biotic man bojí se váš robot? astronaut zasažen roboti

WWW.TRETIPOL.CZ
TŘÍPÓL | Září 2009
Druhý elektronický ročník | Časopis pro studenty | Zdarma
MAGAZÍN PLNÝ POZITIVNÍ ENERGIE
ROBOTI
TÉMA ČÍSLA
BIOTIC MAN
BOJÍ SE VÁŠ ROBOT?
ASTRONAUT ZASAŽEN
ROBOTI A CHOBOTI
třípól | www.tretipol.cz
OBSAH
Sršeňoptéra
02 slovo úvodem
Internetový
biologický portál
03 víte, co je chobot?
www.nastrome.cz
04 nimby, nimto, niaby, banana, lulu, yimby
Nastromě je začínající internetový biologický
portál určený všem, kteří se zajímají o přírodu.
Oslovit by chtěl nejen odborníky, ale i laiky.
05 biotic man
Jeho cílem je zejména shromažďovat informace
06 elektromechanické jevy
o výskytu nejrůznějších více či méně ohrožených
organismů a dát jim tak šanci na záchranu. Zají-
08 inerciální elektrostatické udržení
mají vás podrobnosti? Pokud ano, ptejte se…
10 bojí se váš robot?
Přidat se může každý, kdo se zaregistrujete na
www.nastrome.cz/registrace. Vše je zdarma a je-
11 jaderní maturanti 2009
12
diný údaj, který od vás potřebujeme, je emailová
lenka heraltová si rozumí s jaderným
adresa, na kterou vám dorazí odkaz pro aktivaci.
palivem
Po zaregistrování se můžete podělit s ostatními
o své informace v rubrikách:
13 světový úspěch českých středoškoláků
Škoda, že na pultech knihkupectví je teď
• mapování výskytu organismů
častěji vidět pohádky o čarodějnických učních,
• fotogalerie
16 lepíš nebo záříš?
než Verneovky. Svět totiž nestojí na kouzlech
• články
a čárech, ale na fyzikálních zákonech. Klasická
• diskuse
17 světlo z punčošky
sci-fi literatura rámuje příběh do technicistního
• možnost navázat kontakt s lidmi s podobnými
14 provádět na jaderce je baví
prostředí a dává si záležet (aspoň ta kvalitní)
18 astronaut zasažen sluneční erupcí!
19 choboti a roboti…
20 jak se hledá jádro atomu
zájmy
na tom, aby sebefantastičtější kulisy a rekvizity
byly realizovatelné. Že to dělá správně je vidět
Do budoucna můžete očekávat zdokonalování funkcí
z toho, že velká většina toho, co se zdálo být
a přidání i některých dalších.
fantazií, se postupně stává skutečností – kos-
Bližší informace najdete na adrese:
mické lety, elektřina, komunikace… Skutečností
www.tretipol.cz/index.asp?clanek&view&804
jsou dnes i roboti. Ti jednodušší nás již obklopují ať jako hračky nebo jako šikovné předměty
v domácnosti, ti složitější prý už mají inteligenci
srovnatelnou s některými zvířaty, např. s velkým
hmyzem. Tak až na procházce v přírodě uvidíte
sršní hnízdo, buďte opatrní. Kdo ví, jestli tam
nebydlí malé inteligentní helikoptérky.
MD
Soutěž
Gratulujeme vítězi, který jako první správně zodpověděl otázku z letního čísla zda se můžeme opálit
nová otázka
Kdyby do auta uhodil blesk,
ohrozilo by to pasažéry uvnitř?
za sklem. (Odpověď: Nemůžeme, sklo nepropouští
ultrafialové paprsky. Běžné okenní sklo o tloušťce
Své odpovědi formulujte jako odborné zdůvodnění,
3 mm nepropouští v podstatě téměř žádné paprsky
nikoli jako odpověď typu ano–ne. Na nejrychlejšího
vlnové délky 180–320 nm.)
odesilatele správné odpovědi čeká dárek od Skupiny
ČEZ!
Vítězem je Viktor Jurák ze Strachotic.
Gratulujeme!
Své odpovědi posílejte na: [email protected]
TŘÍPÓL | 3/2009, druhý elektronický ročník | časopis pro studenty | zdarma | součást vzdělávacího programu Svět energie | pro ČEZ, a. s.,
vydává: Cinemax, s. r. o. | redakční rada: Tomáš Gráf, Pavel Duchek, Šárka Beránková, Jan Obdržálek, Lukáš Rytíř, Jan Píšala, Michaela Ratajová, Edita Dufková
šéfredaktor: Michael Pompe | odpovědná redaktorka: Ing. Marie Dufková | grafická úprava a sazba: CINEMAX, s. r. o.
redakce, administrace a inzerce: CINEMAX, s. r. o., Elišky Přemyslovny 433, Praha 5 tel.: 257 327 239, fax: 257 327 239
e-mail: [email protected] | web: www.tretipol.cz | kopírování a šíření pro účely vzdělávání dovoleno | za správnost příspěvků ručí autoři
2
Září 2009
Víte, co je chobot?
Teď si určitě klepete na čelo, ušklíbáte se, nebo se držíte za nos a máváte rukou jako malé děti, když si hrají na slony. Jste vedle! Není to jen
prodloužený nos tlustokožců! Chobot je Chemický Robot.
T
eprve 34letý mladý vědec František Štěpánek
bylo by žádoucí mít k dispozici roboty založené
(a přitom už inženýr, doktor a docent!) získal
na chemických principech – podobně jako jsou
vloni 1,64 milionů eur (48 milionů korun) na
dnes pro manipulaci s makroskopickými objekty
pětiletý projekt s názvem Chobotix. Cílem výzkum-
k dispozici klasické průmyslové a domácí roboty,
ného záměru je vyvinout takzvané chemické roboty.
pracující na elektro-mechanických principech.
Jde o uměle vyrobené částice velikosti až desítky
Pod pojmem chemický robot rozumíme mikrosko-
stovek mikrometrů, které se dokáží nezávisle po-
pickou, synteticky vyrobenou částici. Takového
hybovat v prostředí, uskutečnit selektivní látkovou
chemického robota lze též chápat jako velmi
výměnu s okolím, chemicky přeměňovat absorbova-
jednoduchý umělý jednobuněčný organismus,
né molekuly, hromadit je a řízeně vylučovat.
samozřejmě bez schopnosti samoreprodukce
Na projektu se bude podílet devítičlenný tým,
do něhož si František Štěpánek vybral nadějné
Co budou choboti dělat
z Indie a jednoho z Ruska. Zázemí k výzkumu
V medicíně by se chemičtí roboti dali využít
poskytne Vysoká škola chemicko-technologická
v oblasti řízeného vylučování léčiv – je třeba
v Praze (VŠCHT), která kvůli projektu vytvořila no-
dostat léky přesně na to místo v těle, kde mají
vou Laboratoř chemické robotiky. Prestižní grant na
člověku pomoci.
vědců udělila Evropská výzkumná rada.
Kolektivní inteligence chobotů
„Existují skupiny léčiv, které nelze do těla
ne prášek, který se rozpustí a vyloučí do plazmy,
ale je třeba ho dopravit na konkrétní místo
určení,“ vysvětluje Štěpánek. Chobot tedy má
na metafoře hejna ryb nebo mraveniště. Soubor
sloužit jako mechanismus toho, jak lék dopravit
jednotlivců hejna nebo stáda vytvoří v podstatě
na správné místo.
kolektivní inteligenci, která se chová podle určitých
Druhou oblastí, kde by mohli chemičtí roboti
principů. Roboti by měli zvládnout nezávislý pohyb
sehrát svou roli, je takzvané inteligentní čištění.
v prostředí na základě takzvané chemotaxe, což
Roboti by mohli například vydezinfikovat těžko
je schopnost pohybovat se ve směru koncentrace
dosažitelný prostor. Třetí možnost použití se týká
nějaké látky. To znamená, že budou například umět
takzvané distribuované diagnostiky. Roboti by
vyhledávat zdroj znečištění nebo rakovinový nádor
mohli například měřit fyzikální veličiny, k nimž se
v těle či jiný zdroj chemické látky. Kromě možnosti
není možné jinak dostat.
pohybu by měli mít chemičtí roboti také schopnost
Umělý organismus
Chceme-li manipulovat s objekty na úrovni rozměrů menších než mikrometry (miliontina metru),
33Architektura chemického robota
aplikovat standardně například tím, že se spolk-
Fungování chemických robotů se dá vysvětlit
provádět sérii chemických reakcí a látkové výměny.
KOMPONENTY
1.vnější schránka
(mechanická integrita)
2.selektivní transport
(uzavíratelné póry)
3.vnitřní struktury
(oddělené rezervoáry)
4.chemické reakce
„na požádání“
5.adaptivní povrch
a evoluce.
studenty – kromě Čechů jednoho mladého vědce
podporu nejtalentovanějších mladých evropských
33V laboratoři projektu Chobotix pracují i studenti a doktorandi
33Lipozom, mikroskopická částice dopravující hluboko
do podkoží výživné látky
Marie Dufková
,,Tip pro vás
Aktuální postup projektu Chobotix najdete na
stránkách www.vscht.cz/chobotix
33Částice
3
třípól | www.tretipol.cz
33Chtěli byste elektrárnu (jakoukoliv) v blízkosti
vašeho bydliště?
NIMBY, NIMTO,
NIABY, BANANA,
LULU, YIMBY
,,WWW
NIMBY
k prosazování stavby v lokalitě, která není pro
zastávat vláda, politické strany, poslanci, senátoři,
Pochází z anglického „Not In My BackYard“. Česky
stavbu příliš vhodná (z ekologického či technického
starostové a jiní političtí představitelé. Důvody pro
řečeno: „Ne na mém dvorku“ (resp. „Ano, ale ne na
hlediska) nebo by stavba v této lokalitě byla příliš
něj jsou různorodé – většina občanů zastává postoj
mém dvorečku“. Akronym se poprvé vyskytl v USA
finančně náročná.
NIMBY, pokud jejich volený zástupce zastává totéž
na začátku 80. let 20. století.
Různá motivace
BANANA
www.wikipedia.org
www.wikipedia.cz
stanovisko. Jiným důvodem jsou zákulisní jednání,
dohody. To se týká i naší minulé vlády, která se
Asi druhý nejznámější akronym po NIMBY. Pojem se
rozhodla, že za svého působení nebude plánovat
Motivací pro postoj NIMBY jsou často ekonomické
poprvé objevil ve Velké Británii. Jedná se o radikál-
a podporovat výstavbu nových jaderných bloků.
důvody, přesněji řečeno obavy z ekonomických
nější postoj než NIMBY – „Build Absolutely Nothing
škod. K nim patří předpoklad snížení ceny pozemků,
Anywhere Near Anyone“, tj. „Nestavět nikde v ničí
Nelze paušalizovat
resp. jejich neprodejnost, placení dodatečných
blízkosti absolutně nic“. Synonymum k tomuto
Článek vysvětluje jen několik základních zkratko-
nákladů (externích) – např. praskající zdi, zhoršení
termínu je NIABY („Not In Anyone‘s Back Yard“ –
vých slov spojených s postoji ve vztahu k výstavbě,
úrody či kvality pitné vody atd. Mezi další důvody
„Nestavět na ničím dvorku“).
ekologii, udržitelnému rozvoji. Podobných akronymů
patří obavy z ohrožení zdraví zvýšeným hlukem,
však existuje více, namátkou třeba NIMG („Not In My
chemickými látkami, radioaktivitou nebo riziko
LULU
nehody, narušení vzhledu krajiny atd.
Znamená „Locally Unwanted Land Use“, neboli
On Planet Earth” – „Ne na planetě Zemi”). Většina
„V daném místě nežádoucí využití půdy“ (ve smyslu
uvedených slov má pejorativní nádech. Je třeba rozli-
územního plánování). Při územním plánování se
šovat, zda vyjadřují legitimní postoj občanů, při kte-
Znamená „Yes In My Back Yard“, neboli „Ano,
nepočítá s územím pro odmítané stavby – věznice,
rém se chrání zájmy a hodnoty celé společnosti, jako
chci to na mém dvorku“. Je to protiklad k NIMBY.
psychiatrické ústavy, elektrárny apod. Termín byl
je ochrana chráněných území, vzácných živočišných
I s tímto postojem se lze setkat. Jedná se například
poprvé použit v roce 1981 profesorem J. Popperem.
druhů nebo důležitých staveb (kulturních památek),
YIMBY
o stavbu dálnic či železničních koridorů, kdy obce
4
33Chtěli byste rušnou dálnici v blízkosti vašeho
bydliště?
Ne, nechceme psát o tajných armádních šifrách nebo snad záhadném
šamanském zaklínadlu. Slova uvedená v titulku jsou akronymy
(zkratková slova) vyjadřující postoje jednotlivců nebo skupin
(politických stran, hnutí, firem apod.) k budování nejrůznějších,
nejčastěji obecně prospěšných staveb.
Generation” – „Ne za mé generace“) či NOPE („Not
a kdy jde naopak jen o vypočítavost ve snaze získat
či zájmové skupiny chtějí, aby daná komunikace
NIMTOO
stála v blízké lokalitě. Rozdíl oproti NIMBY je
Neboli „Not In My Term Of Office“, čili „Ne za mého
byl také důvod, proč jsem v tomto článku nezmiňoval
v tom, že od stavby lidé očekávají přímé nebo
úřadování“. Synonymem je NUMPA („Not Under
žádné konkrétní případy kromě jednoho.
nepřímé přínosy. Problémem je, když dochází
My Party‘s Administration”). Tento postoj může
osobní profit. Hranice jsou často vágní, neurčité. To
Lukáš Rytíř
Září 2009
Biotic Man
Snaha lidstva vytvořit umělého člověka k obrazu svému není ničím novým. Příklady jsou nasnadě od
pražského Golema přes Čapkovy RUR až po moderní kopii člověka nadanou umělou inteligencí, schopnou
přežít v podmínkách, kde by člověk z masa kostí neobstál ani vteřinu. V současné době tato odvěká touha
lidí získala konkrétní podobu dalšího seriózního projektu, jehož ambicí je vdechnout život „virtuálnímu
člověku“, tedy jeho fyziologickému modelu. Duší Biotického člověka je speciální počítačový model.
Jak funguje Biotický člověk
přejde k testování na lidech. Nárůstu produktivity
Projekt nazvaný „Biotický člověk“ (Biotic Man) je
a potenciálních úspor nákladů lze dosáhnout díky
počítačový model lidské fyziologie, od něhož se
lepšímu rozhodování na základě kvantitativních
očekává, že by mohl výrazně urychlit vývoj nových
informací, určení hlavních (řídicích) sloučenin
léků. Projekt bude využívat softwarový program
léků a efektivnějších testů.
Physiologically Based Pharmacokinetics (PBPK),
Výhoda „biotického člověka“ se kromě
který na základě výpočetních modelů dokáže vyhod-
jiného citelně projevuje i tváří v tvář
notit účinek léku v těle, a to podstatně dříve, než
možným válečným konfliktům v souvislos-
to dokáží klinické testy. Výzkumní pracovníci tento
ti s použitím biologických zbraní, a to jak
software upraví tak, aby dokázal vypočítat účinek
přímo na bojišti, tak v zázemí. Není proto
bakterií, virů a dalších příčin infekcí na lidské tělo.
náhodou, že projekt je podpořen Agen-
Modifikovaný software bude simulovat reakci no-
turou pro eliminaci bezpečnostních
vých antibiotik nebo antivirovou léčbu. Kromě toho
hrozeb při americkém ministerstvu obrany
bude software navržen tak, aby přesně znázorňoval
(Department of Defense).
fyziologické změny u kriticky nemocných pacientů,
nástroj tak pomůže lékařům vyhodnotit efektivitu
Rodiči jsou GE Global Research
a Transformational Medical
Technologies
léčby za různých podmínek.
Vývoje se ujala technologicko-vývojová divize kon-
u pacientů trpících popáleninami, traumatem nebo
u pacientů po chirurgickém zákroku. Tento nový
S čím nám umělý přítel pomůže
cernu General Electric (GE Global Research), která
pro realizaci projektu uzavřela dvouletý kontrakt
Tento nový softwarový nástroj by mohl najít široké
v hodnotě 1,1 milionu amerických dolarů se společ-
uplatnění napříč celým farmaceutickým průmyslem
ností Transformational Medical Technologies (TMTI).
a výrazně by mohl přispět ke snížení nákladů na
Společnost GE vyznává princip „včasné péče“ a jeho
vývoj nových farmak. A nejen to. Zdokonalený
základním kamenem je včasná diagnóza choroby
softwarový nástroj umožní výzkumným pracovníkům
a zajištění efektivnějších metod diagnózy, léčby
testovat a vyvíjet nové způsoby léčby ve virtuál-
a péče o pacienta. Vytvoření nových softwarových
ním, bezpečnějším prostředí. Získané informace
nástrojů pro vývoj nových léků je přesvědčivým dů-
přitom budou podstatně přesnější než při klinických
kazem o stále silnějším sbližování mezi diagnózou
testech. Hlavní překážkou pro rychlejší a efektivněj-
a léčbou. Nástroje jako „Biotický člověk“ mohou
ší vývoj nových léků jsou totiž otázky bezpečnosti
poskytnout farmaceutickým firmám cenná data
a problematické predikce možných selhání v úvod-
o nových chorobách a o účinku vyvíjených léků.
ních fázích klinických testů anebo dříve, než se
33Část týmu technologicko-vývojové divize
koncernu General Electric
(red)
33Programátoři vycházejí z analýzy fungování
skutečných lidských orgánů
,,O GE Global Research
GE Global Research je jednou z nejdiverzifikovanějších průmyslových laboratoří a jako
taková dodává inovativní technologie všem
divizím společnosti GE. Global Research je
zdrojem technologií GE po více než sto let.
Tento výzkumný ústav přišel s revolučními
řešeními v oblastech jako jsou diagnostické
nástroje pro lékařství, technologie na výrobu
energie, tryskové motory a osvětlení. Ústředí
GE Global Research sídlí v Niskayuně, ve státě
New York, a pobočky má v indickém Bangalore, čínské Šanghaji a německém Mnichově.
Více se dozvíte na internetových stránkách
www.ge.com/research.
33Animovat lze i funkce tak složitého orgánu, jakým
je lidský mozek
5
33Rezonátor (OBR. 1)
třípól | www.tretipol.cz
Elektromechanické jevy
Elektromechanické jevy, zejména
piezoelektřina a pyroelektřina,
jsou dnes široce aplikované
v mnoha oborech lidské činnosti.
Každý z nás vědomě či nevědomě
některou z těchto aplikací používá
v každodenním životě. Výzkum
a vývoj nových aplikací není
ani zdaleka uzavřen – dnešními
velice zkoumanými možnostmi
je použití piezoelektrických
prvků ke generaci náboje jako
náhrada baterií (tzv. „energy
harvesting“ např. pro nabíjení
mobilní elektroniky a senzorů
umístěných na nepřístupných
místech), autonomně pracující
senzory, lékařská ultrazvuková
diagnostická a léčebná
technika atd. Tím tyto jevy
slouží k automatizaci a úsporám
elektrické energie, zlepšují
komfort a kvalitu našeho života.
piedzó = tlačit nazván přímým piezoelektrickým
a elektronizace různých průmyslových zařízení
jevem. K přímému jevu existuje také obrácený
i přístrojů každodenní potřeby. „Chytré“ materiály
piezoelektrický jev: vnější elektrické pole
jsou po polovodičích druhou v technické praxi
deformuje mřížku. Po vypnutí pole se krystal vrací
nejvíce využívanou skupinou dielektrických látek.
do stavu před deformací.
Zvláště zajímavé je využití přímé přeměny mecha-
Pyroelektrický jev
V dielektrických materiálech lze na nosiče náboje
6
piezoelektrického jevu – převodníky a senzory
Podobně jako mechanickým tlakem lze deformovat
mechanických veličin jako je síla, tlak, zrychlení
krystalickou mřížku dielektrik také změnou teploty.
a mechanické vibrace, generátory náboje v zapa-
Tento jev byl znám již od 17. století z pozorování
lovačích a v poslední době populární získávání
přitahování částeček popela k jednomu konci
energie z mechanických vibrací (tzv. „energy
chladnoucího krystalku turmalínu nalézaného v pří-
harvesting“). Přímý i obrácený pyroelektrický jev
rodě (Ceylon). Podle řeckého slova pyros = oheň
dnes nejvíce známe z dálkových ovládání audio
byl jev nazýván jevem pyroelektrickým. K tomuto
a videotechniky a infračervených senzorů např. pro
jevu také existuje obrácený jev, spočívající ve
automatickou kontrolu přístupu do budov, galerií,
změně teploty krystalu vloženého do elektrického
muzeí atd.
pole – jev elektrokalorický. Všechny pyroelektrické
látky jsou současně také piezoelektrické, ale ne
Rezonátory
všechny piezoelektrické látky musejí být nutně
Tradičním a dodnes v řadě parametrů nepřekona-
také pyroelektrické.
Elektrostrikční jev
ným piezoelektrickým materiálem je křemen (SiO2),
který sice nemá nijak oslňující velikost piezoelektrických vlastností, ale je jedinečným materiálem
Každá látka se vložením do elektrického pole
pro piezoelektrické rezonátory. V rezonančních
deformuje. Na rozdíl od piezoelektrického jevu
zařízeních totiž využíváme inverzní piezoelektrický
je tato deformace nezávislá na polaritě pole.
jev a přiloženým elektrickým polem mechanicky
Elektrostrikce je při stejné hodnotě elektrického
rozkmitáváme piezoelektrický prvek – rezonátor
pole znatelně menší než piezoelektrický jev, ale
(obr. 1).
elektrostrikčně generovaná maximální deformace
některých látek může dosáhnout větších hodnot
Piezoelektrický jev
nických jevů na elektrický signál pomocí přímého
než by tomu bylo u piezoelektřiny.
Převodníky mechanických
veličin
Převodníky mechanických veličin jsou založeny
působit mechanickým tlakem. Spolu s deformací
Využití „chytrých “ materiálů
krystalové mřížky se posouvají i elektrické
Piezoelektrické, pyroelektrické a feroelektrické
součástce (křemen, nebo PZT keramika). Vnější
náboje. Pokud nemá krystalová mřížka střed
materiály se právem řadí k tzv. „chytrým“ („smart“)
mechanické působení se na piezoelektrický prvek
symetrie, naruší se symetrie uspořádání nábojů.
materiálům díky své jedinečné vlastnosti přímé
přenáší pomocí mechanických součástí prvku (to
Bez stlačení je piezoelektrická látka elektricky
transformace mechanických jevů na elektrické
mohou být různé páky zesilující působení atd.)
neutrální, stlačením získá dipólový moment přímo
a naopak. Tyto materiály umožňují řadu aplikací
a díky piezoelektřině vytvoří dipólový moment.
úměrný stlačení. Tento jev byl podle řeckého slova
žádaných z hlediska úspor energie, automatizace
Jeho změna vytvoří elektrický proud a tedy
na vhodně mechanicky upevněné piezoelektrické
Září 2009
33Knock-senzor firmy Siemens VDO (OBR. 2)
33Sonotroda (obr. 5)
33Přístroje sloužící k lékařské diagnostice
nebo léčbě (obr. 4)
33Piezoelektrický vstřikovač paliva
pro dieselový motor (obr. 6)
33Akcelerometry (obr. 3)
elektrický signál. Vzniklý elektrický náboj může
vzduchu v domácnostech nebo pro nanášení voňa-
intenzit elektrického pole přiložení napětí jen
sloužit k zážehu plynu např. v piezoelektrických
vek na textilní a hygienické materiály.
asi 150–300 V a aktor dosahuje výchylek řádu
zapalovačích (cigaretové, kuchyňské nebo grilové
elektrické zapalovače).
Bezpečné parkování
Podobně se tento princip využívá u senzorů
Ultrazvuk je použit i v tzv. parkovacím senzo-
nárazu (tzv. knock-senzor) umožňujících rychlé
ru (proximity sensor). Malý ultrazvukový prvek
otevření airbagů při nehodě automobilu (obr. 2).
1–10 μm. Dnešní nejvýznamnější použití těchto
aktorů je pro jednotky elektronického řízení vstřikování paliva do válců motorů (obr. 6).
umístěný na zadní části vozidla vysílá ultrazvu-
Bimorfy
V piezoelektrických měřidlech zrychlení (akcele-
kovou vlnu za automobil a současně registruje
Při aplikaci elektrického napětí se současně jedna
rometrech) je piezoelektrický prvek vhodně zatížen
vlnu odraženou od překážky za autem. Podobně
z keramických vrstev podélně rozpíná, druhá se
závažím (seismickou hmotou). Setrvačná síla způ-
se tyto prvky používají pro řízení dětských hraček
zkracuje. Výsledkem je ohybová deformace celého
sobená závažím vyvolává v piezoelektrickém prvku
ultrazvukem.
prvku, podobně jako pro bimetalový pásek. Bimorfy
elektrický signál úměrný zrychlení. Akcelerometry
se používají pro zvedání jehel v pletacích strojích,
se uplatňují v řadě technických aplikací ve strojích
Svařování
a při kontrole jejich vibrací (rotující části turbín,
Vysoce intenzivní ultrazvuk se může použít ke
kódů, či pro klávesnice pro Brailleovo písmo pro
motorů, atd. – obr. 3).
svařování plastikových fólií nebo drobných kovo-
slepce, v elektronických zámcích a v některých
vých dílů. Ultrazvuková vlna se generuje kmitáním
typech autofokusu pro kompaktní digitální foto-
piezoelektrického prvku a vysílá se do zvláštního
aparáty.
Ultrazvuk pro lékařskou
diagnostiku i léčbu
vedení zakončeného speciálně tvarovaným hrotem
rozmítání čtecího paprsku ve čtečkách čárových
Obrácený piezoelektrický jev lze využít ke generaci
– tzv. sonotroda (obr. 5). Na konci sonotrody se
Unimorfy
mechanických kmitů piezoelektrického prvku.
ultrazvuk koncentruje a jeho mechanická energie
Velmi rozšířené jsou také kruhové piezoelektrické
Vzhledem k tomu, že rozměry prvků jsou řádově
stačí na mechanické pájení – svařování plastiko-
membrány (unimorfy) – kompozitní struktura
maximálně centimetry, je jejich rezonanční frek-
vých folií (např. blistery pro léky, bezešvé textilie).
z tenké vrstvy piezoelektrické keramiky a tenkého
vence od několika desítek kHz až do stovek MHz.
Fólie se svaří pouze lokálně pod hrotem sonotrody
plechu (např. mosaz, NiFe). Unimorfy se používají
Tyto frekvence odpovídají ultrazvukovým vlnám.
a okolí se svarem neovlivní. Podobně lze mecha-
většinou rezonančně v piezoelektrických sirén-
Generovaný ultrazvuk může být přímo použit pro
nického kmitání hrotu sonotrody využít k vrtání
kách v dětských hračkách, hlásičích požárů atd.
lékařské diagnostické nebo léčebné přístroje např.
otvorů do skla.
Ohybová deformace je zde realizována nestejným
v gynekologii, urologii nebo v léčbě revmatických
onemocnění (obr. 4).
Aktory
rozpínáním piezoelektrické vrstvy a plechu, pevně
spojených navzájem lepidlem. Unimorfy mohou být
Jinou aplikací obráceného piezoelektrického
použity pro mikropumpy např. v přesném dávkování
jevu jsou aktory, jejichž funkcí je mechanické
malých množství chemikálií nebo léků. Unimorf zde
Další zajímavou aplikací ultrazvuku je ultrazvuková
posunutí řízené elektronicky. Piezoelektrický jev je
slouží jako jedna pohyblivá stěna prostoru pumpy
atomizace kapalin. Ultrazvuková vlna je buzena
totiž velmi citlivý a pro dosažení posunu 0,1 μm
piezoelektrickým prvkem umístěným pod hladinou
je třeba vynaložit elektrické napětí o velikosti
kapaliny a je nasměrována k volné hladině kapali-
typicky 1 000 V. To lze dosáhnout uspořádáním
ny. Ultrazvuková vlna rozkmitává hladinu kapaliny
tenkých piezoelektrických vrstev tloušťky řádově
a z té se potom setrvačnými silami odlučují kapky.
10–100 μm proložených vždy vodivou vrstvič-
Vzniklý aerosol drobných kapek se využívá v lé-
kou elektrody – tzv. mnohovrstvá (multilayer)
kařství pro inhalaci léků pro astmatiky, zvlhčování
struktura. Zde potom stačí k dosažení velkých
Atomizace kapalin
Jiří Erhart, K atedra
a Piezoelectricity
fyziky
Research Laboratory
Celý článek najdete na www.tretipol.cz.
7
třípól | www.tretipol.cz
Inerciální elektrostatické udržení
O jaderné fúzi jsme psali již několikrát, např. v březnu 2009 (50 let tokamaku), v říjnu 2005 (ITER),
v prosinci 2004 (Termojaderná fúze pro každého), nebo v nezařazeném článku Compass D. Nyní chceme
přidat informaci o méně obvyklé metodě udržení plazmatu, než je známý tokamak.
Fission není fusion
(IEC – Inertial Electrostatical Confinement). Pozor,
V anglicky mluvících zemích si lidé často a rádi
nezaměňovat za laserové inerciální udržení!
pletou „fission“ a „fusion“. Štěpení a slučování
atomových jader. V Česku mají podobný problém
Lavrentěvův příběh
a novináři jsou posíláni do Řeže, i když správná
IEC začali nezávisle na sobě a téměř současně
adresa pro fúzi jsou pražské Ďáblice. Fúzi studuje
rozvíjet v bývalém Sovětském svazu a ve Spojených
v Ďáblicích Ústav fyziky plazmatu a v Řeži působí
státech. Do roku 1958 byl výzkum řízené fúze
Ústav jaderné fyziky. Zatímco energie štěpných
zuřivě utajován a tak není divu, že k prvnímu
elektráren se již mezi spotřebiteli zabydlela, ener-
setkání protagonistů východu a západu došlo až
gie uvolněná fúzí na svou příležitost čeká.
v roce 1968 v Novosibirsku. Pánové O. A. Lavrentěv
ITER – NIF
Ve Francii se staví třetím rokem mezinárodní
experimentální zařízení ITER, které bude poprvé
a R. Hirsch se setkali až na legendární 3. konferenci o řízené termojaderné syntéze. Nezdá se však, že
by toto setkání jednoho nebo druhého ovlivnilo.
Příběh O. A. Lavrentěva aspiruje na filmového
fúzně energeticky ziskové. V kalifornském Livermore
Oskara. Seržant Rudé armády bez maturity, končící
spustili 10. března 2009 192 svazků největšího
válku kdesi na Sachalinu, navrhl Moskvě jak neří-
laserového systému zvaného Národní zařízení pro
zené tak řízené využití fúzní energie. Na rozdíl od
zapálení (NIF) a s napětím se čeká kolik fúzních
jiných blouznivců se dočkal – sice po neuvěřitelných
neutronů se příští rok vyřine po ozáření terčíku.
peripetiích, ale už jako majitel červeného diplomu
ITER reprezentuje magnetické udržení, NIF repre-
z MGU (Moskevská státní universita) – experimen-
tí vstřícné konfigurace. Tak vznikla Lavrentěvova
zentuje inerciální udržení. Existují ještě jiné způsoby
tálního ověření svých myšlenek na půdě Fyzikálně
elektromagnetická past.
jak uvolnit jadernou energii slučováním lehkých ja-
technického ústavu v Charkově. Původní návrh sfé-
der atomů? Existují, některé z nich se studují dokon-
rické geometrie koncentrických mřížek při vhodném
Konec pasti Jupiter
ce déle než zavedená dvojice a mají docela zajímavé
rozložení elektrických napětí měl v centru koule
Série jednoduchých pastí označovaná jako „C“ byla
vlastnosti. Pomineme-li několik pokusů zapálit fúzi
donutit ionty ke srážkám tak častým a tak intenziv-
rychle překonána řadou mnohaštěrbinových elektro-
na stole, kterým se dnes souhrnně říká LENR (Low
ním, že zařízení mělo být zdrojem fúzní energie.
magnetických pastí Jupiter. Byla připravena stavba
Energy Nuclear Reaction): studená fúze, nanofúze,
rozměrného Jupitera 2T za 300 000 rublů, ale tragická
pyrofúze, piezofúze či bublinková fúze, pak stojí za
Elektromagnetická past
to zmínit se o inerciálním elektrostatickém udržení
Zatímco recenzent Lavrentěvova dopisu, kterým
ambiciozní plán zhatila a pak rozpad Sovětského sva-
nebyl nikdo jiný než otec sovětské vodíkové bomby
zu učinil definitivní konec Lavrentěvovým pokusům.
A. D. Sacharov, zaměnil elektrostatické pole za pole
33V roce 2006 postavil fusor produkující neutrony
17letý Thiago Olson z USA
událost, na které je Lavrentěvův života tak bohatý,
magnetické a spolu se svým učitelem I. E. Tammem
FúZor
položili základy dnes nejúspěšnějšímu fúznímu za-
Vraťme se na pevnou zemi, konkrétně do Spojených
řízení – tokamaku, Lavrentěv urputně rozvíjel svoji
států amerických. Tam už v roce 1928 experimentoval
ideu dále. Brzy poznal to, co odhadl Sacharov na
se sférickou diodou I. Langmuir s K. Blodgetovou.
první pohled – tepelná zátěž mřížek, které kulové-
Kouli příliš pozornosti nevěnovali – její konstrukce
mu prostoru vnucovaly rozložení potenciálu, je nad
byla oproti válcové konfiguraci „zbytečně“ složitá.
jejich možnosti. Pokusil se jednu mřížku nahradit
V třicátých letech objevil ale P. Farnsworth tzv.
virtuální katodou. Ionty měla v centru sférické dio-
multipactor effect – jeden z otců televize zjistil,
dy (v interakčním prostoru) udržet potenciální jáma
že při určité frekvenci se mu ve válcové diodě
prostorového náboje elektronů. Dalším vylepšením
hromadí elektrony, což bylo občas příčinou destrukce
bylo snížení ztrát elektronů na zbývající mřížce
výbojové trubice. V padesátých letech již jako
a ochrana mřížky před tepelnou destrukcí. Mřížku
majitel Farnsworth TV Laboratory si na multipactor
„obalil“ magnetickým polem elektrického proudu,
vzpomněl a svěřil se kolegovi R. Hirschovi s tím, že
který nechal protékat mřížkou.
by vhodné ionty místo elektronů mohly v mulipactoru
Zjednodušením systému pak dospěl Lavrentěv ke
8
33Bussardův Polywell WB-6
fúzovat. Svůj nápad nazval fusor – fúzor, a nechal si
dvojici magnetických cívek protékaných elektric-
ho patentovat. To už nahradil časovou dimenzi třetí
kým proudem ve stejném směru – zrcadlu, nebo
prostorovou a místo válcové konfigurace zkoumali
v opačném směru – vstřícnému poli. Zvolil variantu
s Hirschem kouli. V podstatě „okopírovali“ Lavren-
vstřícných magnetických polí vytvářených sousední-
těvovo elektrostatické udržení. Tehdy Farnsworth
mi cívkami protékanými elektrickým proudem
zavedl pojem inerciální elektrostatické udržení.
v opačném směru, neboť tato konfigurace má oproti
Slůvko inerciální vyjadřovalo skutečnost, že se počet
zrcadlu některé výhody. Elektrostatické pole pak
iontů zachycených v potenciální jámě prostorového
použil k ucpání osových a prstencových štěrbin,
náboje elektronů neměnil. A pochopitelně ani jejich
anglicky „cusps“, které jsou neoddělitelnou součás-
energie. Pokud se totiž iont při své pouti od zdroje
Září 2009
,,Výhody inerciálního elektrostatického
udržení
(trysky nebo korony) do centra sféry s něčím nesrazil,
tak proletěl vnitřkem koule, zpomalil se (původně
urychlovacím napětím), odrazil se, urychlil a vrátil
Co se změřilo
do interakčního prostoru s původní energií. Hirsch
•Interakční prostor bez magnetického pole zna-
se později stal šéfem Atomic Energy Comittee – ná-
mená nulové ztráty cyklotronovým zářením.
stupce projektu Manhattan a zájem o IEC oživil až R.
•Správný tvar křivosti izolujícího magnetického
Bussard, který se dosud vehementně zajímal o pohon
pole zabraňuje rozvoji magnetohydrodynamic-
raket, ale ne chemickou, nýbrž jadernou energií.
kých, tedy těch nejnebezpečnějších nestabilit.
•Experimenty neprokázaly přítomnost Bohmovy
Polywell – „inspirace“ z dětské hry
difúze podílející se velkou měrou na ztrátách
Se jménem R. Bussarda je spojen pojem polywell –
polyhedron (mnohostěn) a well (jáma). Na základě
podobnosti s míčkem pro dětskou hru wiffle ball,
v tokamacích a stelarátorech – alespoň v jejich
33Fusor a jeho autor Thiago Olson z Oakland
Township nedaleko Detroitu
nazýval Bussard svá experimentální zařízení postup-
elektronů v elektromagnetické pasti ve srovnání
ně WB-1 a skončil předčasným odchodem v roce
s dobou života elektronů v čistě magnetické
2007 u WB-6. Pokračovatele našel v R. Nebelovi,
pasti.
který experimentuje s WB-7.
•Během vstřiku elektronů do elektromagnetické
Polywell je obdobou Lavrentěvových mnoha­
pasti byla prokázána přítomnost potenciální jámy
štěrbinových elektromagnetických pastí. Zatímco
prostorového náboje elektronů, a tím i platnost
Lavrentěv řadil své vstřícně zapojené elektromagne-
jednoho ze základních předpokladů činnosti IEC.
ty vedle sebe, takže formálně připomínaly solenoid,
Bussard se snažil z cívek vytvořit prostorový útvar
Co může platit
– zprvu krychli a později šestistěn. Magnetické
•K překonání potenciální bariéry, která odděluje
štěrbiny neucpával jako Lavrentěv elektrostatickým
polem, nýbrž se spolehl na rekuperaci. Mnohostěn
elektromagnetů umístil do vakuové nádoby, v níž
se magnetické siločáry uzavíraly, takže elektrony prchající podél magnetické siločáry jednou
štěrbinou se vracely podél stejné siločáry sousední
štěrbinou zpět do interakčního prostoru.
Milan Řípa
dětském věku.
•Byla prokázána tisíckrát delší doba života
slučující se jádra, se plazma neohřívá, nýbrž
33Mnohaštěrbinová elektromagnetická past
Jupiter 2M v charkovském Fyzikálně technickém
ústavu
se urychlují jádra ve sférickém urychlovači.
,,WWW
která ale nevyrábí neutrony. Většina stoupenců
Principiálně je možné použít fúzi s termojaderně nedosažitelnou vysokou zápalnou teplotou,
bezneutronové fúze fandí reakci p-11B. Nicméně
www.newenergyandfuel.com/http:/
existuje celá řada slučovacích reakcí – kandidátů
newenergyandfuel/com/2007/08/09/tom-
na bezneutronovou reakci – kupříkladu několik
ligon%E2%80%99s-link-and-resource-list-
reakcí využívající „měsíčního“ izotopu 3He, ale
for-the-bussard-fusion-reactor
všechny mají na konci reakčního řetězce větší či
menší počet neutronů. Nejméně jich má právě
hardware.slashdot.org/article.
reakce, kterou upřednostňoval R. Bussard, je to
pl?sid=07/10/12/1822256
reakce protonu a boru 11. Bussard vycházel kromě jiného z toho, že polywell je spíše urychlovač,
www.fusor.net
než kotel, protože ionty v polywell jsou spíše
monoenergetické, než tepelně rozmazané. Protože
cosmiclog.msnbc.msn.com/
pravděpodobnost slučovací reakce je funkcí ener-
archive/2008/12/16/1718741.aspx
gie, je, do jisté míry, volbou urychlovacího napětí
možná selekce reakcí bezneutronových oproti
www.belljar.net/634fusor.pdf
slučovacím reakcím s neutrony.
•Diodový sytém by bylo možné využít k přímé
www.fusor.net/newbie/files/Ligon-QED-IE.pdf
přeměně fúzní energie na energii elektrickou.
Z původních 30 % až 40 % předpokládaných
u budoucí fúzní elektrárny skočit na neuvěřitel-
33Lavrentěvova elektromagnetická past
s jednou prstencovou štěrbinou
1. osové anodové elektrody
2. clona (osová katodová elektroda)
3. elektronová tryska
4. cívky vstřícného magnetického pole
5. prstencová magnetická štěrbina
6. prstencové anodové elektrody
7. prstencová katodová elektroda
8. magnetická přechodová vrstva
9. plazma v prostoru bez magnetického
a elektrického pole
10. osová katodová elektroda
11. osa rotační symetrie
12. osová magnetická štěrbina – Napětí mezi
katodovými a anodovými elektrodami tvoří
ucpávací potenciál pro ionty
ných 95 % – to už je něco!
Čerstvá zpráva nakonec: Ministerstvo obrany US
pro NAVY v rámci rozpočtu Marine Corps Project
vyčlenilo letos na studium Polywell dva miliony
dolarů.
33Wiffle-ball
9
33FOTO: www.projectaiko.com
třípól | www.tretipol.cz
Bojí se váš robot?
„Tak si představte, sousedko. Ten můj robot už se mi zase smál.“ Tak
nějak by mohl za pár let probíhat rozhovor, třeba někde na pavlači nebo
u sachrdortu v cukrárně. Po světě už dnes chodí roboti plnící role učitelky,
modelky nebo domácí přítelkyně. Roboti umějí předvést šest základních
emocí. Robot-učitelka se jmenuje Saya a dává najevo překvapení, strach,
znechucení, hněv, štěstí a smutek.
33Robot v roli učitelky
Jak je to možné?
i lidé z módního průmyslu. Je prý příliš malá a má
Měnit výraz tváře umožnilo využití moderních tech-
dost obyčejnou postavu. Hlavní úkolem 158 centime-
nologií. Na umělou kůži robota jsou z vnitřní strany
trů vysoké černovlasé robotky s kódovým označením
napojeny motorky, které ovládají změny v jeho
HRP-4C, jejíž předchůdkyně vážila 58 kilogramů, je
výrazu, zejména kolem očí a úst. Na předváděcí akci
obveselovat a vábit davy zvědavců. Podle vývojářů
Saya otevřela ústa a vytřeštila oči, aby dala najevo
může najít uplatnění v zábavních parcích při napo-
údiv. Na to se usmála a řekla několik naprogramova-
dobování lidských pohybů, třeba cvičitelky aerobiku.
ných frází, včetně poděkování. Samozřejmě při tom
pohybovala rty.
33V porovnání s ostatními roboty vypadá HRP-4C
elegantně (Foto: Profimedia)
Sayu vyvinul v roce 2004 profesor Hiroši Kobajaši
z Tokijské univerzity. O svém dítku říká: „Roboti
Podle vyjádření vědců byl robot HRP-4C vyprojekto-
jsou velkým hitem pro malé děti a starší lidi. Děti
ván tak, aby vypadal jako průměrná Japonka (i když
dokonce začnou natahovat, když jim vyhubuje.“
vzhledem ke stříbrno-černému tělu připomíná spíš
Letos se Saya předvedla žákům jedné tokijské
33Robotka Aiko (Foto: archiv Právo)
konstrukce HRP-4C bez tváře a dalších součás-
například vyvolávat seznam žáků nebo je okřiknout,
tí pláště bude v prodeji za asi 20 milionů jenů
aby zmlkli. Stále je to ale jen přístroj, který potře-
(4,1 milionu korun). Jeho programová technologie
buje dálkově ovládat člověkem; ten sleduje jeho
bude zveřejněna, aby lidé mohli přijít s nápady na
reakce prostřednictvím kamer.
další zábavné pohyby robota.
Podle odborníků pomohou roboti časem řešit
mu umožňují chodit a hýbat pažemi, a dalších osm
le roste poptávka po společensky prospěšných
pohonů ve tváři, díky nimž je s to vyjadřovat emoce
robotech, například schopných pečovat o staré
jako hněv či překvapení. Při předváděčce pro re-
a nemocné lidi.
portéry kráčel robot kolébavou chůzí a mrkal, a tak
trochu připomínal ožívající animovanou postavičku.
Jemným ženským hláskem pohybujícími se ústy
také řekl „Ahoj všichni!“
Tento nový kráčející a mluvící robot má dívčí tvář,
Počítačový mág si stvořil ženu
umí se usmívat a zhubnul na 43 kilogramů, aby
K úplně jiným účelům se rozhodl vytvořit robota ka-
mohl debutovat na módních přehlídkách. Zatím
nadský počítačový nadšenec Le Trung. Robotka Aiko
ale nevyhovuje bezpečnostním normám natolik,
má postavu dvacetileté ženy s ideálními mírami,
aby mohl přehlídková mola sdílet s modelkami
na tváři stálý úsměv a jemné lesklé vlasy. Ráno čte
z masa a kostí. Podle vývojářů japonského Národ-
„muži“ noviny, bez reptání uklízí, pomáhá při vedení
ního ústavu vyspělých průmyslových věd a tech-
účtů a večer mu ochotně přináší drink k televizi.
nologií (AIST) jejich „kybernetická modelka“ ještě
10
HRP-4C má v těle 30 robotických pohonů, které
nedostatek pracovních sil. V Japonsku neustá-
Japonsko přivedlo na svět i robotku-modelku.
33Při předváděčce pro reportéry kráčel robot kolébavou chůzí a mrkal, a tak trochu připomínal ožívající animovanou postavičku (Foto: Profimedia)
astronautku v kosmickém skafandru). Robotická
školy. Je stále ještě ve vývoji, ale již dnes umí
Modelka z drátků, šroubků
a cívek zhubla na 43 kilo
33Japonská robotka zatím nemá kompletní proporce
modelky (Foto: ČTK/AP)
Má vypadat jako průměrná
Japonka
Aiko ovládá asi 13 tisíc jednodušších vět. Ženy se
není připravena pomáhat s domácími pracemi
s ní dávají do řeči, zatímco muži se často pokoušejí
nebo pracovat po boku lidí. To se od robotů
na ni sáhnout.
očekává do budoucna. Nevěříte? Věřte, napsala to
agentura AP.
Že umělá modelka zatím nemá šanci, to potvrdili
„Když to udělají příliš chtivě, dá jim pohlavek,“
prozradil Le.
Podle iHNed.cz, Novinky, ČTK, AIST.
(red)
Září 2009
Jaderní maturanti 2009
V polovině dubna proběhl v Jaderné elektrárně Temelín již druhý ročník Jaderné maturity. Další z vybraných
studentů z jihočeských škol se tak mohli zblízka seznámit s jadernou elektrárnou a s jejím provozem.
P
rogram několikadenního pobytu studentů
čivějších) zdrojů, ale lidí se špatnými úmysly, kteří
v jaderce zahájil úvodní den tématicky
zneužívají své moci.
zaměřený na vliv jaderné elektrárny na ži-
s pracovníky školicího centra zaměřená na princip
Jan Pikous, SPŠSE, České
Budějovice
fungování elektrárny ani setkání s předsedkyní
Jsem velice potěšen, že Skupina ČEZ se stará o to,
Úřadu pro jadernou bezpečnost Danou Drábovou.
aby lidé poznali, jaký zázrak jim stojí za humny.
votní prostředí a zdraví člověka. Nechyběla diskuze
Letošní maturita vyvrcholila absolvováním krátkého
vědomostního testu. Většina otázek byla všeobecná, ale některé obsahovaly i dotaz na podrobnosti,
P. S. Rád bych nastoupil po škole v Temelíně, moc
mi tu chutná.
Matouš Filip, GJVJ, České
Budějovice
Že je jaderná energie nutností blízké budoucnosti
je zřejmý fakt. Jaderná maturita mě v tomto názoru
jen utvrdila.
Martin Malachov, Gymnázium
Soběslav
Myslím si, že jaderná energetika je fajn. Proč?
Jádro je relativně dobrý zdroj energie a když se
vštěva elektrárny. V testu uspěli všichni zúčastnění
Martin Pavlů, Gymnázium
K. Sladkovského, Praha
studenti. Pro ty nejlepší energetická společnost
Za exkurzi do útrob elektrárny velmi děkuji. Kromě
3. a 4. bloku jsme udělali krok vpřed. Doufám, že
ČEZ připravila drobné ceny. Všichni účastníci si
dostavby Temelína bych byl rád, aby se vystavěly
jaderná energetika bude směřovat k ještě lepší
odnesli zasloužené maturitní diplomy.
další jaderné elektrárny tak, aby se zvýšil její podíl
budoucnosti.
jejichž zodpovězení studentům umožnila právě ná-
„Je dobře, že se středoškoláci o jadernou energe-
na celkové výrobě elektřiny. Určitě je ale potřeba
tiku tak zajímají. Budoucí Temelín bude odborníky
ubírat se do budoucna i směrem úspor, protože
potřebovat, možná to budou právě dnešní jaderní
nejčistší energie je energie nevyrobená.
maturanti,“ říká vedoucí personálního oddělení
elektrárny Pavel Šimák, organizátor projektu Jaderná maturita 2009.
Na Jadernou maturitu 2009 přijeli studenti
péčí. Nemám, co bych vytkla. Jen bych řekla, že je
velmi škoda, že ty tři dny utekly hrozně rychle.
Gymnázium Soběslav, SPŠ a VOŠ Písek, Gymnázium
Filip Andrle, Gymnázium
Pierra de Coubertina, Tábor
Jírovcova České Budějovice a VOŠ, SŠ, COP Sezi-
V dnešním přetechnizovaném světě potřebujeme za-
movo Ústí). Kromě jihočeských studentů maturitu
chovávat čistou a zdravou přírodu. Podle mého názoru
absolvovali také středoškoláci ze dvou gymnázií
tomu využívání jaderné energie pomáhá. Jde totiž
z Prahy, po jednom z České Třebové a Roudnice
o nejčistší efektivní zdroj energie, který by podle mě
nad Labem.
měl nahradit co nejdříve klasické tepelné elektrárny.
Nabízíme čtenářům 3pólu několik jejich postřehů.
(red)
33FOTO: Pavel Šimák
Lidé, kteří se tu o nás starají, se nám věnují se vší
Gymnázium Pierra de Coubertina Tábor, SPŠSE ČesTýn nad Vltavou, SPŠ strojní a stavební Tábor,
ného odpadu. Myslím, že schválením postavení
Anežka Chatová, Gymnázium
J. V. Jirsíka, České Budějovice
z deseti jihočeských středních škol (SOŠE Hluboká,
ké Budějovice, GJVJ České Budějovice, Gymnázium
s ním dobře zachází... Bohužel se obávám jader-
Lukáš Růžička, GCHD, Praha 5
Přemysl Horáček, GJVJ, České
Budějovice
Každý vynález, který měl pomoci společnosti, mu ze
Jaký že byl první dojem? Úžasný. Nejen, že mě po-
začátku mohl ublížit či ublížil. S jadernou energií
každé ohromí ty majestátní chladicí věže. Navíc byl
je to stejné. Nebál bych se vznikání silnějších,
tento pohled doplněn skvělým výkladem o fungová-
výkonnějších (a tím pádem nebezpečnějších a ni-
ní jaderné elektrárny.
11
třípól | www.tretipol.cz
Lenka Heraltová
si rozumí s jaderným palivem
Lenka je absolventkou zaměření Teorie a technika jaderných reaktorů na Katedře jaderných reaktorů FJFI ČVUT.
V současné době pracuje v ÚJV Řež a na Katedře jaderných reaktorů studuje doktorské studium. K tomu také
směřovala naše první otázka.
33Lenka Heraltová je u reaktoru jako doma
Čeho se týká vaše doktorská práce?
jaderného paliva. Myslíte si, že takové zařízení
více zaměřit na propojení s praktickým životem.
Studuji střední část jaderného palivového cyklu, kon-
představuje pro obyvatele bezpečnostní riziko?
Jak to vidíte vy?
krétně pracuji na návrhu palivového souboru pro šes-
Dosud publikované informace o záměrech
Teoretické znalosti získané během studia jsou
tiletý palivový cyklus reaktoru VVER-440. To znamená
společnosti TVEL byly dost neurčité. Jsem ale
určitě velmi dobrým základem pro profesní život
pro typ reaktoru, který pracuje v Jaderné elektrárně
přesvědčena, že i kdyby se uskutečnily, není se
v daném oboru. Kritizovat obsah studia je snadné.
Dukovany. Běžné palivo vydrží v reaktoru 4 roky, pak
čeho obávat. Čerstvé jaderné palivo je totiž méně
Ale je třeba si uvědomit, že technické obory
se musí nahradit čerstvým. Dukovany vylepšují para-
radioaktivní než ruda, ze které byl získán uran.
zahrnují velké množství specializací a není možné
metry paliva, postupně najíždějí na pětiletý palivový
Samozřejmě, určité riziko se objevuje u každé
zabývat se každou problematikou do nejmenších
cyklus. My v Řeži pracujeme na dalších prodloužených
lidské činnosti a jaderný průmysl není výjimkou.
detailů. I po absolvování vysoké školy je třeba se
palivových vsázkách, které by znamenaly další velký
Ale každý takový závod je přísně sledován a musí
dále vzdělávat. Pokud jde o studium na Katedře ja-
ekonomický přínos a úsporu paliva.
splňovat řadu podmínek, které plynou přímo
derných reaktorů, myslím, že studenti mají spoustu
z legislativy.
příležitostí vyzkoušet si svoje dovednosti v praxi,
Čím dalším se zabýváte v ÚJV Řež?
především na školním reaktoru, kde se podílejí na
V ÚJV pracuji v oddělení Experimentální reaktorové
Máte za sebou zkušenosti se studiem i praxí ve
měření i na manipulacích potřebných pro přípravu
fyziky a zabývám se gama spektrometrickým mě-
výzkumu. Jaké jsou vaše postřehy z těchto dvou
experimentů.
řením ozářených palivových proutků. Většinu času
různých prostředí?
však trávím na katedře jaderných reaktorů, kde jsem
Po nástupu do práce zjistíte, že ve škole jste se
Jaké jsou vaše profesní plány? Neláká vás
také zaměstnána. Zabývám se směsným uran-plu-
sice naučili dost, ale pořád to nestačí. Znalosti se
cizina?
toniovým palivem a pracuji s několika výpočetními
neustále prohlubují a získáváte větší zkušenosti,
Ráda bych zůstala v ČR, odjet dlouhodobě do zahra-
kódy, které se používají pro výpočty palivových
seznamujete se s novými programy i metodami.
ničí mě neláká. Vzhledem k mému zájmu o palivový
vsázek. Také pracuji jako dozimetrista-mechanik na
školním reaktoru VR-1 „Vrabec“.
12
cyklus by se mi líbilo pracovat v jaderné elektrárně
Často se mluví o tom, že školy, zejména technic-
v oddělení reaktorové fyziky. Ale do konce doktor-
kého zaměření, nedokáží studenty dostatečně
ského studia mi zbývají ještě dva roky a do té doby
Tiskem proběhla spekulace, že ruská společnost
připravit na praxi. Velký důraz dávají na memo-
se může všechno změnit.
TVEL hodlá v ČR postavit zařízení na výrobu
rování teoretických znalostí, zatímco by se měly
(red)
Září 2009
Sv ě to v ý ú s p ě c h
českých středoškoláků
Na největší, nejprestižnější
a nejtěžší soutěži vědeckých
a technických projektů pro
středoškoláky na světě INTEL
ISEF (International Science
and Engineering Fair),
pořádané letos v nevadském
Reno, obsadili vítězové
české národní Soutěže
vědeckých a technických
projektů středoškolské
mládeže, organizované
AMAVET a podporované
ČEZ, úžasné první místo.
Tohoto úspěchu dosáhli
navíc v konkurenci 1 563
středoškoláků z 57 zemí,
kteří do soutěže přihlásili
více než 1 200 projektů.
Navštivte Ocelové
město!
Nejen rodiče, ale asi už i naši prarodiče si
hráli se stavebnicí Merkur (ze které byl nejen
první robot vítězných studentů, ale třeba
i první automatický stroj na výrobu očních
gelových čoček akademika Wichterleho i kdysi
populární zapisovač Alfi). Přijďte obdivovat
33Autoři vítězného projektu se svým robotem
M
osmdesátiletou historii této jedinečné hračky
arek Votroubek, Petr Bubeníček a Jan Král
od roku 1950 a její vysokou prestiž i v tomto roce
z Gymnázia Aloise Jiráska v Litomyšli vyhráli
potvrdila účast šesti amerických nositelů Nobelo-
s projektem EiMSA Robot. Ceny se udělují
vých cen.
za kreativitu, technologickou novost a naději na
komerční využití.
Historického úspěchu (vítězství) se pro Českou
republiku podařilo dosáhnout již podruhé. (V roce
2005 vyhrála na INTEL ISEV se svým projektem
Zuzana Tvarůžková z Kroměříže, o níž jsme jako
o talentu psali ve Třetím pólu v březnu 2003 v článku Malý kousek k vítězství.)
Letošní ročník znovu potvrdil, že česká věda
nemusí mít o svou budoucnost obavy. Čeští
studenti jsou talentovaní a pokud mají podporu,
jsou na světových prestižních soutěžích plně
konkurenceschopní.
Mezinárodní soutěž INTEL ISEF je v USA pořádána
33Robot zblízka
stavbu světa z Merkuru – Ocelové město,
velké železniční kolejiště, sbírku historických
i současných vláčků, parní stroje, modely
(red)
,,Úspěšný projekt
The EiMSA Robot
Robot, který dokáže vyhledávat předměty
pomocí vlastního programu a manipulovat
s nimi podle potřeby obsluhy – buď pomocí
automatického systému nebo manuálním
řízením z počítače. Vnímání robota zajišťuje
digitální kamera. Základem pohybu jsou
elektromotory, které pohybují s 8 hnanými
koly a ramenem přizpůsobeným k uchopování
různých předmětů.
do Muzea stavebnice Merkur. Uvidíte největší
atd. Samozřejmě si tam můžete s Merkurem
i pohrát…
Adresa: MERKUR POLICE o.p.s.
Tyršova 341
549 54 Police nad Metují
tel: 491 541 262
[email protected]
Muzeum je u autobusového nádraží, vedle
náměstí TGM.
Muzeum: www.merkurpolice.cz
Hračka, její historie, současná nabídka:
www.merkurtoys.cz
33Ještě poslední úpravy
13
33Průvodkyně v Informačním centru Jaderné elektrárny Temelín
(1. řada zleva: Amalie Pavlovská a Jana Sikorová, 2. řada zleva:
Šárka Molnárová, Jana Provodová a Hana Marečková)
třípól | www.tretipol.cz
Provádět
na jaderce je baví
Jaderná energetika je obor nejen moderní, ale i technicky složitý a v očích veřejnosti často považovaný za
těžko pochopitelný. Tím složitější je práce průvodců. Nestačí jen vysvětlit, jak elektrárna funguje, ale i proč ji
tolik potřebujeme. Rovněž zdůraznění bezpečnostních aspektů výroby elektřiny v jaderných elektrárnách není
nikdy dost. Tři průvodkyně v Informačním centru Jaderné elektrárny Temelín by o tom mohly vyprávět…
Jana Provodová: Tahle práce
překvapuje téměř denně
své začátky v roce 2000, kdy byla elektrárna uvádě-
57 metrů a vážící téměř 2200 tun? Kdo by rád
na do provozu. Velmi často jsem se tehdy setkávala
nestál vedle věže vysoké 155 metrů, do které by se
Jak jste se dostala k „průvodcování“ v Temelíně?
s lidmi, kteří zastávali k jádru negativní postoj.
vešlo celé námětí Přemysla Otakara II. v Českých
Pocházím z jižní Moravy a do jižních Čech jsem
Postupem času se názor veřejnosti změnil. Lidé nás
Budějovicích? Těch lákadel je spousta a zájem
přišla studovat Jihočeskou univerzitu. V roce 2000
navštěvují, aby se o jaderné energetice něco dozvě-
ještě větší. A to nás všechny z informačního centra
zahajovala elektrárna Temelín provoz a současně
děli, pochopili ji. Už vědí, že to bez ní v současné
opravdu velmi těší.
hledala průvodce pro své informační centrum. A tak
době a zřejmě ani v budoucnosti nepůjde.
jako průvodkyně již během studia. Ta práce mě
Na co se lidé nejčastěji ptají?
natolik zaujala, že po ukončení studií jsem na
Nejčastější jsou otázky týkající se provozu, dále jak
Jana Sikorová: Jeden malý
návštěvník mne oslovil „paní
průvodčí“
elektrárně už zůstala.
probíhá štěpná reakce, v jaké míře se podílely české
Co jste dělala dříve, než jste se stala průvodkyní
firmy na výrobě zařízení nebo co bude s elektrár-
v temelínské elektrárně?
Jste s prací v informačním centru spokojena?
nou po ukončení jejího provozu. Návštěvníci se
V době zveřejnění inzerátu, ve kterém hledalo
Velice. Infocentrum je umístěno v historickém
také zajímají o nové typy reaktorů, o přepracování
Informační centrum Jaderné elektrárny Temelín
objektu zámečku Vysoký Hrádek. Zajímavé je
paliva a tedy využití použitého paliva jako suroviny
průvodkyně, jsem končila pracovní činnost u firmy,
tedy už samo skloubení budovy ze 14. století
pro další výrobu elektřiny. Ale tou úplně v současné
která se zabývala počítačovou grafikou. Neváha-
a jaderné energetiky. Každý návštěvník může
době nejfrekventovanější otázkou je dostavba
la jsem, odepsala a letos už v Temelíně pracuji
během prohlídky nejen získat mnoho informací
3. a 4. bloku elektrárny.
15. rok. Přesto práce s počítačem pro mě zůstala
jsem po několikaměsíční přípravě začala pracovat
největším koníčkem.
ohledně jaderné elektrárny, ale i obdivovat krásu
zámku.
14
Na co lákáte návštěvníky? Chystá se u vás něco
nového?
Líbí se vám vaše práce v informačním centru
Co vás na práci v „ícéčku“ nejvíc překvapilo?
Informační centrum je otevřené celoročně. Kromě
i po 15 letech?
Tahle práce překvapuje téměř denně. Za zmínku ale
jeho prostor je možná také prohlídka strojovny
V „ícéčku“ bych už mohla mít inventární číslo.
určitě stojí změna názoru veřejnosti na jadernou
výrobního bloku. Vždyť kterého technicky zaměře-
Zámeček Vysoký Hrádek je příjemné pracoviště.
energetiku v posledních letech. Vzpomínám si na
ného člověka by nezajímalo turbosoustrojí dlouhé
Mám ráda změny, a proto se moc těším, až nám
Září 2009
Jak se k vám, průvodkyním, návštěvníci chovají?
jezdí pravidelně. Studenti se mění, učitelé
Amálka Pavlovská: V noci působí stavba jako obrovská svítící
loď v přístavu
zůstávají.
Jak jste se dozvěděla o možnosti uplatnění jako
i německy hovořící skupiny a v rámci toho si vždy
průvodkyně v jaderné elektrárně?
přeji, abych jim dobře rozuměla a mohla správně
Máte z exkurzí nějakou „veselou příhodu
Práci průvodkyně jsem získala díky výběrovému
odpovědět. Myslela jsem donedávna, že nejob-
z natáčení“?
řízení vypsanému v našich místních novinách „Te-
tížnější je porozumět návštěvníkům hovořícím
Veselých příhod zažíváme hodně. Například
melínky“. Protože jsem tou dobou vážně uvažovala
nějakým německým či rakouským dialektem. Omyl.
není nouze o nejrůznější přeřeknutí průvodkyň.
o změně, jsem zde. A dobře jsem udělala, má práce
Ještě napínavější je, když se k tomu přidá vada řeči
Navštěvují nás i žáci nižšího stupně základní školy
mě velmi baví. Každý den jiní lidé, nové zážitky,
a velká chuť si popovídat. To se pak člověk vskutku
a s těmi pracuji nejradši. Jsou upřímní a mají
nové zkušenosti i nové podněty.
„lehce“ zapotí.
učitelko“, ale jeden chlapeček mi udělil oslovení
Co jste dělala dříve?
Chcete návštěvníky překvapit něčím novým?
doslova originální: „paní průvodčí“.
Moje dřívější činnost úzce souvisela s ekologií.
Pravidelně připravujeme něco navíc. V blízké
Pracovala jsem dlouho v oblasti rekultivace. Ta za-
době koncert Evy a Vaška pro občany okolních
Je na práci v informačním centru něco, co vás
hrnuje zpracování všech odpadů, i nebezpečných,
obcí s projížďkou elektrárnou, cyklistické závo-
stále mile překvapuje?
ze starých ekologických zátěží na takové produkty,
dy, přehlídku historických vozidel, již tradiční
Rozhodně pestrost. Nepatřím mezi ty, kteří jsou
které již neškodí.
program „S bicyklem za jádrem“. Do budoucna
budou v příštím roce rekonstruovat expozice.
Určitě to uvítají i návštěvníci. Řada škol k nám
Mám na lidi štěstí, skutečně k nám jezdí příjemní
lidé a je jedno odkud. Často provázím mimo jiné
radost i z maličkostí. Většinou nás oslovují „paní
schopni sedět 8 hodin na židli v kanceláři. A to
u nás nehrozí.
vylepšení našich expozic. Je na co se těšit
Co vy a energetika?
i lákat návštěvníky.
To souvisí s tím, co jsem právě uvedla. Mezi
(red)
Už vaše pracoviště navštívili vaši známí či
materiály, které jsme zpracovávali, byly i např.
Více o exkurzích na:
příbuzní? Co říkali?
popeloviny, produkty z odsíření apod., které jsou
www.cez.cz/cs/kontakty/informacni-centra.html
Informační centrum Jaderné elektrárny Temelín
vedlejším produktem spalování. Nejde o malé
se stalo jednou z největších atrakcí zdejšího re-
množství a přepracování také není jednoduché. Tím
gionu. Kamarádi i příbuzní vítají možnost přijet.
citlivěji vnímám výhody i nevýhody různých způso-
Dokonce někteří z nich navštívili i reaktorový
bů získávání energie a nutnost šetrného přístupu
sál. Největší zajímavost „ícéčko“ představuje
k našemu životnímu prostředí.
,,Jak se objednat na exkurzi
Hlavně vždy dostatečně předem!
Pro zájemce o volnou prohlídku a individuální
pro přátele mého manžela. Pocházejí ze Slezska
návštěvníky je Informační centrum otevřeno
a pokud se dostanou do jižních Čech, nenechají
Co děláte, když právě neprovádíte v elektrárně?
každý den (včetně sobot a nedělí) od 9.00
si prohlídku nikdy ujít.
Zajímám se o zdravý životní styl, zdravou výživu,
do 16.00 hod., v červenci a srpnu od 9.00 do
o člověka jako takového a o vše, co může posunout
17.30 hod. Po předchozí dohodě je možné si
Kdy doporučujete čtenářům nejlépe elektrárnu
lidské pokolení kupředu. Čerpám nejen z literatury,
objednat i prohlídku elektrárny. Exkurze jsou
navštívit?
ale i z dalších oblastí poznání.
zdarma.
Nejkrásnější období k prohlídce elektrárny je určitě
Nejsem zrovna sportovní typ v pravém slova
jaro. Zámeček je obklopen zrekonstruovaným
smyslu. Ze všeho nejraději ale miluji rychlou ostrou
parkem, a když na jaře všechno kvete, připadáte si
chůzi, chodím denně a za každého počasí svých
jako v pohádce.
5 až 6 km. Mám-li volný den, pár kilometrů přidám.
Fax: 381 104 900
Člověk se narovná, pročistí si hlavu, nabere dech,
E-mail: [email protected]
srovná myšlenky, vidí věci, které z auta nespatří…
33Jana Sikorová
Objednávejte na:
Tel.: 381 102 639
33Amalie Pavlovská s exkurzí u NT dílu temelínské turbíny
15
třípól | www.tretipol.cz
Lepíš
nebo
záříš?
Při používání běžné kancelářské lepicí pásky budeme muset být
opatrnější, radí s úsměvem vědci. Podle výzkumu University of
California v Los Angeles dochází totiž při odvíjení lepicí pásky ke
vzniku krátkých opakujících se rentgenových záblesků.
,,Triboluminiscence
Jde o světlo, které vzniká při drcení některých krystalů. Jeho příčinou je mechanická
práce (tření, deformace, lámání), např. drcení zrnek karborunda (ze smirkového papíru),
krystalů cukru, sfaleritu (ZnS), dusičnanu
V
ýzkumný tým Carlose Camary a Juana
hání a přerušení molekulárních vazeb mezi páskou
Escobary použil motorek, pomocí kterého
a podkladem. Elektrony tvořící spojení absorbují
ve vakuu (při tlaku přibližně 20 Pa) odvíjel
část dodané mechanické energie, čímž přejdou do
běžně dostupnou izolepu rychlostí 3 cm za sekundu.
stavu o vyšší energii (tzv. excitovaný stav). Při ná-
Rentgenové záření, které se přitom uvolňovalo,
vratu zpět do základního stavu je přebytek energie
stačilo k vytvoření RTG snímku prstu jednoho
(prakticky ihned) vyzářen v podobě světla.
z laborantů na běžný materiál používaný v zubních
rentgenech.
Fakt, že při odlepování pásky vzniká záření, není
Dalším mechanismem vzniku záření mohou být
mikroskopické elektrické výboje, které vzniknou
v důsledku oddělení nábojů. Podle C. Camary lze
až takovou novinkou. Tento jev byl popsán již v roce
právě oddělením nábojů v případě lepicí pásky
1939 a např. v 50. letech prováděli v této oblasti
odvíjené při nízkém tlaku vysvětlit vznik silných
experimenty ruští vědci. Fyzikům z UCLA se podařilo
elektrických polí, ve kterých jsou urychlovány
zjistit, že při odvíjení pásky ve vakuu vzniká nejen
elektrony. Po jejich dopadu na opačně nabitou
záření ve viditelné a rádiové oblasti spektra, ale
stranu pásky pak vzniká pozorované brzdné (rent-
i nanosekundové pulsy rentgenového záření o oka-
genové) záření.
mžitém výkonu 100 mW a energii až 15 keV.
V čem je trik?
Zmíněný jev se nazývá triboluminiscence a přes-
Záření „z pásky“ nabízí i praktické využití v podobě levného zdroje rentgenových paprsků. Izolepa
ovšem není jediným předmětem, který se běžně kolem nás vyskytuje, a který se za určitých podmínek
tože je znám již dlouho, není dosud uspokojivě
může stát zdrojem rentgenového záření. Obdobné
vysvětlen.
molekulární vazby, které drží pásku „přilepenou“,
Jedním z možných vysvětlení vzniku záření je
fakt, že při odvíjení lepicí pásky dochází k namá-
přidržují také gekony na zdech a třeba mouchu na
stropě nad vaší hlavou.
(red)
uranylu, křemene, slídy apod. První písemná
zmínka o triboluminiscenci pochází již ze
17. století od fyzika Francise Bacona, který
zjistil, že při drcení krystalů cukru vznikají
záblesky světla.
,,Tip pro vás
Vezměte si v noci dvě kostky cukru do předsíně, kam nevniká světlo, a ryjte rohem jedné
kostky do kostky druhé. Určitě vás překvapí,
jak silné záblesky tím vyvoláte! Evropě to
nejen osladíme, ale i rozsvítíme!
,,WWW
www.sciam.com/article.cfm?id=x-raymachine-adhesive-tape
www.newscientist.com/article/dn15016humble-sticky-tape-emits-powerful-xrays.
html
www.abc.net.au/science/
articles/2008/10/23/2398928.
htm?site=science&topic=health
www.arstechnica.com/journals/science.
ars/2008/10/22/home-made-x-rays-andother-fun-with-tape
Pokud chcete vidět pokus vědců z UCLA na
vlastní oči, podívejte i na video na youtube
www.youtube.com/watch?v=FGzRvYU0e3Q
a pokud si o pokusu chcete přečíst ve vědeckém žurnále, nalistujte v Nature, 23 October
2008, stranu 1089.
A propos – už jste četli miniencyklopedii
o RTG? Pokud ne, můžeme jen srdečně doporučit. Dočtete se v ní v kostce vše o RTG záření
– od toho, co objevu předcházelo až k jeho
praktickému uplatnění v každodenním životě.
33Nemusíte k doktorovi, stačí odvinout izolepu
16
33Vznik záření při drcení krystalů
Najdete ji na: www.cez.cz/edee/content/
microsites/rtg/index.htm
Září 2009
Světlo
z punčošky
Před 80 lety – 4. srpna 1929 – zemřel významný rakouský chemik Karl
Auer z Welsbachu, který mimo jiné prodloužil o několik desetiletí život
plynovému osvětlení. To mu ale nezabránilo, aby se zapsal i do historie
světla elektrického.
K
arlův otec Alois Auer pocházel ze skromných
zena lýkovým vláknem čínské tropické trávy ramie
poměrů, vyučil se knihtiskařem a díky
a od roku 1903 se začalo používat umělé hedvábí.
nevšednímu talentu a píli se vypracoval na
Novost Auerova vynálezu nespočívala ovšem ve zvo-
samý vrchol oboru. V letech 1841–64 byl ředitelem
leném materiálu na zhotovení punčošky, ale výlučně
vídeňské Dvorní a státní tiskárny, kde se tiskly
ve volbě látky, kterou byla punčoška napuštěna –
zejména státní ceniny, bankovky, státovky, poštovní
roztoku dusičnanu thoričitého a ceričitého.
známky, losy a akcie. Tiskárna se pod jeho vedením
Punčošky se pletly na kruhových ručních nebo
stala světově proslulou. Alois Auer vynalézal nej-
strojních pletacích zařízeních, umožňujících pletení
různější tiskařská zlepšení, zdokonalil tisk mědirytin
nekonečné punčochy. Vyrobená punčocha byla
a vymyslel tiskařský stroj pro rychlý tisk. Za své
vyprána a zbavena veškerých mastnot. Po vyprání
zásluhy byl povýšen do šlechtického stavu s prediká-
se hadice síťové punčošky rozstříhala na kusy
tem von Welsbach.
potřebné délky, každý díl se na horním konci zúžil
Karl studoval ve Vídni
i v Heidelberku
sešitím a opatřil azbestovou nití na zavěšení do
lampy. Takto připravená punčoška byla namočena
do napouštěcího roztoku. Zpočátku stojaté žárové
Svému synovi, který se narodil 1. září 1858 ve
punčošky se používaly jak v interiérových, tak pou-
Vídni, mohl tak zajistit dobrý start do života, pře-
ličních lampách. Svítily nevýhodně nahoru a tak pro
devším dobré vzdělání. Mladý a evidentně nadaný
ně platilo úsloví, že „pod svícnem je tma“. Proto
Karl začal po střední škole studovat chemii, zprvu
se časem přešlo na punčošky visuté, které naopak
ve Vídni a posléze v proslulém Heidelberku. Na
dobře osvětlovaly prostor pod sebou. Výrobou
univerzitě se setkal s vynikajícími učiteli, pracoval
Auerových punčošek se zabývala velká řada firem,
například v laboratoři u Roberta Wilhelma Bunsena
a to i v českých zemích.
(známého svým kahanem), kde zkoumal vzácné
kovy. Po promoci nastoupil do institutu dalšího
Další vynálezy
předního chemika té doby, Roberta von Liebena.
Žárová punčoška, která na dlouhá léta prodloužila
Tady Auer objevil dva vzácné a velmi podobné
konkurenceschopnost plynového osvětlení proti
lanthanoidy – praseodym a neodym, považované
nastupující elektrické žárovce, se stala nejslav-
původně za jeden prvek (didymium). Při své práci
nějším Auerovým vynálezem, ale zdaleka nebyla
také zkoumal, jak se vzácné kovy chovají v plameni
jediným. Zabýval se například spektrální analýzou,
Bunsenova kahanu a dospěl k poznání, že vzácné
objevil vedle již zmíněných prvků také lutetium
kovy mohou prodloužit trvanlivost rozžhaveného
(spolu s francouzským chemikem Georgesem
bavlněného vlákna. Po pracných pokusech zjistil,
Urbainem), sestrojil benzinem plněný zapalovač
že směs 99 % oxidu thoričitého a 1 % oxidu
vybavený třecím kolečkem a umělým zapalovacím
ceričitého, rozžhavená v plameni Bunsenova hořáku
kamínkem (z tzv. mischmetallu, který byl rovněž
o teplotě 2100 °C, svítí velmi jasně. Září tím více,
jeho vynálezem) a v roce 1904 přišel s pyroforickou
čím vyšší má teplotu, a teplotu má tím vyšší, čím
slitinou železa s cerem, označovanou jeho jménem
má větší povrch. To vedlo roku 1885 Auera ke
– Auerův kov.
konstrukci žárové punčošky.
Punčoška
Počátkem 20. století obrátil Auer svou pozornost
k elektřině a snažil se mezi vzácnými kovy nalézt
vhodné pro výrobu vláken do žárovek. Připadl
Ve snaze získat co největší povrch zářící hmoty
na osmium a na wolfram. Roku 1906 přihlásil
použil tkanivo z velmi tenké příze, kterému dal tvar
na patentním úřadě v Berlíně obchodní značku
punčošky. Tkanivo napustil již zmíněnou směsí tho-
OSRAM pro zboží v kategorii elektrických žhavicích
ria a ceru a punčošku pak ponořil do kolodia, aby
a obloukových lamp. Dnes už je jméno Karla Auera
získala pružnost. V plameni bavlněné tkanivo a ko-
téměř neznámé, firma OSRAM však existuje a pro
lodium shoří a zbylý popel vytvoří jemnou síťovinu,
mnohé je synonymem žárovky.
která po rozžhavení září. Za čas byla bavlna nahra-
33Karl Auer
33Punčoška plynového osvětlení
,,Tip pro vás
Punčošky na zesilování jasu plamene se ještě
někde prodávají v potřebách pro turisty. Pro
trpělivé experimentátory nabízíme pokus: udělejte si radiogram! Protože punčoška obsahuje
thorium, je slabě radioaktivní a při položení
na fotografický papír sama sebe „vyfotografuje“. Podrobný popis pokusu najdete v brožuře
Domácí pokusy z jaderné fyziky, kterou si
můžete stáhnout na www.cez.cz/cs/veda-avzdelavani/pro-studenty/materialy-ke-studiu/tiskoviny/9.html
Pavel Augusta
17
třípól | www.tretipol.cz
33Matrjoška a jeho šatník (zdroj NASA)
Astronaut
NASA testuje vliv
slunečních erupcí
na budoucí
astronauty
zasažen sluneční erupcí!
Roku 1972 unikli astronauté mise Apollo jen o vlásek katastrofě. Na Slunci se druhého srpna objevila
mocná sluneční skvrna a zahájila sérii silných erupcí, které trvaly více než týden. Erupce zaplavily vesmír
rekordně vysokou dávkou protonové radiace. Jen shodou okolností se tak stalo mezi misemi 16 a 17
a astronauté sluneční bouři přečkali pod ochranou elektromagnetického deštníku Země. Vzhledem k tomu,
že NASA plánuje výstavbu obydlené základny na Měsíci a přípravu pilotovaných letů k Marsu, je více než
pravděpodobné, že se dříve či později astronauté se sluneční bouří v kosmu střetnou. Otázkou zůstává, co
takové setkání provede s lidským tělem.
Když Slunce bouří
kůže a svalů na jednotlivé lidské orgány. Nyní je
spadat do kategorie „akutní“. Ovšem již několikrát
Slunce prochází pravidelnými, přibližně jedenác-
dokonce vybaven pravou lidskou krví. Na různých
zmiňovaná bouře měla podobu opakujících se výtrys-
tiletými cykly, ve kterých se střídá období klidu
místech těla má umístěny ampulky s krevními buň-
ků sluneční hmoty, tu silnějších, tu slabších, které
a bouřlivé činnosti. Když sluneční cyklus dosahuje
kami. Některé jsou zasunuty těsně pod „kůží“, jiné
trvaly celý týden. Expozice se tedy pohybuje někde
maxima, je povrch naší hvězdy plný skvrn a často
hlouběji. Na rozdíl od člověka se Matrjoška z velké
na pomezí kategorií „chronická“ a „akutní“ a o vlivu
dochází k mohutným erupcím, při kterých je náhle
dávky záření vzpamatuje celkem snadno – stačí mu
takového typu radiace toho zatím mnoho nevíme.
uvolňována energie ze smyček magnetických
drobná výměna krve.
siločar. Tato energie odpovídá výbuchu milionu
v podstatě na všech vlnových délkách, od radiového
Chronická a akutní radiační
dávka
záření přes viditelné až po paprsky gamma. Uvolně-
Na krevních buňkách vyjmutých po ozáření
snadno pokryje celou figurínu beznohého a bez-
nou energií je urychleno množství sluneční hmoty,
z Matrjošky budou vědci studovat vliv simulované
rukého Matrjošky. Plynulým zesilováním a zeslabo-
protonů a elektronů, které se vydají do kosmu a pří-
sluneční erupce na lidský organizmus. Silně energe-
váním energie budou vědci napodobovat průběh
padně k Zemi, pokud jim stojí v cestě. Nejrychlejší
tické protony, které taková bouře obsahuje, mohou
skutečné sluneční erupce. Z výsledků pak určí nejen
protony mohou k naší planetě dorazit už za patnáct
zasáhnout buněčnou DNA a poškodit ji. Drobné
pravděpodobnou intenzitu poškození lidského těla,
minut, další následují v průběhu několika hodin.
poškození většinou zvládá buňka sama opravit.
ale hlavně doporučí nejvhodnější ochranu.
Nabité částice podléhají vlivu magnetických
Je-li poškození větší, v lepším případě provede
vodíkových bomb naráz a je provázena zábleskem
polí a před jejich účinky je povrch Země odstíněn.
buňka autodestrukci, v horším se zvrhne v buňku
Kosmonaut na oběžné dráze ale žádný magnetický
rakovinnou.
deštník k dispozici nemá.
Hlásí se dobrovolník?
Astronauté bývají při pobytu v kosmu vystave-
v Brookhavenu. Svazek vysoce energetických protonů dosáhne v určitém místě průřezu 60 cm, takže
Edita Dufková
,,WWW
Zdrojový článek NASA
ni „chronické expozici“. Jejich těla dlouhodobě
science.nasa.gov/headlines/y2009/03jun_
dostávají trochu vyšší dávky záření než na zemském
fakeastronaut.htm
Vliv sluneční erupce na kosmonautovo tělo je třeba
povrchu. Buňky jejich těl mají dost času opravit
ověřit ještě před tím, než budou kosmonauti vysláni
případná poškození a proto nejsou současní doby-
Chcete vědět, jestli je vhodný čas na kosmic-
vstříc zuřícím protonům. Pokud možno by neměl
vatelé kosmu nijak vážně ohroženi.
kou vycházku?
být testován na živém člověku. Jako dobrovol-
Oproti „chronické expozici“ stojí expozice „akutní“,
www.spaceweather.com
ník se nabídl Matrjoška (Matroshka) z Evropské
kdy tělo krátkodobě, během několika minut, obdrží
kosmické agentury ESA. Se svým kamarádem Fredem
silnou dávku záření. Zde může být poškození buněč-
Sluneční observatoř SOHO
z NASA již několikrát navštívil oběžnou dráhu Země
né DNA natolik silné, že se je už nepodaří napravit.
sohowww.nascom.nasa.gov
a kosmickou stanici ISS. Nyní bude vystaven radiaci
simulující slavnou erupci z roku 1972.
Matrjoška
Matrjoška samo sebou není živá bytost, ale gumové
18
Simulovat tento problém bude Vesmírná ozařovací
laboratoř NASA (NASAs Space Radiation Lab)
Na době expozice přitom velmi záleží, dávka
záření obdržená během několika minut může být
Ozařovací laboratoř Space Radiation Lab
mnohem nebezpečnější, než stejná dávka obdržená
www.c-ad.bnl.gov/esfd/nsrl
během jednoho měsíce.
torzo prošpikované detektory radiace. Materiál, ze
Erupce z roku 1972
kterého je vyroben, věrně simuluje stínící účinek
Na první pohled by se zdálo, že sluneční erupce bude
Co je to sluneční erupce
hesperia.gsfc.nasa.gov/sftheory/flare.htm
Září 2009
Choboti a roboti
33Astronaut
33Ozařovací laboratoř Space Radiation Lab
v Brookhavenu (zdroj NASA)
Už před patnácti lety si roboti vybojovali ono životné měkké „i“ na konci,
když úspěšně zvládli Turingův test. Od té doby se každoročně konají
soutěže, v nichž už ale vůbec nevystupují lidé. Vždy dva a dva roboti se
utkávají v Turingově testu – a zpravidla vyzyvatel poráží loňského vítěze,
donutí ho uznat, že měl za soupeře někoho, koho považuje za člověka.
Roboti tak začali pracovat jako dokonalé sekretářky,
kombinací reklamy a chuti. Přestože sommelierské
řídí dopravu, prodávají bílou techniku a vůbec je
příručky jsou plné takových obratů, jako „medová
najdeme jako dokonalé pomocníky všude, kde se
chuť s náznaky brusinek“, ve skutečnosti je umění
vyžaduje postřeh, paměť a precizní výkon.
vyškolit dobré víno založeno na pečlivosti a čistotě,
Lidé se snaží zavádět roboty nejrůznějším způso33Sluneční erupce z roku 1972 zvaná „mořský koník“
zdaleka nedosahovaly kvalit jejich lidských kolegů,
směrem, velkým lákadlem a výzvou pro konstruktéry
ale byly jiné. A tak se lidé a roboti doplňovali
a vývojáře staly všechny obory, ve kterých se uplat-
a výsledkem byla vína, která se brzy stala pojmem,
ňuje chuť a čich.
a jejich výroba vzorem pro ostatní vinařské oblasti.
První roboti – kuchaři byli jedlíkům spíše k smíchu
než k požitku. Jenže každý, kdo si zvykl používat při
vaření recepty, potvrdí, že to jsou z větší části algoritmy, předpisy, které lze do určité míry mechanicky
Jako poslední zaváděli roboty, jak jinak, francouzští
vinaři, hrdí na své tradice.
Francie je také zemí, která je proslavená výrobou
voňavek. A to byla ta největší výzva pro robotiky.
provádět. Brzy se roboti stali vyhledávanými pracanty
Stovky variant receptorů a nejlepší umělé inteligence,
ve veřejném stravování, všude tam, kde bylo třeba
které kdy byly vytvořeny, se pustily do úkolu, který
připravovat velké objemy standardizovaných jídel.
ale, jak se nakonec ukázalo, byl nad jejich síly.
Jejich chuťové receptory byly sice jednoduché, ale
Vonné esence totiž nejsou ve skutečnosti zdaleka jen
stačily pro to, aby jídla nebyla přesolená a připálená.
o vůni: jsou tu také naše mozky, které si s informa-
První krok tedy byl učiněn, a začal dlouhý proces
33Opravdu velkÁ sluneční erupce
a to jsou domény robotů. Jejich chuť a čich sice
bem. V posledních pěti letech se nejdiskutovanějším
cí o ní hrají. A tohle roboti nedokázali. Tentokrát
zdokonalování receptorů, cesta plná úskalí, omylů
vyhráli choboti – lidé s mimořádně vyvinutým čichem
i úspěchů. Kalifornští vinaři, obhospodařující největší
a citem pro vůně, lidé, pro které je nos nejdůležitěj-
vinařskou oblast na světě, vždy hledali nové a nové
ším nástrojem pro poznávání světa.
cesty, jak zvýšit zisk. A u vína to je možné jedině
Pagi
19
třípól | www.tretipol.cz
33Sir Ernest Rutherford (1871–1937)
Jak se hledá
jádro atomu
Nejprve začali lidé myšlenkovým
experimentem – řecký filozof
Démokritos uvažoval, že když
dělíme hmotu na kousky, ty
zase na menší kousky a tak dále,
musíme narazit na částečku, která
už nejde dělit. Podle toho ji také
nazval a-tomos (ne-dělitelný).
Představoval si atomy jako částečky
různých tvarů, které se liší barvou,
tvrdostí atd. a vlastnosti různých
látek vysvětloval tím, že částečky
svým tvarem do sebe různě
zapadají.
,Otázka pro vás
O co se to tedy praštíme, když uhodíme
do stolu? Vždyť ten stůl z atomů je samý
prázdný prostor!
(Kdo nejrychleji správně odpoví na
[email protected], dostane dárek.)
Nechtěli byste zhotovit do školního fyzikálního
začít s experimentováním. Podrobnosti o sestavě
kabinetu (nebo jen tak pro pobavení) jedno-
najdete na obrázcích.
duchou a přitom užitečnou učební pomůcku?
Letící částici alfa nahrazuje kulička spouštěná
Jestliže ano, pusťte se do výroby „kuličkového“
z různých míst rampy. Spustíte-li ji na okraji rampy,
modelu Rutherfordova pokusu. Částici alfa v něm
kutálí se po přímce. Kulička spuštěná poblíž středu
bude představovat malá plastová nebo ocelová
rampy „zasáhne“ stěnu kužele (tj. jádro atomu)
kulička. Elektrostatické odpuzování částic jádrem
a odchýlí se od původního směru. Odchylka je tím
je znázorněno šikmými stěnami malého kužele.
větší, čím blíž ke středu kužele kulička směřuje. Při
Z kladívkového papíru vystřihněte kruh o po-
„zásahu“ do středu kužele se dokonce vrací zpět.
loměru 2,5 cm, prostřihněte ho a vyznačte na
Prostě – kulička se chová podobně jako částice alfa
kruhu úhel asi 40° od prostřihu. Prostřih přilepte
ve slavném Rutherfordově experimentu. Celou sesta-
tak, aby splýval s vyznačeným úhlem a vytvořte
vu můžete shora zakrýt, aby byla vidět jen „rampa“,
z kruhu plochý kužel. Na podložku použijte tma-
ze které kulička startuje, a cíl, kudy vyběhne,
vý karton o rozměrech asi 18×30 cm. Na jedné
a budete na tom stejně jako Rutherford, který také
kratší straně vytvarujte šikmou startovací rampu
do atomu neviděl...
a doprostřed pečlivě přilepte kužel – atomové
(JaK)
jádro. Tím je model v podstatě hotov a můžete
Velikost atomu
,Atom je tak malinký, že na délku jednoho
milimetru by se jich vešlo 10 milionů.
,Jádro atomu je tak malinké, že na jeden
průměr atomu by se jich vešlo 100 tisíc.
,Kdyby jádro atomu bylo velké jako zrnko
33Model Rutherfordova pokusu s detailem
vytvoření papírového kužele
33Změna směru pohybu závisí na vzdálenosti dráhy
částice jádra
A. velmi daleko – žádné odchýlení C. blízko – značné odchýlení
B. daleko – jen mírné odchýlení
D. přímo proti jádru – návrat zpět
20
máku a položili jste ho doprostřed fotbalového hřiště, elektrony by ho sledovaly z tribun.
,Z tohoto pohledu se nám jeví hmota jako
značně děravá!
Září 2009