zde - ELI – extreme light infrastructure

ATRAKTIVNÍ PROJEKTY
LASER PŘEDSTAVUJE NADĚJI
Karel Sedláček, San Francisco, Praha
Navštívit většinu amerických vědeckých a výzkumných pracoviš není pro novináře
ze spřátelené ciziny v době míru v zásadě velký problém. Pracovníci tiskových oddělení
takových institucí ve snaze vytvářet pozitivní obraz svého zaměstnavatele
ve veřejnosti rádi vycházejí žurnalistům vstříc.
Zajímavosti | www.mmspektrum.com/150630
Ale i v USA existují místa, kam není tak snadné
se dostat. Jedním z nich je Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v Kalifornii,
asi 65 km východně od San Franciska. Není
divu. Laboratoře byly totiž založeny v roce
1952 v rámci amerického státního obranného
programu se zaměřením na výzkum a vývoj
jaderných zbraní. I když svět prošel v posledním čtvrtstoletí značnými proměnami, vojenské aspekty hrají v činnosti LLNL významnou
roli i dnes. Nese jméno amerického atomového fyzika, nositele Nobelovy ceny Ernesta
O. Lawrence, který již od roku 1931, kdy řídil
sesterskou laboratoř v Berkeley, koncipoval
založení laboratoří v Livermoru.
Ústav si získal světové renomé rovněž
v oblasti výzkumu nových energetických
zdrojů, superpočítačů a nejvýkonnějších
laserů.
Jeho motto zní: Naším posláním je udělat
ze světa bezpečné místo.
Denně se o naplnění této vize snaží téměř
6 000 zaměstnanců. K tomu jim dopomáhá
roční rozpočet ve výši 1,5 miliardy dolarů.
Zaměřují se na jadernou bezpečnost, na obranu
před teroristickými hrozbami, na výzkum atmo-
Největší a nejenergetičtější laser na světě
98 | 2015 | 6 |
PRŮMYSLOVÉ SPEKTRUM
bějí nejnovější laser, který dodají do České
republiky.
Laser v mnoha podobách
Prošel jsem bezpečnostním screeningem v předstihu, několik týdnů před plánovanou návštěvou, a potom ještě přísnou kontrolou těsně
před vstupem. Odložil jsem všechna elektronická zařízení, tedy i fotoaparát, diktafon
i mobil, označil se příslušnou visačkou a s odborným doprovodem odjel do části areálu, kde je
postavena budova NIF (National Ignition Facility). Její architektonická řešení i mohutnost nejlépe ukazují snímky doprovázející tuto reportáž.
Komplex Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) v Kalifornii vypadá malebně.
sféry, na bio- a nanotechnologie, na počítače,
lasery a výzkum nových energetických zdrojů.
Více než zbraně mne zajímají laserové a energetické programy, a tak se mi přece jen podařilo
toto světově proslulé vědecké centrum navštívit.
Jednak díky pomoci diplomatů českého generálního konzulátu v Los Angeles a jednak díky
š¬astné shodě okolností. V Lawrence Livermore National Laboratory totiž právě vyrá-
Při přivítání ve vstupní hale jsem byl, přiznám se bez mučení, trošku dojat. Když jsem
totiž v roce 1982 napsal populárně-vědeckou
knížku Laser v mnoha podobách, mohl jsem
si o podobné exkurzi nechat jenom zdát.
Stál jsem uprostřed největšího laseru na
světě. Tedy přesněji, v přízemí desetipatrové
haly NIF o rozloze tří fotbalových hřiš¬ a nad
hlavou jsem měl 192 laserových paprsků
ukrytých v opláštěných koridorech. Není divu,
že zde hollywoodští filmaři už několikrát natáčeli atraktivní scény pro sci-fi filmy.
Jak by mne nejímala závra¬, když jsem si uvědomil, že tady využívají nejvýkonnější laserový
systém na světě při hledání cesty k jaderné fúzi.
Tady chtějí rozsvítit Slunce na Zemi.
Národní zapalovač
Viděl jsem řídicí a výpočetní centrum, laboratoře, kde připravují onen příslovečný terčík
skrývající obrovskou energii, zesilovací zrcadla a další technologické zázraky.
Jádrem komplexu National Ignition Facility,
což se dá volně přeložit jako národní zapalovač, správně zážehové zařízení, je desetimetrová reakční komora o hmotnosti 130 tun.
Právě do ní se soustře°ují laserové paprsky.
Jejich spolupůsobením lze dosáhnout extrémně
vysokých teplot a tlaků potřebných k zahájení
fúzní reakce. Čtvercové otvory slouží k přívodu
laserů, kruhové otvory jsou určeny pro diagnostická zařízení.
Stavba NIF začala v roce 1997, ale problémy s řízením stavby a zpoždění dodávek
Historické snímky z výstavby: kulová desetimetrová reakční komora o hmotnosti 130 tun
a její ochranný plᚎ z 10centimetrového hliníkového plátu.
technického zařízení zpomalily harmonogram.
Pokrok nastal po roce 2000, ale průtahy realizaci prodražily. Náklady byly téměř čtyřikrát
vyšší než původně rozpočtované. Stavba byla
ministerstvem energetiky označena jako kompletní 31. března 2009. První rozsáhlé laserové experimenty byly provedeny v červnu
2009.
O rok později už zdejší vědci oznámili fantastický úspěch. Překročili hranici megajoulu s více než 111 miliony stupňů Celsia,
když soustředili paprsky všech 192 laserů
o velmi vysokém výkonu na speciální pozlacený dutý váleček, ve kterém byla umístěna
kapsle s palivem. Obsahovala dva přírodní
izotopy vodíku – deuterium a tritium. Tím se
více než kdokoli dříve přiblížili těsně k teplotě
potřebné pro zahájení termojaderné fúze.
Tedy spojení izotopů do větších celků, při
němž se uvolňuje nepředstavitelné množství
energie. Podobné procesy probíhají běžně ve
Slunci a většině hvězd ve vesmíru a jsou zdrojem jejich energie.
Teplota dosažená během několika miliardtin vteřiny pomocí velevýkonných laserů vytvořila energii přesahující asi 500krát všechnu
podobně vyrobenou energii v USA a 13krát
větší, než vyrobila jakákoli jiná skupina laserů
kdekoli na světě.
Takový výzkum ovšem vyžaduje obrovské
finanční náklady, které si jiné státy mohou jen
stěží dovolit. Vědci NIF získali dostatek peněz
díky tomu, že nejde jen o projekt ministerstva energetiky, ale také ministerstva obrany.
Tento experiment má totiž také simulovat podmínky při jaderném výbuchu. Připomeňme, že
klasické jaderné testy se v USA od roku 1992
neprovádějí, a tak vojenští experti mají možnost ověřovat si své matematické modely zde.
Spolupráce s Evropou
Lawerence Livermore National Laboratory
spolupracuje s řadou podobných vědeckých
pracoviš¬ v USA, ale také v dalších částech
světa. V rámci Evropské unie k nim patří především vědecké centrum ELI Beamlines, které
se buduje v Dolních Břežanech nedaleko
Prahy. Jeho výstavba bude dokončena letos
v létě a v příštím roce se očekává instalace
laserového systému, který jsme si objednali
právě v LLNL. Dodávka v hodnotě 1,2 mili-
ardy korun (46 milionů dolarů) je samozřejmě
zajímavá i pro americkou stranu.
Měl jsem možnost vidět přímo výrobu
laseru, který zde pro nás vyvíjejí. Střídavě
tady pobývá také několik pracovníků Fyzikálního ústavu AV ČR.
Laser dostal označení High-Repetition Rate
Advanced Petawatt Laser System (HAPLS) a bude
pro výzkumné infrastruktury (ESFRI). Hlavním cílem ELI je vybudování nejmodernějšího
laserového zařízení na světě. ELI bude také
atraktivní platforma pro výchovu nové generace doktorandů, vědců a inženýrů.
ELI jsou vlastně tři špičková výzkumná centra spojená v jeden celek. První z center roste
v České republice, v Dolních Břežanech. ELI
Beamlines (Beamlines Facility) je tedy součástí ELI. Druhé centrum (Attosecond Facility,
ALPS) bude stát v Ma°arsku a má se věnovat fyzice ultrakrátkých optických pulzů v řádu
attosekund. Třetí centrum (Nuclear Physics
Facility) orientované na fotonukleární fyziku
bude sídlit v Rumunsku.
ELI bude mít i své pokračování. Všechna tři
centra se totiž mají zabývat výzkumem a vývojem laserových technologií za účelem realizace další etapy projektu spočívající v dosažení
intenzity optického pole v řádu 1 025 W/cm2,
která umožňuje laboratorní bádání v oboru
exotické fyziky. O umístění této specifické
části ELI se rozhodne v následujících letech.
Centrum ELI v Dolních Břežanech
poskytovat desetkrát za sekundu ultrakrátké světelné pulzy o délce 20 až 30 femtosekund s okamžitým výkonem ve světelném pulzu jednoho
petawattu.
Takový výkon v jednom záblesku představuje zhruba dvěstěnásobek výkonu veškerých
současných elektráren na světě.
ELI v Dolních Břežanech budeme mít celkem
čtyři hlavní lasery. Výkon centra by měl být asi
desetkrát větší než u podobných zařízení, která
se v současnosti používají. Díky kombinaci
laserových technologií v něm najdou využití
i další vědecké disciplíny, jako jsou fyzika, chemie
anebo biologie.
Projekt Extreme Light Infrastructure (ELI)
je součástí evropského plánu na vybudování nové generace velkých výzkumných zařízení vybraných Evropským strategickým fórem
ELI má v České republice na starosti Fyzikální ústav Akademie věd, který ČR zastupuje
v konsorciu ELI-DC (ELI Delivery Consortium)
a koordinuje národní konsorcium ELI-CZ (14
tuzemských velkých univerzit a výzkumných
ústavů).
Česká republika přispívá do projektu ELI
celkem 6,8 miliardy korun z Operačního programu Výzkum a vývoj pro inovace, který
administruje Ministerstvo školství, mládeže
a tělovýchovy.
ELI Beamlines významně zvýší prestiž
České republiky jako hostitelské země špičkového mezinárodního výzkumného projektu
s otevřeným přístupem vědecké komunitě na
celém světě a bude přitahovat do ČR další
investice do vyspělých technologií s vysokou
přidanou hodnotou. 
2015 | 6 |
PRŮMYSLOVÉ SPEKTRUM | 99