vlastnictví ke společnému sdílení

V tomto díle našeho seriálu si představíme dvě možná řešení hypotetického přechodu k elektromobilitě, model sdílené ekonomiky a koncept autonomního řízení. Krátká úvaha o nich, která si nenárokuje být vyčerpávající anebo představovat jasnovideckou výpravu do budoucnosti možného rozvoje těchto konceptů (kupř. problémy s regulací a zdaněním sdílené ekonomiky přecházíme mlčením), má především za cíl ukázat, jak je fenomén elektromobility rozmanitý a že se dotýká jak oblasti technologií, tak otázek ekonomických, sociálních a v neposlední řadě i politických.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 5. díl: Typy nabíjení a jejich specifika

V minulém díle jsme jako jednu z problematických stránek bateriových elektrických vozů uvedli relativně nízkou specifickou energii, tedy poměr uložené energie a hmotnosti akumulátorů. Dospěli jsme k tomu závěru, že aby byl hypotetický přechod na elektromobilitu skutečně účelný z hlediska snížení emisí CO2, nebudou moci mezi poptávané vlastnosti automobilů patřit vysoký výkon a na něj vázaný komfortní dojezd. Současné problémy s malým dojezdem elektromobilů lze částečně řešit budováním nabíjecí infrastruktury. Možnostem dobíjení bateriových elektrických vozů, jako i jeho problematickým stránkám, se budeme věnovat v tomto díle.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 4. díl: Jaké jsou limity lithiových baterií

Stěžejní součást bateriových elektrických vozidel představuje trakční baterie, soustava navzájem propojených sekundárních (nabíjecích) galvanických článků, které v podobě chemické energie akumulují tu elektrickou, již z baterie získává elektromotor. Protože se jako jedna z nevýhod elektrických vozidel oproti těm konvenčním uvádí poměr uložené energie a hmotnosti akumulátorů, tedy jejich relativně nízká specifická energie, zaměříme se v tomto díle našeho seriálu právě na ni, představíme si některé možnosti jejího navýšení a zmapujeme důsledky, jaké může pro mobilitu mít.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 3. díl: Energetický mix České republiky

V minulém díle jsme upozornili na tu skutečnost, že elektromobily lze za vozidla s nízkými anebo nulovými emisemi skleníkových plynů považovat pouze podmíněně a že jednou z takových podmínek je energetický mix dané země. To jsme ilustrovali na rozdílných emisích bateriových elektrických automobilů mezi Řeckem (155,3 g CO2/km) a Švédskem (4,1 g CO2/km). V tomto díle se zaměříme právě na energetický mix, jak všeobecně, tak v souvislosti s očekávaným postupným přechodem na elektromobilitu.

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 2. díl: Elektromobilita a emise. Regulace vs. poptávka

Ačkoli je přechod na elektromobilitu motivován zejména snahou o celkové snížení emisí CO2, a tím o dosažení uhlíkové neutrality do roku 2050, má podle Evropské unie rovněž podpořit konkurenceschopnost unijního trhu. V minulém díle našeho seriálu jsme upozornili na skutečnost, že zavedený regulační rámec, zejména limity emisí CO2 pro osobní automobily a lehká užitková vozidla, má pozitivně motivovat automobilky, aby se čím dál tím víc orientovaly na produkci vozidel s nulovými či nízkými emisemi, tedy na produkci elektrických vozidel a dobíjecích (plug-in) hybridů. V tomto díle se podíváme, zda přechod na elektromobilitu tyto emise skutečně globálně sníží.

Úspory naruby - Pravda a lži o vytápění, 2. část

S neustálým zdražováním energií se mnoho obyvatel ptá, čím ekologicky a současně i ekonomicky, tedy levně a s účinností pokud možno přes 100 %, vytápět svůj rodinný dům?

Střídavě stejnosměrné názory na elektromobilitu, 1. díl: Proč elektromobily? Kontroverzní debata

Eletromobilita se postupně stává realitou. Přestože se názory na ni významně liší, faktem je, že se stane součástí našich životů (do jaké míry, to se ještě uvidí). Co všechno přechod na elektromobilitu ovlivní a jakým způsobem, se pokusíme nastínit v tomto desetidílném seriálu, který jsme připravili ve spolupráci a pod odborným dohledem profesora Jana Macka a inženýra Josefa Morkuse z Ústavu automobilů, spalovacích motorů a kolejových vozidel na FS ČVUT v Praze a spolu s dalšími odborníky. Jednotlivé příspěvky představí různé úhly pohledu na hromadné zavádění elektromobilů, jeho možné důsledky a technologické, ekonomické, ekologické, ale i politické dopady pro Českou republiku.

Made in Česko – Věž pro Svatou zemi

Píše se letopočet 2017 a pro další rok se chytají dvě významná výročí – 100 let od založení Československa a 70 let od založení státu Izrael. Jak lépe přispět k oslavám obou těchto událostí, tvořících historii, než vybudováním výjimečné české stavby, která by ozdobila historické hlavní město Svaté země – Jeruzalém?

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit