3polprosinec2014. - Hratky-s

WWW.TRETIPOL.CZ
TŘÍPÓL | prosinec 2014
Sedmý elektronický ročník | Časopis pro studenty | Zdarma
MAGAZÍN PLNÝ POZITIVNÍ ENERGIE
TŘÍPÓL
POD
STROMEČEK
SKIN MONITORUJE VEVERKY
JAK SE ROZEBÍRÁ JADERNÁ PONORKA
VE SVĚTĚ ČÁSTIC
ČÍM UDĚLAT RADOST POD STROMEČKEM?
TÉMA ČÍSLA
třípól | www.tretipol.cz
OBSAH
Nobelista na dosah
2 Nobelista na dosah
3 Čím udělat radost pod stromečkem?
4 Domácí blázen aneb miláček žen
4 Jak se rozebírá jaderná ponorka
5 Elektrostatické elektromotory
6 Jak Endeavour neodstartoval
8 Historie a budoucnost optoelektroniky
10 SKIN monitoruje veverky
12 Palo Verde – obří elektrárna v poušti
13 Americká sluneční elektrárna
jako záložní zdroj energie
14 Pára na cestách
14 Chcete si prohlédnout elektrárny ČEZ
a nevytáhnout paty z domu?
15 Ve světě částic
3Robert W. Wilson na ČVUT Praha
Počátkem letošního listopadu měli studen-
nastoupil v roce 1963 do Bellových telefonních
ti dejvické techniky jedinečnou příležitost
laboratoří v Holmdelu, New Jersey, aby se stal
setkat se s nositelem Nobelovy ceny za fyziku
vedle Arno Allana Penziase druhým rádiovým as­
Robertem W. Wilsonem. Objevitel vesmírného
tronomem. Jenže společnost Bell záhy usoudila,
šumu dokazujícího teorii velkého třesku byl už
že si kvůli rozpočtovým škrtům může dovolit jen
čtvrtým nobelistou, jehož přednášky na ČVUT
jednoho radioastronoma, a nabídla oběma po­
umožnila firma Honeywell; ta tak chce inspiro-
loviční pracovní úvazky. Oba přijali. Pokračovali
vat mladé lidi ke studiu a kariéře v oblasti vědy
tak v pozorování rádiových vln přicházejících
a inženýrství.
z Mléčné dráhy, k čemuž používali pokročilý
radioteleskop.
20 Nevěřící Tomáš
SOUTĚŽ
Na otázku podzimního vydání Třípólu „Jaké
elektrárny v zemích EU vyrábějí nejlevnější
elektřinu – jsou to uhelné elektrárny, jaderné
nebo vodní elektrárny?“ jako první odpově­
děla Petra Vaníčková z Liberce. Správně nám
napsala, že jde o jaderné elektrárny.
Výherci blahopřejeme a posíláme slíbený
dárek. A jak zní nová soutěžní otázka prosin­
cového vydání Třípólu? Napište nám, co je
zdrojem energie ve fúzním reaktoru. Je to
štěpení jader těžkých prvků, slučování jader
lehkých prvků, nebo chemická reakce?
Své odpovědi posílejte do konce února 2015
na: [email protected]
Usměvavý nobelovský laureát v Praze doporučil
studentům, aby si dokonale osvojili zásadní discip­
Kdo to tu ruší?
líny, jakými jsou matematika, fyzika, chemie, bio­
Při práci na novém typu antény v Holmdelu
logie a výpočetní technika, a dodal: „Teprve poté
registrovali v atmosféře konzistentní zdroj rušení,
se specializujte na určitou oblast. Stěžejní znalosti
výborně využijete v jakémkoli oboru a i nadále je
budete rozvíjet.“
Během dvoudenní návštěvy si Robert W. Wilson
prohlédl univerzitní laboratoře, diskutoval se
studenty a sešel se také s pedagogy. V kolokviu na
téma Kosmické reliktní záření a současná kosmolo­
gie se věnoval měření kosmického reliktního záření
a přednášku uzavřel diskusí o nedávných výsledcích
získaných v rámci projektu BICEP2, které, pokud se
potvrdí, budou mít dopad na teorii gravitace.
který nedokázali vysvětlit. Snažili se odstranit
Začátky kariéry
všechny možné zdroje rušení. Šum ze všech směrů
ale trval. Jakmile vyloučili možný mechanický
problém nebo odraz pozemního vysílání, uvědo­
mili si, že stojí u objevu nového zdroje šumu na
pozadí, což další výzkum potvrdil. Přesně před 50
lety, v roce 1964, tak učinili objev kosmického
reliktního záření, které zůstává tichým, ale konzi­
stentním pozůstatkem velkého třesku, z něhož se
před 15 miliardami let zrodil vesmír. A nikoho asi
nepřekvapí, že vzápětí Penziasovi i Wilsonovi zase
zaměstnavatel vrátil plné úvazky. Za svůj společný
objev získali v roce 1978 Nobelovu cenu a v roce
Jako mladík se Wilson zajímal o elektroniku
1997 pak medaili Henryho Drapera od americké
a rádiové vysílání. Poté, co vystudoval CalTech,
Národní akademie věd.
pracoval v Owens Valley Radio Observatory, než
Marina Hužvárová
TŘÍPÓL | 4/2014, sedmý elektronický ročník | časopis pro studenty | zdarma | součást vzdělávacího programu Svět energie | pro ČEZ, a. s.,
vydává: Cinemax, s. r. o. | redakční rada: Šárka Beránková, Jan Obdržálek, Lukáš Rytíř, Jan Píšala, Edita Bromová
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
Prosinec 2014
,,Trash Made
Čím udělat
radost pod
stromečkem?
Neziskový projekt Trash Made byl poprvé
představen veřejnosti na Designbloku
v roce 2009. Od té doby již jeho předměty
posbíraly řadu nominací na Ceny Czech
Grand Design. Projekt zaštiťuje společnost
REMA Systém, která se zabývá sběrem
a recyklací vysloužilých elektrozaříze­
ní. Výrobu pomáhají realizovat klienti
několika chráněných dílen, kteří mají díky
Trash Made možnost uplatnit a rozvinout
svou zručnost. Výrobky Trash Made jsou
Do Vánoc zbývá relativně dost času, přesto řada z nás již intenzivně
přemýšlí co dát svým blízkým pod stromeček. Jsou mezi námi i tací,
kteří začínají dárky nakupovat už na jaře. A činí dobře – odpustí si
předvánoční stres a mohou si naplno užít sváteční pohody. Pokud
jde o dárky nejen hezké, ale i ekologicky ohleduplné, pak z takových
netradičních vánočních dárků mohou mít radost především nadšenci
pro techniku, elektro a počítače. Zejména jim přinášíme několik tipů.
V
období okolo Vánoc a Nového roku se na
a proto lze za zajímavou skupinu ekologických
celém světě každoročně výrazně zvyšuje
dárků v současnosti považovat eko kosmetiku.
produkce odpadů. Podle studie Skrytá cena
Tyto výrobky udělají radost nejen ženám, ale
Vánoc (The Hidden Cost of Christmas), kterou
i mužům a dětem. Eko kosmetika totiž obsahuje
vypracoval Australský fond na ochranu přírody
účinné látky získané z rostlin z eko-biologického
(ACF) v prosinci 2004, za sebou výraznou stopu
zemědělství. Při výrobě ekologických kosmetických
zanechaly například dárky v podobě moderní elek­
produktů se navíc klade důraz na energetickou
troniky. Při jejich výrobě se do atmosféry uvolnilo
šetrnost všech procesů včetně systému sběru
780 tisíc tun emisí. Nad alternativním řešením,
a třídění odpadů. Ekologickým dárkem může být
které představují například ekologické dárky, by se
i předplatné nákupů v prodejnách zdravé výživy či
však měli zamýšlet nejen Australané.
nákup Fair Trade zboží, jako je káva, čaj, čokoláda
Originální doplňky a šperky
z elektroodpadu pro všechny
být zrecyklovány nebo trvale zničeny.
Kolekci tvoří originální šperky a módní
a bytové doplňky. Více fotografií šperků
a doplňků Trash Made najdete na adrese
www.trashmade.cz.
3Tip
3 pro muže
využívání a vykořisťování osob a s ohledem na ži­
votní prostředí. Suroviny pocházejí většinou z roz­
vojových zemí, jejich výkup odpovídá zásadám
a módních a bytových doplňků vyrobená z vyslou­
trvale udržitelného rozvoje, s garancí výkupních
žilých elektrozařízení. Tyto doplňky jsou například
cen s přiměřeným ziskem.
„Vzhledem k tomu, že se na jejich výrobě podílejí
klienti několika chráněných dílen, jejich zakoupením
firmy podpoří nejen životní prostředí, ale i fungo­
vání a provoz těchto dílen,“ vysvětluje Adéla Zi­
máčková koordinátorka projektu Trash Made, v rámci
kterého vznikají výrobky z recyklovaných materiálů
vyřazených elektrospotřebičů. Prohlédnout jste si
je mohli na listopadové přehlídce Prague Design
Week. Letošní novinkou jsou například náušnice
ze slaboproudých drátků. Kromě toho může ženy
zaujmout množství náhrdelníků, prstenů či broží.
Zatímco pro muže jsou vhodným dárkem například
manžetové knoflíčky nebo kapesní nožík, pro ob­
chodní partnery lze vybrat dárek z kolekce bytových
doplňků a světel.
jednou byly použity a původně měly
produktů probíhá v souladu s lidskými právy, bez
ekologickým dárkem kolekce originálních šperků
ných částí počítačů.
Jsou z materiálů a součástek, které už
či drobné cukrovinky. Produkce i distribuce těchto
Pro milovníky originality může být určitě ideálním
vytvořeny z tlačítek telefonních budek nebo z růz­
designové předměty s vlastním příběhem.
Zápisník ze staré haleny či pero
z PET lahví jsou in
3Tip
3 pro ženy
Chceme-li se chovat tzv. společensky odpovědně,
měli bychom volit dárky z přírodních či recyklo­
vaných materiálů. Vybírat si lze z předmětů ze
dřeva, organické bavlny nebo recyklovaného skla
či papíru. Nápadité jsou i dárky „do práce“, jako
například stylový zápisník z recyklovaného papíru,
jehož svrchní desku tvoří fólie, která bývala ukryta
pod tlačítky počítačových kláves. Překvapit můžete
i ručně vyrobeným zápisníkem ze staré potahové
látky a haleny nebo kuličkovým perem z recy­
klovaných PET lahví či z recyklovaného papíru
a rozložitelného bioplastu. Vhodným doplňkem do
kancelářské výbavy může být dokonce sešívačka
a děrovačka z rozložitelného bioplastu.
(red)
Eko kosmetiku a Fair Trade zboží
ocení každý
Kontakt:
Stále více lidí v posledních letech propaguje
Lenka Rudišová, LESENSKY.CZ s.r.o., tel.: +420 777 399 005,
zdravý životní styl s odkazem na návrat k přírodě,
e-mail: [email protected], Navrátilova 224/1, 616 00 Brno.
3Tip
3 pro každého
3
třípól | www.tretipol.cz
Domácí blázen
aneb miláček žen
Když Karel Čapek ve své světoznámé hře RUR poprvé
použil slovo robot, určitě netušil, že jen o pár desítek let
později bude zjednodušená verze jeho hlavních hrdinů
pomáhat skoro v každé kuchyni. Málokdo ví, že se prvnímu
tuzemskému kuchyňskému robotu prý říkalo „domácí
blázen – miláček žen“.
O
bčas je zajímavé vrátit se do historie – osla­
vé skupiny konstruktérů Zbrojovky se neustále zabý­
vu slibovaného a v „pětiletkách“ budovaného
vají novinkami. Proto nikoho nepřekvapí přístroj,
pokroku předvedl před 66 lety článek v týde­
3Jeden
3
ze stovek kuchyňských robotů
zvaný zbrojováky „domácí blázen - miláček žen“,
a leští okna, parkety, příbory - prostě dělá vše, co
níku pro kulturu a politiku TVORBA, který vydával
oficiálním jménem „univerzální kuchyňský strojek
je z domácích prací nejméně příjemné.“
Ústřední výbor Komunistické strany Československa.
ROBOT“. Stane se nepochybně miláčkem všech žen,
Autorkou reportáže o vývoji a zahájení výroby naše­
byť i poněkud nákladným, neboť stojí 8 300 Kčs.
nosti nebyl zhotoven jen tak. Pracovala na něm dva
ho prvního kuchyňského robota byla nadějná tehdy
Ale stojí za to!“
roky konstruktérská skupina, vedená konstruktérem
22letá redaktorka Rudého práva Lenka Hašková.
V Rudém právu jsme se mohli dočíst také to, že:
A do třetice dobový citát: „Tento zázrak v domác­
Sedláčkem, než se mohl pochlubit svou dokona­
„Elektricky poháněný strojek má 16 kusů dalšího
lostí a všestranností. Mnoho hospodyněk si již
příslušenství, kterého se používá k různým úkonům.
šetří a snad budou mít to štěstí, že bude dostatek
„Dávno se v brněnské Zbrojovce nemontují jen
Tak je možno na strojku šlehat, třít a hníst těsto
materiálu a strojek hned dostanou.“
zbraně. Místo pušek vyrábějí zbrojováci psací stroje,
a protlaky, šlehat smetanu, mlít maso a zeleninu,
místo revolverů si vymysleli domácího robota
strouhat a krouhat, mlít mák, lisovat ovoce, na
Mlýnek na mák se ke strojku přidává jenom u nás
k ulehčení práce žen v domácnosti, místo kulometů
strojku je možno dělat zmrzlinu, mlít cukr a koření,
a pro Ukrajinu, jinde mák neznají. Největší poptáv­
rachotí na polích jejich traktory - Zetory. Česká
míchat povidla, brousit nože, strojek může sloužit
ka je po škrabači brambor.“
hloubavost se nezastaví před ničím. A tak jednotli­
jako vývěva a čerpadlo, škrabe brambory, čistí
Miláček žen za 8 300 Kčs
A na závěr: „Největší zájem o robota má SSSR.
Bohumil Tesařík
Jak se rozebírá
jaderná ponorka
Rusko modernizuje jaderný ponorkový arsenál a my můžeme jen
hádat, proč. V každém případě je zajímavé, že uvolnilo fotografie, jak se
likviduje stará vysloužilá ponorka.
Vysloužilého podvodního obra přitáhli do pří­
stavu Vladivostok na Dálném východě v roce
2009. Na součástky ho rozeberou v závodě Zvezda.
O jak masivní a složité dílo jde si uvědomíme tepr­
ve tehdy, když uvidíme břichaté tělo ponorky nad
hladinou. Jak se asi v takové ponorce žije, můžeme
z průřezu trupu jen odhadovat.
Délkou 107 metrů ponorka přesáhne fotbalový
stadion. Nejprve se od přední sekce, kde jsou zbraňové
systémy a kajuty, oddělí zadní část s jaderným reakto­
rem a strojovnou. Použité jaderné palivo a aktivované
části zařízení se zlikvidují jako jaderný odpad. Celá
akce je časově a hlavně finančně náročná – likvidace
starých ponorek a jejich náhrada moderními přijde
Rusko odhadem na 2,2 miliardy dolarů. (red)
Převzato z článku: www.businessinsider.com.au/how-russia-­
3Ponorka
3
na suchu (foto: Yuri Maltsev/Reuters)
4
dismantles-its-old-nuclear-subs-2014-10
Prosinec 2014
3Nejnovější
3
diskové provedení Ludoisova
elektrostatického elektromotoru (foto UWM)
Elektrostatické
elektromotory
Z
dynam na výrobu elektrického proudu se
se střídajících odpudivých a přitažlivých sil měnících
elektromotor použitelný v praxi zrodil až
se nábojů na vinutí či elektrodách obou kotoučů.
roku 1873, kdy belgičtí inženýři L. Fontaine
Klíčovou roli hraje elektronika, ovládající vysokona­
a Z. Gramme na výstavě ve Vídni zavedli omylem
proud do dynama, které se roztočilo. Další vývoj
pěťové a vysokofrekvenční napájení obou kotoučů.
Aby urychlil vývoj v této oblasti, založil Ludois
elektromotorů ovlivnil zejména T. A. Edison, který
při Wisconsinské univerzitě společnost Startup
dal přednost stejnosměrnému proudu, a Nikola
C-Motive Technologies. Podle vývojového programu
Tesla, který patentoval elektromotor napájený
mají být elektrostatické motory ve srovnání
střídavým vícefázovým proudem. Bez ohledu na to,
s jakýmikoliv klasickými indukčními elektromotory
zda jde o motory komutátorové či bezkomutátoro­
lehčí, levnější, snadněji regulovatelné, a vyžadují
vé, synchronní či asynchronní, k roztočení rotorů
minimální údržbu.
dochází vzájemným působením magnetickým polí
proudem napájeného vinutí, případně magnetického
Angažují se i Japonci
pole přirozených magnetických pólů.
Krátce po zveřejnění se ukázalo, že elektrostatické
Roztočit rotor motoru
elektrostatickou silou
které by našly nejširší využití např. v pohonu elek­
trického ručního nářadí, ventilátorů, robotů, servo­
pohonů apod., vyvíjí i japonská společnost SHINSEI
rotor motoru přímo elektrostatickou silou, jakou
CORP. Rotor i stator jsou vybaveny tyčinkovými
se mezi sebou odpuzují náboje plus a minus. O to
elektrodami, napájenými vysokofrekvenčním vysoko­
se pokoušel už sám Benjamin Franklin. Vzorem je
napěťovým konvertorem. Dráhy rotujících elektrod
i sama příroda využívající takový princip v živých
se při otáčení navzájem těsně míjejí. Společnost již
buňkách už od doby jejich vzniku, tedy nejméně
zahájila výrobu elektrostatických motorů ESM65-TR1
3,5 miliardy let. Dan Ludois se k němu vrací právě
s výkonem 100 W, jejichž hmotnost se pohybuje
jen v oblasti malých, lépe řečeno miniaturních
kolem 200 gramů při účinnosti až 95 %! K rychlému
elektromotorků o výkonu v řádu mikrowattů,
vývoji a zavedení elektrostatických elektromotorů
popř. wattů, jaké dnes pohánějí ventilátory chladící
přispěje zejména jednoduchá konstrukce, kterou, jak
čipy mikroelektronických přístrojů zejména pře­
ukazují poslední zprávy americké Mc.Afee Labs, do­
nosných počítačů, tabletů, mikrotiskáren, měřicích
káží nejnovější tiskárny 3 D bez pracné montáže „vy­
přístrojů a nanotechniky vůbec.
tisknout“ z plastů a hliníku. Jako zajímavou hračku
3„Tištěný“
3
3D printed AtmoMotor“ lze pohánět
anténou přijímaným elektrostatickým nábojem
(foto LaserShaker)
„Electrostatic Motor from Scrap“ je nejnověji nabízí
i společnost Toy-Horseshoe v katalogu Amazon.
Základem Ludoisova elektrostatického motoru jsou
Video
dva tenké hliníkové kotouče oddělené jen tou
Jak funguje elektrostatický „tištěný“ elektromo­
nejtenčí vzduchovou mezerou. Jeden z nich je pevný
tor najdete na videu You Tube na webové adrese:
(stojící), druhý protilehlý je na hřídeli odvádějícím
„3D printed AtmoMotor HV Atmospheric Motor“.
mechanický výkon ze vzájemného působení rychle
3Nejjednodušší
3
„hračkový“ stavebnicový elektrostatický elektromotor používá ocelové hřebíky
jako elektrody (foto Amazon)
elektromotory větších výkonů okolo 100 W a více,
Fyzikálně však existuje i jiná možnost – roztočit
Princip elektrostatického
motoru Dana Ludoise
Když profesor Dan Ludois
z americké Univerzity of
Wisconsin-Madison vloni
představil novinářům
elektromotor, který se obejde bez
magnetů a elektromagnetického
pole, nebylo zpočátku jasné, zda
jde o revoluční vynález nebo
jen o reklamní tah. Více než
stovka miliard malých a velkých
elektromotorů na světě –
malým ventilátorem počínaje
a elektrickými lokomotivami nebo
válcovacími tratěmi v ocelárnách
konče – je totiž založena na
elektromagnetizmu z třicátých
let osmnáctého století, na
jehož objasnění jsou podepsáni
Benjamin Franklin, Michael
Faraday a Humphrey Davy.
Jan Tůma
3Univerzální
3
elektromotory jsou zaplněny měděným vinutím a jádry elektromagnetů, bez kterých
se elektrostatický motor obejde (foto autor)
5
třípól | www.tretipol.cz
Jak Endeavour
neodstartoval
Představte si, že jste začínající
A taky vyprávěla!
Píše se 18. srpen 1994 a v Kennedyho kosmickém
astronaut a chystáte se na svou
středisku na Floridě – „výsostný“ kosmodrom
první misi. I přes měsíce a měsíce
NASA, oddělený řekou od slavného mysu Canaveral;
tvrdého výcviku asi budete
startovaly odsud výpravy k Měsíci a později právě
pekelně nervózní. A co teprve když raketoplány – pomalinku končí letní noc. Ráno,
se na palubě vašeho raketoplánu
ještě za tmy, nastoupilo šest astronautů do kokpitu
raketoplánu Endeavour, který měl zanedlouho zahá­
vyskytne po zážehu motorů před
startem závažná závada? Posádka jit asi desetidenní kosmický let s cílem zmapovat
planetu Země pomocí radaru (opět jeden z mnoha
sedmého letu raketoplánu
benefitů kosmického programu pro obyvatelstvo
Endeavour by mohla vyprávět.
naší planety). Odvážná posádka se „nasoukala“
3Instalace
3
motorů SSME na spodní část letounu se
před každým startem opakovala (foto: Wikipedia)
Tom s Jeffem tedy hráli „kámen, nůžky, papír“.
Čas se pro posádku uvnitř zajisté neúnosně vlekl –
pro dva lidi na palubě šlo o jejich první cestu
do vesmíru – nicméně ubíhal a nad floridskými
břehy Atlantiku začalo svítat. Start měl proběh­
nout v 06:54 místního času. U nás už mělo být
po poledni.
Strat povolen, je to
na počítačích
Do vzletu zbývalo asi deset minut a posádka Endea­
vouru dostala potěšující zprávy: letová kontrola jim
na dvě paluby kokpitu stroje: čtyři včetně velitele
dává definitivní povolení letět! Počasí bylo dobré,
a pilota na letovou a dva na obytnou palubu,
systémy a náklad na palubě raketoplánu vykazovaly
ve slangu NASA na tzv. middeck.
normální hodnoty a letový ředitel Bob Sieck ještě
„Kámen, nůžky, papír“ dvě hodiny
před startem
6
3Výcvik
3
astronautů
na lanovce pro nouzové
opuštění z blízkosti
raketoplánu (foto: NASA)
stihl do éteru popřát mnoho štěstí.
Rozeběhly se finální minuty předstartovních
příprav a všechno šlapalo podle plánů. Životně dů­
Křesla na middecku patřila tentokrát Tomu Jonesovi
ležitý úkon v čase „té mínus 31 sekund“ – převzetí
a jeho kamarádovi Jeffu Wisoffovi. Po připoutání
řízení operace palubními počítači raketoplánu – se
do křesel a kontrole vybavení zažívali Tom s Jeffem
podařil také. Nyní to budou ony, kdo musí sledovat
trošku dlouhou chvíli, posádky totiž nastupovaly
a vyhodnocovat údaje z tisíců senzorů na palubě
do raketoplánů více než dvě hodiny před startem
raketoplánu a rozhodnout, zda skutečně letět. Jak
a téměř všechny přípravy ležely na bedrech astro­
se za chvilinku ukáže, rozhodnutí o osudu celé
nautů na letové palubě, odkud se raketoplán řídil.
posádky bylo opravdu na nich.
Prosinec 2014
Do startu zbývalo šest sekund a pod raketoplá­
Zákaz startu přišel včas
nem zaburácely jeho tři hlavní motory SSME,
Situace by byla neradostná i v případě, že by počí­
které při startu raketoplánu asi osm a půl minuty
tače raketoplánu vypnuly motory SSME, bez nichž
konzumovaly z oranžové vnější nádrže zhruba půl
nelze dosáhnout oběžné dráhy, jen o pár sekund
milionu litrů kapalného kyslíku a 1,5 milionu litrů
později. Tehdy by již totiž hořely dva boční pomoc­
kapalného vodíku.
né motory SRB, které spalují na rozdíl od SSME pev­
A počítače rozhodly
né palivo. To znamená, že tah SRB nelze regulovat
a už vůbec je nejde vypnout, musíte prostě čekat,
Jonesova žena Liz, jejich dvě děti i rodiny a blízcí
až shoří palivo ve spalovacích komorách. Posádka
ostatních astronautů vše sledovali ze střechy
raketoplánu Endeavour by musela v takovém případě
řídicího střediska startu několik kilometrů daleko.
prostě dvě minuty letět, než v motorech SRB dojde
Po zážehu motorů SSME mohli pod raketoplánem
palivo, poté odhodit je plus vnější nádrž a pokusit
pozorovat oranžové plameny z trysek a valící se
se o nouzové přistání zpět v Kennedyho kosmickém
dým, který ze startovací rampy odváděl speciální
středisku. Mimochodem, bylo to v programu americ­
příkop, jak motory v dalších vteřinách nabíhaly
kých raketoplánů popáté, kdy byl start odvolán již
na plný výkon. Náhle však zase pohasly a pod
po zážehu motorů. A v tomto případě k tomu došlo
raketoplánem bylo opět jen ticho a šero. Diváci
jen 1,9 vteřiny před startem.
kolem Kennedyho mysu byli určitě zmatení, když
„Taková situace znamená pro posádku skutečný
hodiny ukazovaly okamžik startu, ale žádný rake­
průšvih,“ píše Tom Jones ve své knize Skywalking.
toplán k nebi nevzlétnul, jen se nad jeho rampou
„Museli bychom letět s raketoplánem a připo­
vznášel oblak kouře z krátkého zážehu motorů.
jenou vnější nádrží do smyčky, pak pozpátku
Počítače na palubě Endeavouru zkrátka zjistily ně­
skrze spaliny z našich vlastních motorů rychlostí
jakou anomálii v chodu motorů a start vyhodnotily
Ma 5 a po odhození prázdné nádrže bychom se
jako nebezpečný.
snažili nouzově přistát… Dosud žádná posádka
V řídicím středisku se strhla překotná výměna
informací a ke kokpitu raketoplánu se opět
přisunulo přístupové rameno startovací rampy.
raketoplánu tohle ještě nemusela udělat a žádná
nechtěla být tou první.“
Naštěstí vše dopadlo tak, jak dopadlo, a astro­
Nyní letové kontrolory ani tak nezajímala příčina
nauti si mohli při opouštění Endeavouru jen utaho­
vypnutí motorů jako spíše senzory požáru v okolí
vat ze svého spolucestujícího Dana Bursche, který
raketoplánu. Již nejednou se stalo, že start
tohle za poslední rok zažil v různých raketoplánech
rakety založil na startovací základně malý požár.
už podruhé. „Nikdo se už nebude obtěžovat chodit
Bylo to však celkem jedno, raketa už byla pryč.
se kouknout na moje starty,“ stěžoval si Bursch.
Kdyby ovšem požár tentokrát založil krátký zážeh
motorů Endeavouru, mohly se plameny rozšířit až
Na vině teplota kyslíku
k milionům litrů vodíku a kyslíku, které od vnější­
Příliš vysoká teplota v turbo‑čerpadle tekutého
ho prostředí dělí jen tenká stěna nádrže. Následná
kyslíku do motoru SSME č. 3, která mohla za zrušení
exploze by měla jen těžko představitelnou sílu
startu, si vynutila odklad mise asi o šest neděl.
a posádka by neměla nejmenší šanci přežít. Kdyby
Když astronauti pár dnů před dalším pokusem
nyní senzory ohlásily požár na rampě, astronauti,
o start (30. září 1994) dorazili opět do Kennedyho
oblečení do oranžových kombinéz odolných vůči
centra, napadlo je, že jediný způsob, jak učinit
plamenům, by okamžitě museli opustit raketo­
start úspěšným, je přesvědčit raketoplán, že smolný
plán a buďto sjet rychlovýtahem do bunkru pod
Dan Bursch není na palubě. Ten tak musel vylézat
rampou či použít speciální lanovku pro rychlý
z letadla, které přivezlo posádku na kosmodrom,
odjezd do bezpečné vzdálenosti. Senzory požáru
v masce. A Endeavour přesvědčili!
naštěstí mlčely.
3Raketoplán
3
Endeavour na startovací rampě
(foto: NASA)
Vít Straka
3Posádka
3
mise STS-68 míří 30. září 1994 na startovací rampu (foto: AmericaSpace.com)
3Řídicí
3
středisko na Kennedyho mysu slaví úspěšné vypuštění raketoplánu (foto: NASA)
,,WWW
»» Volně převyprávěné pasáže z knihy
Skywalking astronauta Toma Jonese
www.americaspace.com/?p=32868
»» Kapitola Shuttle Abort History v Press
Kitu k misi STS-135
www.nasa.gov/pdf/566071main_135_
press_kit2.pdf (str. 120)
»» Mise STS-68 v Malé encyklopedii
kosmonautiky
mek.kosmo.cz/pil_lety/usa/sts/sts-68/
index.htm
»» Nouzové vypnutí motorů na youtube
www.youtube.com/watch?v=dcZWGxHzJ-k
7
třípól | www.tretipol.cz
Historie a budoucnost
optoelektroniky
Globální širokopásmové telekomunikační síti, která umí přenášet hovory,
televizní signál, data i internet, dnes slouží už více než půl miliardy kilometrů
tenoučkých optických vláken, vmontovaných do pozemních a podmořských
kabelů. První se začaly na dno moří pokládat právě před pětadvaceti lety.
Nobelovu cenu si optoelektronika vysloužila v roce 2009.
U
znávaný skotský vynálezce televize
J. L. Baird (1888–1946) se ve dvacátých
letech minulého století marně pokoušel
perspektivu v širokopásmových telekomunikacích.
Zmenšením průměru jádra pod 100 µm se tzv. gra­
konkurovat koaxiálním kabelům. K mimořádné­
mu rozšíření šířky přenosového pásma optických
dientní vlákna hodila nejen pro telefonii, ale i pro
vláken přispěl zejména vlnový multiplex (DWDM),
přenášet obraz kabelem spleteným z několika
přenos televizního signálu. Poprvé přenášela tele­
umožňující po jediném vláknu vysílat více signálů
stovek skleněných vláken. Zanevřel proto na fotony
vize těmito kabely do světa analogový signál roku
současně na různých vlnových délkách. Když lasery
a pustil se cestou elektronické televize.
1980 z Olympijských her v Lake Placid. Když pak
v roli vysílačů narazily na hranici zvyšování počtu
Bellovy laboratoře v USA začaly do vláken přidávat
záblesků nesoucích hovory i data, našlo se lepší
v plynné fázi oxid germaničitý, podařilo se pomocí
řešení: laserový paprsek se vysílá bez přerušování
V čem spočívala Bairdova chyba, zjistili vědci
tzv. pulzně‑kódované modulace (PCM) po jediném
a informaci do něj přenášejí modulátory z aktivních
teprve po druhé světové válce. Aby skleněná vlákna
vláknu přenášet až několik tisíc navzájem neruše­
polymerů o velikosti knoflíku od košile.
dokázala vést světlo na větší dálku, musejí se po­
ných hovorů současně. Na prvních experimentálních
vléci jiným materiálem s menším optickým indexem
optických kabelových trasách v britském Dorsetu
tzv. vláknové lasery, zabudované v roli zesilovačů
lomu, o který se do vlákna vpuštěný paprsek odráží.
a v Japonsku používané kabely snížily útlum dokon­
signálu přímo do vlákna. Na přelomu do 21. století
I když se tenká vlákna vyráběla ze zdánlivě nej­
ce k 0,5 dB na jeden kilometr.
dokázaly takto konstruované podmořské kabely
Ohnout světlo nejde jen tak
čistšího optického skla, disperzí světla docházelo
k beznadějnému útlumu signálů už po několika
desítkách metrů.
Ke skleněným vláknům se vědci vrátili až po roce
Možnosti a mezníky optické
komunikace
Přesně zformovanými (koherentními) paprsky laseru
Dalším úspěchem optoelektroniky se staly
s tzv. jednovidovými vlákny a s erbiovými zesilovači
přenášet data rychlostí 100 Gb/s, což odpovídá
jednomu milionu současně vedených hovorů.
A přenosové rekordy zdaleka nekončily.
1960, kdy Theodor Maimann roku 1960 vynalezl
nebo LED‑diody lze několika odlišnými metodami
Frauenhoferův institut v Německu čtyřfázovou
laser, jehož koherentní paprsky s fantastickou
nosný paprsek s hovorovými nebo datovými signály
modulací světelných pulzů přenosovou rychlostí
frekvencí 300 THz, vpuštěné do jednovidových
modulovat, a na přijímací straně demodulací
25 Tb/s v multiplexu 320 signálů s dvojí polarizací
skleněných vláken (tenoučké vlákno s jádrem
původní signál s minimálním zkreslením obnovit.
na trase dokázal roku 2006 po 240 km dlouhém
a obalem), nabízely až desetitisícinásobnou kapa­
Roku 1980 se začaly dařit přenosy na vzdálenost
vláknu přenést 30 milionů internetových přenosů,
citu přenosů oproti telekomunikacemi používaným
20 km, o pět let později již optické kabely začaly
nebo jednu miliardu stránek textu, popř. půl
rádioreleovým spojům. Ještě roku 1965 však vlákna
z údajně nejčistějšího křemičitého skla ztrácela při
přenosu na vzdálenost 20 metrů 99 % nasvíceného
3Podmořský
3
kabel EASS s dvojitou ochranou
čtveřice jednovidových vláken (foto: EASSy Cable)
světelného signálu!
Daří se snižovat útlum na jeden
kilometr
Příčinu odhalil v Londýně pracující čínský vědec
Dr. Ing. Charles Kao a spolu s G. Hockhamem ji
publikoval roku 1966 v rámci přelomové studie
v prestižním britském časopisu „Proceedings of
the Institution of Electrical Engineers“. Oba vědci
zjistili, že ve skle obsažené ionty tzv. přechodových
kovů (oxidy železa, mědi, niklu aj.) rozptylují signál
tak, že útlum se pohybuje okolo 1000 dB na jeden
kilometr. Na základě této zprávy se o tři roky poz­
ději podařilo světoznámé americké sklárně Corning
Glass – zavedením technologie výroby z prefor­
my tažených vláken s tisíckrát menším podílem
zmíněných škodlivých prvků – snížit útlum na jeden
kilometr pod 5 dB a otevřít tím skleněným vláknům
8
Prosinec 2014
miliardy telefonních hovorů současně. Rekord drží
dvanáctijádrový kabel japonské společnosti NTT,
schopný obousměrně přenášet až 818 Tb/s. Podle
časopisu LaserFocusWorld se její vývojáři během
následujících měsíců pokusí překročit přenoso­
vou rychlost až do oblasti petabitů (Pb/s), aby
do budoucna uspokojily neustále rostoucí nároky
uživatelů světové sítě www.
Podmořské optické kabely
po 25 letech
Hned první optický kabel TAT‑8, položený v letech
1988 až 2002 v délce 6 700 km mezi New Yorkem
a Francií, dokázal současně přenášet 40 tisíc
hovorů, tedy 10× více než poslední měděný
kabel. Do roku 2014 více než stovka podmoř­
ských optických kabelů dlouhých okolo 2 milionů
kilometrů, položených zejména společnostmi AT&T,
Alcatel‑Lucent, British Telecom, CANTAT, a japon­
skou NEC Corp., propojuje jako pavučina všechny
kontinenty páteřní optickou sítí.
Park kabelových lodí se neustále rozšiřuje
a modernizuje. Stočený kabel z obrovských cívek
spouštějí po záďových kladkách na dno do hloubky
až 5 km rychlostí okolo 10 km/h. Pomaleji se po­
stupuje v okolí břehů, na které je kabel zatahován
pomocí ukládacích pluhů a kladen asi metr hluboko
do dna. Proti poškození kotvami rybářských lodí
bývá podložen a pokrývá se betonovými deskami.
Na svých trasách se kabel na dně vede klikatě, aby
opravárenská loď mohla výjimečně poškozený úsek
pomocí kotvy vyzvednout na palubu a opravit.
Angažuje se Google
Podle nejnovější zprávy hodlá společnost Google
3Kabelová
3
loď Global Marine s 2500 tunami optického kabelu na lince z USA na Filipiny (foto: Global Marine Agency)
nákladem 300 mil. dolarů propojit do roku
2016 optickým „superkabelem“ FASTER s kapaci­
tou 60 Tb/s Spojené státy s Japonskem. Chce tak
globální páteřní kabelovou sítí zaručit vysokorych­
lostní internet 5 miliardám obyvatel naší planety.
Tento projekt však počítá se zavedením optických
linek z lokálních ústředen přímo do domácností.
Jan Tůma
3Globální
3
síť podmořských optických kabelů se uzavírá (foto: ABB)
Zdroje
Neustále aktualizovaný interaktivní přehled všech položených
telekomunikačních kabelů na světě najde zájemce na adrese
www.submarinecablemap.com
O historii a etapách vývoje telekomunikací pojednává podrobně
kniha autora Jana Tůmy: Budoucnost spojů, vyd. Nadas,1997.
7Konstrukce současné generace podmořských optických kabelů: 1 – PE-plášť, 2 a 4 – galvanizované
dráty, 3 až 5 nylon, 6 – polykarbonátová izolace,
7 – měděný plášť, 8 – silikátový gel jako ochrana,
9 – optická jednovidová vlákna
(foto: Apollo-high speed)
3Princip
3
šíření signálu různých vlnových délek
v optických kabelech (zdroj: Wikipedie)
9
SKIN
třípól | www.tretipol.cz
monitoruje
veverky
Tlaková nádoba jaderného reaktoru (dále TNR) je jedním ze zařízení, jehož dokonalý technický stav je nutný
nejen pro efektivní výrobu elektrické energie, ale hlavně pro bezpečnost celého reaktoru. Vyžaduje proto
dokonalý servis. Kontrol je celá řada. Mezi provozní či předprovozní kontroly vnitřního povrchu TNR typu
VVER patří kontroly ultrazvukem (UT), vířivými proudy (ET) nebo nepřímá metoda vizuální (VT) pomocí TV
kamer. To vše umožňuje manipulátor SKIN, který vyvinula a vyrobila ŠKODA JS a. s. (ŠJS). Stručně řečeno, SKIN
slouží pro nedestruktivní zkoušení tlakových nádob jaderných reaktorů z vnitřního povrchu. Jeho robustní
konstrukce umožňuje i přenášení modulů např. pro odběr vzorků, měření tvrdosti a opravy TNR.
V
roce 1982 byla tlaková nádoba reaktoru
Na druhou stranu radiálního vozu se montuje hlavi­
(TNR) typu VVER 440 2. bloku jaderné elek­
ce pro zkoušení ZM a rozhraní návaru a základního
trárny V‑1 (Jaslovské Bohunice, Slovensko)
materiálu TNR.
nedestruktivně zkoušena při provozní kontrole
zkoušení (VT) barevnými i černobílými televizními
povrchu systémem Škoda REACTORTEST TRC. Tím
kamerami. Sestává ze dvou naklápěcích jednotek
začala etapa automatizovaného zkoušení reaktorů
a výsuvné jednotky. TV kamery jsou schopny snímat
typu VVER, která ve ŠKODA JS trvá bez přerušení
v libovolném místě vnitřní povrch TNR pod proměn­
dodnes. Manipulátor SKIN se používá od roku 1992. ným úhlem z volitelné vzdálenosti.
Konstrukce SKIN umožňuje zkoušky VVER 440 i VVER 1000 Používané zkušební hlavice
umožňují: Hlavní manipulátor se montuje a zapojuje
»» zkoušení válcové části TNR ultrazvukem odrazo­
na montážním a přípravném pracovišti na podlaze
reaktorového sálu. Tam se také kompletně nastavují
pohybové jednotky s výjimkou polohy manipulátoru
v obvodovém směru TNR.
Na přírubě TNR je umístěna kruhová dráha (kolej­
nice) a kontrolní měrka se závěsem. Na kruhovou
dráhu se spouští úplně smontovaný a zapojený
hlavní manipulátor. Po kruhové dráze pojíždí rotační
rám obdélníkového tvaru. V jeho rozích jsou nohy
s pojezdovými koly, snímačem polohy a hnacím
3Obr.
3
1 Manipulátor SKIN na TNR typu VVER 440
technikou ToFD (2 sondy),
»» zkoušení válcových a rádiusových částí hrdel ul­
trazvukem odrazovou i difrakční technikou a víři­
vými proudy (maximálně 20 sond, z toho 16 sond
pro válcovou část a 4 sondy pro rádiusovou část),
»» zkoušení dna TNR ultrazvukem odrazovou techni­
kou a vířivými proudy (maximálně 6 sond).
Reaktor v přímém přenosu bylo možné použít manipulátor SKIN při zkoušení
Všechny čtyři zkušební hlavice doplňují televizní
reaktorů VVER 440 i VVER 1000. Konstrukce rotační­
kamery a příslušné osvětlovací prvky povrchu
ho rámu umožňuje použití manipulátoru i v případě,
pro kontrolu správné činnosti a také pro tzv. vše­
že se před provozní kontrolou TNR nepodaří vyjmout
obecné zkoušky nepřímou vizuální metodou (VT).
z příruby reaktoru všechny svorníky.
Další TV kamery jsou namontovány v hlavici pro
V ose rotačního rámu je obdélníkový otvor, jímž
zkoušení hrdel a také u hlavic pro zkoušení válcové
prochází teleskopický sloup. Tento sloup je složen
části TNR ultrazvukem (UT) a vířivými proudy (ET).
ze tří částí:
»» vodicího pevného sloupu, upevněného na rotační
Manipulátor je vyroben z korozně odolných mate­
riálů, převážně nerezavějící oceli.
Motory, snímače polohy a všechny další části
»» vnějšího teleskopického sloupu,
elektrické a elektronické výbavy jsou ve vodotěs­
»» vnitřního teleskopického sloupu.
ných pouzdrech, ve kterých se trvale udržuje vnitřní
Na spodním konci vnitřního sloupu je uchycena
příčná dráha, skládající se ze dvou profilů tvaru
přetlak vzduchem proti vnikání vody.
U, po jejichž spodních pásnicích pojíždějí kola
Další funkce radiálního vozu. Na obou čelech radiálního vozu jsou
Od roku 2004 je k dispozici i modul pro zkoušení
příruby pro upevnění zkušebních hlavic. Na jedné
dna TNR. Rotační pohyb zde zajišťuje rotační rám,
straně se montuje hlavice pro zkoušení obvodových
pro pohyb ve směru průměru TNR je použita lineární
svarů TNR nebo hlavice pro zkoušení válcových
kroková jednotka.
a rádiusových částí hrdel DN 500 (DN 850), nebo
10
vou technikou a vířivými proudy,
»» zkoušení válcové části TNR ultrazvukem difrakční
ústrojím. Nohy jsou radiálně nastavitelné, tak aby
rám,
3Obr.
3
2 Manipulace s manipulátorem SKIN na RS
JE typu VVER 440
Vedle příčné dráhy je hlavice pro detailní vizuální
poprvé automatizovaným způsobem z vnitřního
K automatizovanému pohybu ultrazvukových sond
hlavice pro zkoušení válcové části TNR ultrazvukem
po zkoušeném povrchu se při zkoušení obvodových
difrakční technikou ToFD (Time of Flight Diffraction).
svarů TNR využívá rotační rám a teleskopický sloup.
Prosinec 2014
Poloha rotačního rámu se odměřuje s rozlišením
0,01°, což u hladké válcové části TNR odpovídá
0,3 mm. Poloha sloupu má rozlišení 0,2 mm.
Posun zkušební hlavice se sondami po zkušebním
povrchu je meandrovitý, tj. umožňuje dva pohyby:
»» plynulý měřicí pohyb (tzv. trip) se současným
záznamem ultrazvukových dat a snímáním polohy;
tento pohyb je orientován po obvodu TNR,
tj. ve směru souřadnice „x“,
»» pohyb se snímáním pouze polohy (tzv. step)
s orientací ve směru osy TNR, tj. ve směru sou­
řadnice „y“.
Vzdálenost jednotlivých linií plynulého měřicího
pohybu („šířka kroku“) se liší podle prozvučovaných
oblastí TNR:
»» 5 (1) mm, tj. (5 ± 1) mm pro zkoušení rozhraní
ochranného austenitického návaru a základního
materiálu TNR a pro zkoušení válcových částí
hrdel DN 500 / DN 850,
»» 7 (1) mm pro zkoušení obvodových svaro­
3Obr.
3
3 Manipulátor SKIN na přípravném pracovišti RS JE typu VVER 1000
vých spojů o jmenovité tloušťce do 200 mm
a také pro zkoušení rádiusových částí hrdel
DN 500 / DN 850,
»» 10 (1) mm pro zkoušení obvodových svarových
spojů o jmenovité tloušťce přes 200 mm.
Všechny pohyby manipulátoru SKIN snímají sníma­
če polohy. Výchozí postavení každé pohybové jednot­
ky a koeficient přepočtu dílků ukazatelů na milimetry
se nastavují a kontrolují v průběhu montáže hlavního
manipulátoru a při výměně modulů. Výsledky cejcho­
vání poloh pohybových jednotek manipulátoru jsou
zaznamenávány do předepsaných protokolů.
Snímek manipulátoru SKIN je na obr. 1 až
obr. 4, jeho schémata jsou na obr. 5 a obr. 6.
Jan Vít
,,Zkušební systémy (manipulátory)
Pro automatizované nedestruktivní zkoušení TNR
typu VVER (PWR) z vnitřního povrchu se používají
dálkově ovládané systémy (manipulátory), které
3Obr.
3
4 Detail zkušební hlavice manipulátoru SKIN pro zkoušení válcové části TNR
umožňují kontrolu nejen válcové části TNR, ale
i hrdel, dna a v některých případech i příruby TNR.
Konstrukční provedení jednotlivých manipulátorů se
od sebe liší; dnes používané manipulátory můžeme
rozdělit do čtyř skupin:
»» manipulátor s výsuvným teleskopickým sloupem,
»» manipulátor s centrálním (pevným) sloupem,
»» manipulátor s decentrálním (excentrickým)
sloupem,
»» ponorka (ROV Remotely Operated underwa­
ter Vehicle) (o jedné jsme psali nedávno:
3pol.cz/1588-susi-robot).
3Obr.
3
9 MKS – celkový pohled na sestavený manipulátor
3Obr.
3
5
3Obr.
3
7
3Obr.
3
6
Schéma manipulátoru SKIN
Manipulátor MKS
Schéma manipulátoru SKIN
3Obr.
3
8
Manipulátor MKS
na TNR typu VVER1000
11
třípól | www.tretipol.cz
3Areál
3
Palo Verde v popředí s úpravnou vody
přicházející do pouště jako odpadní voda z měst
(zdroj: Arizona Public Service Company)
,,Licence jaderných reaktorů
Licence jaderných reaktorů na další roky
provozu posuzuje a žádosti obnovuje NRC
od roku 2 000. Původně se doba provozu
plánovala podle ekonomických měřítek jen
na amortizaci vložených prostředků. Ukazuje
se však, že jaderné reaktory jsou ve výborné
kondici a mohou být provozované mnohem
déle. K roku 2014 už má prodlouženou licenci
o dalších 20 let 72 amerických reaktorů,
všechny tři „pouštní“ reaktory Palo Verde
jsou mezi nimi.
Palo Verde
obří elektrárna v poušti
Pouštní jaderná elektrárna cca 55 km od Phoenixu, hlavního města Arizony, se jmenuje podle symbolu státu
Arizona – stromu Parkinsonia florida lidově zvaného „zelený kolík“, španělsky „palo verde“. Od roku 1985,
resp. 1987, jsou zde v provozu tři bloky PWR, dnes o výkonu 3 x 1310 MW. Reaktory od firmy Combuscion
Engineering jsou se dvěma parogenerátory a jedním turbogenerátorem umístěné v plnotlakých
kontejmentech. Zvláštostí této pouštní elektrárny je systém chlazení a vodní hospodářství vůbec.
P
alo Verde je největší elektrárnou Spojených
Příklad pro ostatní pouštní země
států z hlediska čisté produkce. Průměrná
O stavbě jaderných elektráren uvažují i země trpící
výroba 3,3 GW stačí pro zásobování 4 milionů
nedostatkem vody. Často je pro ně jaderná energe­
lidí elektřinou. Je také jedinou velkou jadernou
tika vítanou cestou jak nejen získat levně elektřinu,
elektrárnou na světě, která neleží u moře nebo
ale i pitnou vodu – odsolování mořské vody je ener­
velké řeky. Pro chlazení kondenzátorů nakupu­
geticky velmi náročné. Spojené Arabské Emiráty už
je odpadní vodu z města Phoenix se 3 miliony
jaderku staví, uvažuje o ní i Jordánsko, které ale má
obyvatel a od několika dalších měst. Pro ochlazení
k moři jen velmi omezený přístup. Inspiruje se právě
elektrárny o celkovém výkonu 3 940 MW je třeba
Arizonou a konzultuje systémy budoucího chlazení
více než 76 000 000 m³ vody ročně, za sekundu
s odborníky z Palo Verde. Uvažovaná jordánská
elektrárna spotřebuje 2,4 m3 vody. Pro chlazení
elektrárna 40 km severovýchodně od Ammánu by tak
s totálním odpařením se používají ventilátorové
mohla zužitkovat odpadní vodu z hlavního města
chladicí věže. Elektrárna neprodukuje žádnou
stejně, jako Palo Verde. ,,Elektrárna Palo Verde
Elektrárna Palo Verde za 5,9 miliard dolarů
se stavěla 12 let. Zaměstnává více než
2 000 stálých zaměstnanců a cca 1 000
příležitostných dodavatelů. Provozní ná­
klady elektrárny představují 1,33 centů na
kWh, což je méně než náklady na provoz
uhelné (2,26 centů za kWh) nebo plynové
elektrárny (4,54 centů za kWh) v daném
regionu. Ekonomický přínos elektrárny
pro ekonomiku Arizony činí 1,8 miliardy
dolarů ročně.
Marie Dufková
odpadní vodu, vše se odpaří do vzduchu – pouštní
teplota 20-45 oC zde dělá své. Zásobní bazény
o rozloze cca 40 akrů stačí na týden provozu. Pro
technologickou a pitnou vodu elektrárna využívá
několik vrtů.
Prodloužení provozní licence
Elektrárna nedávno získala od Národní regulační
komise (NRC, obdoba našeho SÚJB) licenci na
prodloužení provozu o 20 let, tj. celkem na 60 let.
3Schéma
3
vodního
hospodářství
JE Palo
Verde
(zdroj
Arizona
Public
Service
Company)
Podle pravidel NRC je to maximum. S tím je spojena
výměna parogenerátorů za novější a zvýšení
výkonu. Na jednom bloku jsou již parogenerátory
vyměněné a na dalších výměna začala. Oba paroge­
nerátory bloku se vyměnují najdenou během jedné
75denní odstávky. Výměnu realizuje 900 pracovníků
italské firmy Ansaldo.
12
Prosinec 2014
3Ozelenění
3
pouště pomocí zrcadel
Americká
sluneční elektrárna
jako záložní zdroj energie
fotovoltaické sluneční elektrárny plní podobně
Největší sluneční elektrárna na
jako uhelné a plynové elektrárny i funkci záložního
světě Solana se nachází 130 km
zdroje pro nespolehlivé sluneční a větrné elektrár­
jihozápadně od Phoenixu
ny s přetržitým provozem.
v Arizoně. Ročně vyprodukuje
Elektrárna s koncentrovanou sluneční energií CSP
900 GWh elektřiny, což stačí
(Concentrated solar power), jíž je také elektrár­
na Solana, může pracovat i v režimu základního
k zásobování 70 000 domovů.
Obklopuje ji koberec 3 000 zrcadel zatížení. Na rozdíl od slunečních palivových článků
totiž vyrábí tepelnou energii, kterou lze skladovat
a jako první v USA je přímo
mnohem efektivněji než elektřinu (nevyžaduje
propojena se systémem skladování přeměnu na jiné formy energie).
energie. Provoz zahájila v říjnu 2013
Solana bude prodávat
a může být předzvěstí budoucí
společnosti Arizona Public
energetické sítě bez emisí CO2.
Service
Princip
Tlustá potrubí připomínající tepny rozvádějí do
zrcadlového pole olej. Ten se zde přelévá do tenčích
Solana kupovat elektřinu po příštích třicet let.
Společnost Abengoa, která Solanu vybudovala
a provozuje ji, staví další, dokonce větší elektrárnu
tohoto typu. V globálním měřítku se má v dalších
třech letech výkon elektráren CSP zvýšit přibližně
dvojnásobně.
Bred Abert z APS si flexibility elektrárny Solana
velmi cení. V zimě začínají ranní špičky poptávky
po elektřině mezi šestou a sedmou hodinou, tedy
o hodinu až dvě před východem Slunce. Proto je
nutné, aby elektrárna skladovala energii přes noc.
Podle: Ha Hadsen: Distilled sunshine. New Scien­
tist, 2014, č. 2965, s. 22.
Zkrácený
překlad:
Václav Vaněk
Arizonská elektrárenská společnost Arizona Public
Další podrobnosti na: guntherportfolio.com/2013/01/abengoa-
Service (APS) již odsouhlasila, že bude z elektrárny
-solar-solana-generating-station-sortie
3Les
3 zrcadel
potrubí, která procházejí ohnisky zrcadlových žlabů
a absorbují teplo arizonského slunce, dokud teplota
oleje nedosáhne 400 stupňů Celsia. Potom se olej
vrací zpět do elektrárny, kde přehřívá vodní páru,
která roztáčí dvě turbíny o výkonu 140 MW.
V šesti velkých bílých nádržích s roztavenou solí
se uprostřed areálu může skladovat dostatečné
množství tepla, aby turbíny zvládly plný výkon
v provozu po dobu šesti hodin.
Záložní zdroj energie
Protože nádrže umožňují operátorovi sítě skla­
dovat energii, Solana tak na rozdíl od konvenční
13
třípól | www.tretipol.cz
Zpět do Anglie k Williamu
Murdochovi
Nakonec se tedy rozmach parních vozidel přece jen
odehrál v Anglii. Jedním z těch, kdo se o to vý­
znamně zasloužili, byl skotský inženýr a vynálezce
William Murdoch (v poangličtělé verzi Murdock).
William Murdoch se narodil roku 1754 v obci
Lugar ve východním Skotsku v rodině se sedmi
dětmi. Jeho otec, vysloužilý dělostřelec (což nám
připomíná Cugnota), tu byl nájemcem mlýna.
Celý život v továrně
Watt&Boulton
Ve škole vynikal mladý William zejména v ma­
tematice, k praktickým technickým znalostem
jej přivedl jeho otec, sám zdatný technik, což
ostatně bylo tehdy u mlynářů obvyklé. V roce
3Nicolas
3
Joseph Cugnot
1777 odešel 23letý Murdoch do Birminghamu,
3William
3
Murdoch
kde nastoupil do továrny na výrobu parních
Pára na cestách
Po svém zdokonalení se parní stroj přímo nabízel jako motor pro pohon
„vozů bez koní“. Velkým nepřítelem tohoto využití však byl překvapivě
především sám James Watt. A tak se cti být prvním, kdo postavil jezdící
parní vůz, nedostalo nikomu z Anglie, kolébky parního stroje, ale
Francouzi Cugnotovi, jehož 210. výročí úmrtí si letos připomínáme.
D
strojů Watt&Boulton. Zde pak setrval prakticky
celý život. V roce 1784 tu experimentoval s mo­
dely vysokotlakého parního stroje, ale na nátlak
Watta, který této myšlence nevěřil, pokusů zane­
chal. V roce 1799 tu vynalezl šoupátkový rozvod
páry, což znamenalo významné zlepšení účinnosti
parního stroje. Od roku 1784 se přes nepříznivý
názor Jamese Watta zabýval také využitím páry
v dopravě, zůstal však jen u modelů, k praktické­
mu řešení je nedotáhl.
K osobě Murdocha se váže jedna, byť nepo­
ělostřelecký důstojník Nicolas Joseph Cugnot
kolem. Vůz vážil asi 2,5 tuny a uvezl 4 tuny. Nepříliš
tvrzená, příhoda. Při zkoušce parního modelu
se narodil v roce 1725 v obci Void v Lotrinsku
šťastná konstrukce přetěžovala přední hnací kolo,
kočáru, kterou prováděl Murdoch v noci, aby
ve Francii, zemřel 2. října 1804 v Paříži. Dnes
a tak byl vůz obtížně ovladatelný. To se potvrdilo
nedráždil své spoluobčany, mu model ujel a řítil
je uznáván jako vynálezce prvního samostatně se
i při jeho zkouškách pro ministerstvo války, když vůz
se sám po silnici. Když vozík s ohněm pod kotlem
pohybujícího mechanického vozu.
narazil do zdi pařížského arzenálu. Přestože Cugnot
a s vlajícím kouřem míjel místního duchovního,
neprodleně postavil další vůz, byly pokusy zastaveny
vyděsil ho tak, že ten pak léta vyprávěl, jak
a vůz umístěn do muzea, kde je dodnes.
potkal ďábla.
Napřed pro armádu
Po inženýrských studiích vstoupil Cugnot do armády,
A tak se vynálezce musel místo slávy spokojit
kde se snažil zkonstruovat vozidlo pro přepravu děl.
s důchodem, o který však přišel s příchodem Velké
činnosti Williama Murdocha, mnohem více se
V roce 1769 postavil funkční model tříkolového
francouzské revoluce. Před revolučními zmatky
proslavil svými patenty na zlepšení parního
parního vozu, který nazval voiture à vapeur (parní
se uchýlil do Belgie, kde přežíval v bídě. V roce
stroje a snad ještě více zaváděním a rozvojem
vůz). O rok později už postavil použitelný vůz s par­
1804 ho Napoleon Bonaparte pozval zpět do Fran­
plynového osvětlení.
ním strojem umístěným před předním (jediným)
cie, ještě téhož roku však Cugnot v Paříži zemřel.
Parní vozy byly jen epizodou v úspěšné
Pavel Augusta
Chcete si prohlédnout
elektrárny ČEZ a nevytáhnout paty z domu?
Virtuální prohlídku už můžete
absolvovat na dvanácti
místech: Temelín, Štěchovice,
Číčov, Janov, Buštěhrad,
Dlouhé stráně, Hodonín, Orlík,
Střekov, Tušimice, Dukovany
a Smart Region Vrchlabí.
Nově a jako první na světě jsme také zpřístupnili
některé části elektráren na Google maps na adrese:
3Elektrárna Střekov
www.google.com/maps/views/u/0/profile/­
104439330872111910365?gl=cz&pv=1&tab=1
Tady budou sloužit jako „ochutnávky“ a věříme,
že přilákají návštěvníky nejen ve světě virtuálním,
ale i ve skutečných informačních centrech.
Neváhejte a prohlížejte!
Více na: virtualniprohlidky.cez.cz/cez-virtualni-­
prohlidky
14
(red)
3Elektrárna Orlík
Prosinec 2014
Ve světě částic
Nejrozsáhlejší mezinárodní výzkumné centrum částicové fyziky, které provozuje největší urychlovač na
světě LHC – Large Hadron Collider – oslavilo letos v září 60. výročí. Ačkoli rozhodnutí o založení Evropské
organizace pro jaderný výzkum Conseil Européen pour la recherche nucléaire padlo v UNESCO v únoru
1952, CERN byl oficiálně založen 29. září 1954 teprve 22 podpisy zakládajících členů. V České republice
připomněla kulaté jubileum interaktivní výstava, kterou uspořádal Výbor pro spolupráci ČR s CERN
společně s AV ČR, ČVUT a Univerzitou Karlovou. Přesuňme se nyní na švýcarsko-francouzskou hranici
nedaleko od Ženevy, a to přímo do území, které loni „akcelerovalo“ až k Nobelově ceně. Jelikož každé
zařízení potřebuje čas od času údržbu, CERN nevyjímaje, podařilo se skupině českých novinářů během
odstávky nakouknout až do útrob mezinárodního organismu.
tura zabezpečující chod urychlovačů. Ve skupině
odpovědné za radiační ochranu pracoval absolvent
Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT dr. Jan
Blaha. Dříve, již během studií, se účastnil budování
experimentu COMPASS a CMS. Tady navázal kontakt
s francouzskou skupinou z Lyonu, s níž se podílel
na vývoji elektromagnetického kalorimetru pro
experiment CMS. V současné době působí jako fyzik
radiační ochrany na urychlovačích v SLAC na Stan­
fordské univerzitě a s CERN nadále spolupracuje.
Krátká stáž s experimenty na svazcích, které
se dělaly s prototypy tohoto detektoru, se Vám
protáhla na několik let, doktorát z částicové
fyziky jste získal na Univerzitě v Lyonu. Jak jste
poután k CERN?
Po obhajobě jsem dostal nabídku pokračovat
ve stejné doméně, tj. na vývoji detektoru pro
experimenty ve fyzice vysokých energií, konkrétně
nového typu hadronového kalorimetru v laboratoři
v Annecy, která je součástí CNRS (Centre national
de la recherche scientifique). Relativně mladá la­
3Jan
3 Blaha v cernské jídelně(foto: autorka)
boratoř částicové fyziky byla postavena co nejblíže
k CERN, s nímž je většina projektu pevně svázána
Cernský mikrosvět 2011 vzácné částice kosmického záření s cílem
Členství v CERN sice nebylo nikdy výslovně vyhra­
odhalit podstatu temné hmoty ve vesmíru.
zeno jen evropským státům, ty mimoevropské se
Je zde i experiment příznačně nazvaný CLOUD –
výzkumník jsem zde spoluvyvíjel nový typ detektoru
na tamním výzkumu různými formami podílely,
Cosmics Leaving Outdoors Droplets, jenž pomocí
pro budoucí lineární urychlovač, který přibližně
ale až roku 2010 jej Rada CERN skutečně otevřela
komory o objemu 20 krychlových metrů zkoumá
v horizontu 15 let bude pokračovat experimenty
všem zemím světa a letošního ledna se 21. řádným
procesy v atmosféře vedoucí k tvorbě aerosolů
v částicové fyzice po LHC nebo super LHC. Mimo­
členem stal Izrael. Od sedmdesátých let 20. století
a kondenzačních jader mraků a vliv kosmického
se tu věnují výzkumu mikrosvěta na subjader­
záření na tyto procesy.
ných vzdálenostech, s pomocí urychlovače LHC
technologií, na jejichž základě se poté rodí inovace
rozměr protonu. Došlo zde ke třem základním
i v oblastech značně vzdálených. Vždyť například
objevům, které přispěly k formulaci soudobého
web vyvinul před čtvrt stoletím Tim Bernes Lee pro
standardního modelu mikrosvěta: objev neutrálních
potřeby experimentů na urychlovači LEP. Spadá
proudů (1973), intermediálních vektorových bosonů
sem také využití drátových proporcionálních komor
(1983) a Higgsova bosonu (2012), který stavbu
v lékařské diagnostice, za něž George Charpak získal
standardního modelu završil.
v roce 1982 Nobelovu cenu.
nachází se zde velín experimentu AMS – Alpha
Magnet na studenty a česká účast v CERN  Magnetic Spectometer, který detektorem umístěným
Zázemí pro pracovníky, kteří se starají o experi­
na ISS (International Space Station) měří od května
menty, sbírají a analyzují data, tvoří infrastruk­
ženevské pracoviště je důležité i pro astrofyziky;
Abych si rozšířil doménu, jako postgraduální
Z výzkumu v CERN profituje vývoj moderních
v současnosti až desettisíckrát menších než je
Jakkoli je těžištěm výzkumu v CERN fyzika částic,
oboustrannou spoluprací.
3Kresba
3
Jana Hladkého – před slavnou jídelnou
v CERN, kde se setkávají vědci, technici, studenti,
nositelé Nobelových cen i obyčejní návštěvníci
15
třípól | www.tretipol.cz
Nadpis článku
Na jak dlouho dopředu se s experimenty počítá?
Už se uskutečňuje výzkum pro budoucí lineární
urychlovač, jehož spuštění se plánovalo v roce
2024, nyní ale spíše později. Přípravná fáze trvá
10 let, stejně tak dlouho konstrukční fáze a dalších
10 let se bude urychlovač provozovat. Není to jako
dřív, kdy kolegové zažili několik velkých experimen­
tů – dnes potkáte fyzika, který se za svou kariéru
účastnil jediného experimentu; v současnosti se
Perex článku
škála pohybuje v dekádách.
Experimenty se mění, ale urychlovače povětšinou
zůstávají, protože se z těch starších stanou injek­
tory pro budoucí větší zařízení. Mé studie počítají
s dobou provozu okolo 30 let.
Není tajemstvím, že by se zdejší 27kilometrový
okruh měl ještě rozšířit. Kam až?
Takové studie zrovna probíhají. O budoucích projek­
tech se hovořilo na loňské konferenci v Šanghaji.
V rámci jednoho z nich by měl vzniknout urychlovač
s obvodem 80 km. Proti stávajícímu LHC by tedy
3Cyklookruh
3
potřebuje zázemí aneb optimalizace parkovišť (foto: autorka)
měl být několikanásobně větší. Existují inženýrské
studie pro několik lokalit, nejpravděpodobnější
se jeví prstenec pod ženevským jezerem napůl
chodem, kromě cernského projektu CLIC (kompaktní
splňovat obě. A přísná pravidla radiační ochrany se
ve Francii a Švýcarsku. Uvažuje se také o pro­
lineární srážkovač) existuje ještě druhý velký
týkají nejen budoucích projektů, ale i těch zařízení,
jektu velkého lineárního urychlovače, který by
projekt ILC, tzv. mezinárodní lineární srážkovač.
která byla postavena před 20–30 lety, kdy platily
mohl mít od 20 do 40 km. Na rozdíl od kruhového
Když mi kontrakt končil, využil jsem nabídky
úplně jiné normy.
urychlovače se urychlené částice srážejí pouze
z CERN přejít do sekce radiační ochrany, takže jsem
v jednom místě, využívají v danou chvíli pouze
konvertoval do fyziky aplikované. Zdejší sekce má
Normy se zpřísňují každý rok, jak rychle pravidla
jeden detektor. Snahou je mít minimálně dva
několik podsekcí – dozimetrii, radioaktivní odpad,
obecně zastarávají?
detektory, které samozřejmě naměří stejnou věc,
instrumentaci a kalibraci atd. V té naší se staráme
Mezinárodní komise pro radiační ochranu (ICRP)
ale za použití jiných technologií. Detektor by se
o urychlovače a zodpovídáme také za návrh stínění
poskytuje přibližně jedenkrát za 10 let tzv. do­
zasunul do místa, kde se částice srážejí, nabrala by
a radiační ochranu pro budoucí projekty. Zde byl
poručení. Můžeme říci, že se nám zpřísňují limity
se data a pak by se vystřídal s druhým detektorem.
můj úkol – pro nový urychlovač LINAC4, který je
a podmínky po dekádách. Nejstarší urychlovače
Tyto možnosti otevírají mnoho inženýrských otázek,
nyní v konstrukční fázi a měl by nahradit jeden
v CERN, například lineární injektor nebo proto­
které jsou při velikosti stávajících detektorů ještě
z nejstarších urychlovačů v CERN, jsem připravoval
nový synchrotron, běží víc než 30 či dokonce víc
o třídu náročnější než v případě klasického statické­
kompletní radiologické vyhodnocení.
než 50 let. Navrženy byly pro jistý výkon, poté
ho detektoru jako u LHC.
v průběhu několika dekád upgradovány. Pro budoucí
Bavil vás víc základní výzkum, nebo aplikace?
urychlovače a experimenty máme k dispozici vlastní
Zmínil jste konferenci v Šanghaji. Nepočítá Asie
R&D, který obsahuje část teoretickou i část
limity určené pro budoucí projekty, které jsou
s vybudováním podobného urychlovače, jakým se
experimentální, mám velmi rád. Dříve jsem si při
mnohem přísnější než ty současné, protože počítají
pyšníte tady?
práci užíval příjemnou rovnováhu, odpovídal jsem
se splněním norem i za 20–30 let.
Urychlovače typu LHC si žádná země nemůže z eko­
nejen za fyzikální studie, které se dějí víceméně
výpočtově, ale i za instrumentaci, stavbu vlastního
detektoru s použitím nových technologií podle
novinek, které přicházejí z inženýrského světa.
Jenže člověk musí přemýšlet, co dál. Zvolil jsem
cestu aplikací, radiační fyziku, která poskytuje více
možností uplatnění. Nejsem vázán jen na výzkumná
centra, ale mohu pracovat všude, kde se používají
jaderné metody – v medicíně, průmyslu, jaderných
elektrárnách atd.
Proč je CERN údajně jedním z radiačně nejbezpečnějších míst?
Systém radiační ochrany je v CERN velmi sofis­
tikovaný a striktnější než v okolních zemích,
protože musíme splňovat legislativu švýcarskou
i francouzskou, které se vzájemně liší; francouzská
více odpovídá legislativnímu rámci Evropské unie,
Švýcaři mají vlastní legislativu. Jedna je přísnější
v jednom ohledu, druhá v jiném a CERN musí
16
3Skromná
3
tabulka označuje místo, kde se před čtvrt stoletím zrodil web; ačkoli si bez něj současný život
vůbec nedovedeme představit, jen málokdo ví, že web darovali vědci z CERN celému světu zcela zdarma
(foto: autorka)
Prosinec 2014
nomických důvodů dovolit. Na budoucím velkém
lineárním urychlovači pracuje komunita několika
tisíc lidí na vývoji, na přípravě projektu, ale zatím
se neví, kde bude. Uvažuje se o třech místech: v Ev­
ropě, nejlépe v CERN, aby se zachovala kontinuita,
v Americe, kde nyní žádný velký urychlovač není,
a úsilí, aby jej získala, vyvíjí také Asie, hlavně
Japonsko.
Není seizmicky aktivní Japonsko problematické?
Přesně tak. Ovšem Japonci s tímto faktorem umějí
velmi dobře pracovat. Existující studie označují
místa, která jsou bezpečná a je možné tam urychlo­
vač vybudovat.
Můj poslední dotaz směřuje na zařízení v Číně.
Byl jsem překvapen, jak velké množství urychlovačů
v Číně mají, nejen výzkumných, ale také používa­
ných v medicíně a průmyslu. Nabyl jsem dojmu, že
je tato země soběstačná. V Šanghaji jsme navštívili
tamní supermoderní synchrotron otevřený v roce
2009, který si Čína vybudovala sama. Nyní uvažují
o mezinárodní spolupráci; chtějí si zvát výzkumníky
3Srdce
3
detektoru experimentu ALICE je za normálních okolností dobře skryté v hlubinách umělé jeskyně
(foto: autorka)
se zajímavými projekty, kteří by na tomto zařízení
fakulty, která tu má malé, ale toho času velmi důle­
mohli porovnávat antivodík s vodíkem, potřebujeme
mohli uskutečnit své experimenty. Jen z Číny
žité zastoupení. Studujeme antihmotu v atomárním
nízké energie, jinak by antivodík neexistoval – po­
pochází asi 4000 zájemců a výzkumných skupin,
stavu. Antivodík je atom složený z antiprotonu
zitron (antielektron) by odlétl, nedržely by spolu.
kteří by tyto experimenty rádi dělali. Množství
a pozitronu, což jsou antičástice protonu a elektro­
Vazební energie elektronu v atomu jsou velmi nízké
výzkumných záměrů je v Číně obrovské.
nu, které mají téměř stejné vlastnosti jako částice
v porovnání s energiemi, které drží pohromadě
až na opačný náboj. Setká‑li se částice se svou
jádro, čili neutrony a protony. V experimentu AEgIS
antičásticí, dojde k anihilaci (zániku), při níž se
využíváme nejnovějších poznatků z mnoha oborů
Při pohledu do hlubin umělé jeskyně, kdy odstraně­
hmota původních částic přemění na energii (podle
fyziky a za zmínku stojí, že v části experimentu se
né krycí panely obnažily vysunuté gigantické srdce
Einsteinova vzorce E =mc2), kterou odnesou nově
bude teplota lišit jen o desetinu stupně od abso­
detektorů, se tajil dech. Místo částic krouží kolem
vzniklé méně hmotné částice a fotony. Kolegové
lutní nuly! Antivodík vytváříme, aby byla antihmota
kilometrů modrých trubic „údržbáři na kolech“ –
na experimentech ATLAS nebo ALICE srážejí jádra,
neutrální a mohli jsme pozorovat, jak padá nebo
o celém areále se vlastně dá říci, že je jedním
aby je zničili a pak pozorovali, z čeho se protony
letí nahoru. V některých experimentech se vědci
velkým cyklookruhem; tolik jízdních kol na relativně
a neutrony skládají a jak mezi sebou jejich subčás­
snažili sledovat tento efekt na pozitronech (tj.
malém nadnárodním území určitě jinde nenajdete.
tice (tzv. kvarky) interagují. My se naopak snažíme
vázaný stav pozitronu a elektronu předtím, než
Bílé velocipédy s modrými nápisy CERN parkují
vytvořit atomární antihmotu a vidět, jak se chová
spolu anihilují) nebo na antiprotonech samých,
ve venkovních stojanech nebo visí v chodbách
v porovnání s hmotou normální. K tomu, abychom
protože by teoreticky vlastně měly stačit – správně
Okruh částicový a cyklistický na hácích. Čekají i před nenápadnou budovou,
kde se částice neurychlují, ale naopak zpomalují.
A někde se i brzdí Velké zastoupení v CERN má Itálie, v jejíchž barvách
pracuje dr. Daniel Krasnický, absolvent Fakulty
jaderné a fyzikálně inženýrské ČVUT v Praze, který
získal doktorát v Itálii a nyní pokračuje jako post­
doktorand v tamním Národním ústavu pro jadernou
fyziku v Janově. Italsky něco zašveholí na své
kolegy dole u přístrojů, než se vrátí k češtině, aby
odpověděl na otázku:
Už podle názvu v tomto okruhu neženete částice
až k rychlosti světla, ba právě naopak. Co je
smyslem antiprotonového decelerátoru?
Stavíme experiment AEgIS, jehož cílem je změřit
gravitační působení na antihmotu. Znamená to, že
chceme vyrobit antivodík a poté sledovat, jak padá
v gravitačním poli Země. Výzkum se uskutečňuje
v CERN, ale v domovských ústavech se vymýšlejí
různá vylepšení, staví části experimentu, které
se přivezou a na místě zkompletují. Spolupracuje
zde asi 10 ústavů z Evropy, také Češi z již zmíněné
3Vedle
3
„rychlého pruhu“ pro částice vede po 32 km okruhu urychlovače pomalý pruh pro cyklisty aneb
Tour du LHC (foto: autorka)
17
třípól | www.tretipol.cz
Nadpis článku
energii a transportujeme je do 1T magnetu, kde by
mělo dojít k výrobě antivodíku. Chtěli bychom vy­
tvořit antivodíkový svazek, aby se dalo pozorovat,
jak svazek padá v gravitačním poli Země na délce
přibližně 1,5 metru. Jde o to změřit mikronový
posuv antivodíkového svazku. Celé toto složité
zařízení spojuje obrovské množství oblastí fyziky
a nejnovějších technologií; z jaderné fyziky, fyziky
přesnosti měření (měření gravitačního posuvu
Perex článku
atomů) a v experimentu je zastoupena i částico­
vá fyzika (detektory částic). Jsou tu kryogenní
systémy pro velmi nízké teploty, antivodík chceme
dokonce vyrobit při 0,1 stupně Kelvina, tzn. dese­
tinu stupně od absolutní nuly. Máme tu vakuovou
techniku, lasery… Takto přesná měření se v CERN
většinou nedělají, výstupy z experimentů jsou
založeny na vysoké statistice a velmi propracované
analýze dat, zatímco experimenty v antiprotonovém
decelerátoru jsou jakýmisi kříženci mezi přesnou
atomovou fyzikou a částicovou fyzikou s jejími
detektory a s malým počtem detegovaných částic.
3Jen
3 díky odstávce nás pustili až na okruh aneb někde dráha začíná a končí… (foto: autorka)
Částice tedy brzdíte pomocí magnetu. Co se
s nimi děje dál a nakolik jste schopni snížit
by vše mělo padat k zemi (jak již objevil Galileo
roky jsme spustili první část experimentu a dokonce
jejich energii?
Galilei). Jenže pak i malé elektrické pole gravitační
jsme v pastech zachytili rekordní počet antiprotonů
Srdce experimentu, na kterém pracujeme v Janově,
sílu přemůže a efekt tudíž není vidět. Proto tolik
(jde to celkem dobře, protože mají náboj). Vyrobit
tvoří elektromagnetické pasti a tzv. Penningova past.
složitostí, abychom antivodík vyrobili, udrželi ho
antivodík je složitější. Ostatní experimenty v rámci
Vytváříme magnetické pole koaxiální se svazkem,
chladný (pomalý) a viděli jeho pád.
decelerátoru už pracují delší dobu a antivodík
takže udržuje částice, aby neutekly radiálním
vyrábějí celkem standardně. Převážně americ­
směrem. Antiprotony tedy nemohou utéct radiálně,
Antivodík nemá elektrický náboj, je celkově ne-
ký experiment ATRAP a evropštější kolaborace
ale mohou podél osy, kudy přilétnou, protože tam
utrální, tudíž jej lze méně ovlivnit všude přítom-
ALPHA mají za cíl antivodík zachytit a měřit jeho
magnetické pole nefunguje. Na to máme elektrody,
nými elektrickými nebo magnetickými poli. Jak
spektrum. Neutrální antivodík má různé elektrické
impulzním elektrickým polem antiprotony zachytíme.
takový experiment probíhá a jak jste daleko?
a magnetické momenty, takže se je vědci snaží
Představte si to jako dolík, na jehož jedné straně by
Jsme ve fázi výstavby a zkoušení některých částí.
zadržet přes magnetický moment. V AEgIS máme
se v kopci otevřel tunel, kterým antiproton prolétne,
Nejprve se vyrobí antiprotony, zpomalí se v dece­
k dispozici dva supravodivé magnety, které fungují
ale na konci narazí na druhý kopec a odrazí se zpát­
lerátoru, nashromáždí se a pak se vypustí jednou
při teplotě tekutého helia. Z jedné strany přicházejí
ky; jenže my mezitím tunel zavřeme a antiproton se
za sto sekund asi 107 antiprotonů, které musíme
antiprotony z decelerátoru, v prvním 5T magnetu
zase o kopec odrazí – a takto jej elektrickým polem
zachytit a ještě snížit jejich energii. Před dvěma
se zachytí, my je „zchladíme“, tj. snížíme jejich
zachytíme. Nyní s úspěchem chytáme antiprotony
s energií pod 10 keV (kiloelektronvoltů) a jsme
schopni je „zchladit“ na 0,5 eV (elektronvoltu)
a níže. Naším cílem je ale dosáhnout energie přibliž­
ně 100 µeV (mikroelektronvoltů), takže nám stále
chybí ještě tři řády a čeká nás plno práce.
Ocelové díly přístroje pocházejí z Itálie, část je
z Anglie – najdeme zde i český vklad?
Češi vyrobili transferline pro pozitrony – to, co
jsem pod vedením doc. Vojtěcha Petráčka navrhl
v rámci magisterské práce. Transferline slouží
k transportu pozitronů z části experimentu, kde je
akumulujeme v elektromagnetické pasti, a pak je
musíme dostat do hlavních pastí, v nichž se vyrobí
antivodík. Způsob, jak je tam dostat, byla moje
práce. Katedra fyziky FJFI ČVUT na toto zařízení
významně přispěla. Vakuum Praha vyrobilo vakuové
komory. Z Čech jsou i cívky kolem vakuové komory.
Hledáte nějakou svou „božskou antičástici“?
Máte pocit, že se v decelerátoru dějí věci
předvídatelné? Je něco překvapivého, co vám
3Daniel
3
Krasnický vysvětluje v hale antiprotonového decelerátoru jak funguje experiment AEgIS
(foto: autorka)
18
nedá spát?
Prosinec 2014
3Slovenská
3
studentka Ina Chalupková na
experimentu ALICE (foto: autorka)
3Hala
3
antiprotonového decelerátoru (foto: autorka)
Název „božská částice“ vymysleli novináři, v našem
případě se zas mluví o tom, jak necháme vybuch­
nout Vatikán… Chceme jen změřit, jestli Einstei­
nova obecná teorie relativity nepotřebuje „revizi“.
V experimentální fyzice a v základním výzkumu
obecně není zdaleka vše předvídatelné a právě to je
hezké. Většinou tušíme, že antihmota bude padat
k zemi stejně jako hmota, ale leckdo taky v koutku
duše doufá, že tomu tak úplně nebude – a to by te­
prve byla pecka! Co se týče spaní a pohody, vše se
odvíjí od toho, jestli v experimentu fungují veškerá
zařízení, jak mají. V opačném případě bude člověka
kromě svědomí budit ve tři ráno i kolega na noční
směně, který se snaží plně zprovoznit experiment.
Částice krásné S českou účastí v CERN je rovněž spojeno jméno
doc. Jana Hladkého. Čerstvý osmdesátník – narodil
se v říjnu 1934 – nejen participuje na experimentu
3Jan
3 Hladký se svým artefaktem Higgsova bosonu, v pozadí stojí Daniel Krasnický (foto: autorka)
ALICE, ale už od středoškolských studií experi­
mentuje také na poli uměleckém, a to od kreseb
až po hmotné trojrozměrné artefakty ze skla
i ze zbytků cernských součástek. Byl také prvním
výtvarníkem, který měl v CERN svou výstavu (2011).
Expozici pochopitelně dominovalo jeho výtvarné
zpodobnění v té době ještě nepotvrzeného Higgso­
va bosonu.
Podobně jako jiní českoslovenští vědci musel si
i doc. Jan Hladký počkat až na pád železné opony,
aby rozjel vědeckou kariéru v Hamburku, kde
působil do roku 2010, než přešel do CERN. Jeho ob­
líbeným polem působnosti je popularizace vědy, kdy
dokáže své znalosti a zkušenosti využít na všech
frontách fyziky mikro‑ i makrosvěta, částic téměř
nehmotných, nepatrných i krásných. A cože jsou
to ty krásné částice? Na vyzvídání o inspiračních
zdrojích ke svým knižním ilustracím mi s vtipem
sobě vlastním doplnil, že si studenti daleko lépe
pamatují informace ze skript, kde je „particle
physics“ doplněna o částice krásné neboli akty.
Marina Hužvárová
3Ženevské
3
jezero (foto: autorka)
19
třípól | www.tretipol.cz
magnetickém poli) je třeba z učebnic fyziky nekom­
promisně odstranit! Všechno je jinak!
Čím to je…
Leč dosti žertování a ironie – autor videa se
samozřejmě dopustil zábavné mystifikace. Teď jde
jen o to, jak vypátrat podstatu tohoto důvěryhodně
se tvářícího triku. Lze předpokládat, že žárovka je
nějakým – zatím záhadným – způsobem připojena
přes spínač k vnější baterii. Při zapálení svíček
se spínač sepne, při jejich sfouknutí se rozpojí.
Nevěřící Tomáš
3Nevěřící
3
Tomáš od italského malíře Caravaggia (vlastním jménem Michelangela Merisi)
Sousloví „nevěřící Tomáš“ má svůj původ v biblickém příběhu
o ukřižování Krista a ztvárnil jej i slavný italský malíř Caravaggio
(1573–1610). Tomáš byl jedním ze dvanácti apoštolů, kteří byli prvními
Kristovými učedníky. Když se od svých apoštolských kolegů dozvěděl,
že Kristus po ukřižování vstal z mrtvých, odpověděl jim: „Dokud
neuvidím na jeho rukou jizvy po hřebech a nevložím svůj prst na místo
hřebů a nevložím svou ruku do jeho boku, neuvěřím.“ Kristus se mu
tedy zjevil a Tomáš uvěřil...
I
patrné žádné připojení k baterii, takže ke změnám
muselo dojít až při přerušení záběru.
A je to tady: v čase 1:15 se objeví detailní záběr
na magnetování hřebíku a poté pokračuje celkový
pohled (1:22). A zde se autor videa prozradil –
svíčky s hřebíky a položené vodiče mají po záběru
s magnetováním trochu jinou polohu než původně
(obr. 1, obr. 2)!
Definitivní důkaz to sice není, ale pravděpodobně
jsme na správné stopě.
Další indicii najdeme při pohledu na levou ruku
experimentátora. Poprvé sáhne pod stolní desku při
zapalování svíček (čas 2:20) a podruhé při jejich
sfouknutí (čas 2:40). Totéž se děje při manipulaci
s motorkem. I když jsme studiem videa jednoznačně
nedokázali, že žárovka je skrytě připojena k vnější
po více než dvou tisíciletích bychom měli
tváří zcela seriózně a důvěryhodně, ale jejichž autoři
baterii, prokazatelně došlo během magnetování
být také my k pouhým tvrzením bez „hma­
si se zákonem o zachování energie a jinými fyzikální­
hřebíků k manipulaci se svíčkami a vodiči.
tatelných“ důkazů – například při prohlížení
mi zákony těžkou hlavu rozhodně nedělají. Naštěstí
některých typů webových stránek – apoštolsky
máme svého patrona, nevěřícího apoštola Tomáše!
Trik je jen trik
Na úvod si se zatajeným dechem prohlédneme
K definitivnímu vysvětlení triku nám pomůže
vodů na stavbu nejrůznějších přístrojů na využití
video, zveřejněné na stránce www.youtube.com/
japonský šprýmař–zrádce. I on na svém videu
tzv. volné energie z vakua.
watch?v=ILGjAtfhGW0. Budeme‑li se řídit podrobným
www.youtube.com/watch?v=AzKLbORjhGA s vážnou
návodem, můžeme si doma sestrojit originální zdroj
tváří demonstruje „svíčkový generátor“. V závěru
energii je Američan Tom Bearden, vynálezce
elektrické energie. Potřebujeme k tomu dvě svíčky,
(čas 1:40) však prozradí, jak vypadá pozadí – v ně­
generátoru MEG alias Motionless Electromagnetic
dva ocelové hřebíky, vodiče s krokosvorkami, feritový
jakém mezičase se při natáčení opravdu změnily
Generator. Mezi hledači převratných zdrojů energie
magnet, žárovičku a elektromotorek. Postup při práci
původní svíčky za upravené (obr. 3).
je jistě spousta nadšených, houževnatých a pocti­
popisuje video zcela názorně, takže pouze upozorňu­
vých experimentátorů, ale také spousta šizuňků
jeme na nutnost opravdu důkladného zmagnetování
A výzva na závěr
a v neposlední řadě i šprýmařů. Nemohu si pomoci,
obou hřebíků (15. vteřina záznamu). Pak už stačí jen
Podaří se vám popsaný pokus se „svíčkovým
ale ta poslední skupina je mi nejsympatičtější.
zapálit obě svíčky a žárovička se rozsvítí, elektromo­
generátorem“ natočit tak, aby ani při podrobném
torek se roztočí!
prohlížení záběrů nebylo možné objevit podstatu
nedůvěřiví. Patří k nim také záplava informací a ná­
Jedním z nejuznávanějších guru pátračů po volné
Začněme na internetu
20
Na úvodních záběrech sestavování „zdroje“ není
Trapné školní poučky o sestavě galvanického
Porozhlédněme se v malém seriálu po internetu
článku (elektrody ze dvou různých kovů, ponořené
a prozkoumejme několik webových stránek, které se
do elektrolytu) či alternátoru (cívka v proměnném
3Obr.
3
1
3Obr.
3
2
triku? Zveřejníte‑li výsledek svého snažení např.
na youtube, rádi na něj zveřejníme odkaz!
Jaroslav Kusala
3Obr.
3
3
Prosinec 2014