V pondělí 24. 10. 2016 jsme se třídou 13L SPŠST Panská navštívili Ústavu jaderného výzkumu Řež, a. s. Krátce před půl devátou jsme byli zkontrolováni bezpečnostní službou, získali návštěvnické kartičky a vyrazili s naším průvodcem RNDr. Vladimírem Wagnerem na prohlídku ústavu. Hned za vrátnicí jsme se rozdělili na dvě skupiny. Jedna šla s Vladimírem Wagnerem do Oddělení jaderné spektroskopie, druhá navštívila halu s novým lineárním urychlovačem. Po zhruba hodině a půl jsme se na jednotlivých pracovištích prostřídali.

Všichni naši průvodci, kteří se nám v Řeži věnovali, vždy na začátku rovnou oznámili: „Pokud budete mít dotazy, ptejte se hned, než to zapomenete. A nebojte se, že budete vyrušovat.“

Polovině třídy, která šla ve skupině se mnou, jsem udělal reklamu hned na začátku, když jsem Vladimírovi řekl: „Mají probranou celou klasickou fyziku, základy teorie relativity a důležité je, že se nebojí používat hlavu.“

„Prima, to se mi líbí, to využijeme,“ usmívá se Vladimír Wagner.

V každém pracovišti, do kterého jsme vstoupili, jsme si museli nazout na boty igelitové návleky. Tento primitivní způsob je ochrana proti případné kontaminaci radioaktivním materiálem, se kterým se na navštívených pracovištích pracuje. Jak nás všichni ubezpečili, úroveň radiace je velmi nízká, nižší než běžné radiační pozadí, ale předpisy se dodržovat musejí. Navíc drobná nehoda (např. rozlití zkoumaného radioaktivního vzorku) se prostě občas stane.

V Oddělení jaderné spektroskopie nám Vladimír popsal princip zkoumání objektů touto metodou. Zkoumaný vzorek je nutné nejdříve ozářit v jaderném reaktoru radioaktivním gama zářením. Poté se vzorek přenese do měřícího detektoru a v něm se zkoumají vlastnosti vzorku. Zejména se jedná o složení vzorku - a to jak z hlediska chemického, tak z hlediska zastoupení jednotlivých izotopů daného chemického prvku. Tato měření se velmi často provádějí na tomto oddělení na objednávku archeologů, kriminalistů a podobně, když je nutné znát složení daného materiálu (materiál historické sekery, zastoupení těžkých kovů nebo jedů v tkáních mrtvého lidského těla, složení materiálů používajících se v různých oblastech průmyslu, …).

„Problém je, že nyní musíme detekovat gama záření, které patří mezi tzv. neionizující záření,“ seznamuje nás Vladimír Wagner s náplní práce oddělení. „Alfa nebo beta záření průletem látkou tuto látku ionizuje, takže můžeme detekovat vytvořené elektrony nebo ionty. Záření gama, které je tvořeno vysokoenergetickými fotony, schopnost ionizace nemá. Ale i tak si můžeme poradit.“

Postupně pak rozkrývá a částečně vysvětluje tři základní možnosti, jak detekovat neionizující záření:

Po velmi poutavé přednášce, kterou Vladimír Wagner přerušoval dotazy směrem k žákům, se jdeme podívat do dalších laboratoří oddělení. Z jedné z nich Vladimír přinese kontejner na přenos radioaktivních vzorků. Kontejner je z olova a má hmotnost kolem dvaceti kilogramů. Pochopitelně, že žáci mají možnost si to vyzkoušet vlastníma rukama.

Neopomineme navštívit v prvním patře budovy chodbu, která je lemovaná postery popisujícími výzkum ostatků slavného dánského astronoma Tychona Brahe. Ten zemřel v Praze a dlouho panovalo podezření, že byl v Praze otráven rtutí nebo jiným těžkým kovem. Jaderná spektroskopie vlasu, který byl s tělem exhumován z hrobu v Týnském chrámu v Praze, tuto domněnku ale nepotvrdila. Zdá se tedy, že Tycho Brahe zemřel přirozenou smrtí (pravděpodobně na zánět močového měchýře).

Před odchodem z budovy získává Matěj Duroň odměnu za odpovědi na Vladimírovy fyzikální dotazy.

Pak už vyrážíme na druhý konec areálu ústavu na další prohlídku. Cestou s naším průvodcem diskutujeme a ptáme se na další detaily týkající se právě shlédnutého.

Na druhém stanovišti máme možnost si prohlédnout nový typ lineárního urychlovače, který se používá k urychlení iontů nebo elektronů. Ty se pak dále používají ke studiu různých typů vzorků. Naším průvodcem je technik, který zná urychlovač velmi dobře a dokáže o něm zasvěceně hovořit. Odborný výklad je schopen prokládat velmi praktickými a představitelnými příměry, takže žáci stíhají vnímat i to, co ve škole ve fyzice zatím nebylo probíráno.

Po detailním popisu lineárního urychlovače popíše princip vlastního zkoumání fyzik, který zde pracuje.

„Pokud máte ještě čas, mohu vám ukázat nějaké experimenty s vakuem,“ ujímá se opět slova technik a žáci třídy 13L jsou nadšení. Experimenty a praktické hrátky s fyzikálními zařízeními je velmi baví, a proto se už těší, co uvidí.

Nejdříve jsme mohli vidět, co se stane s uzavřenou gumovou rukavicí pod recipientem vývěvy, z pod kterého vyčerpáme vzduch. Náš průvodce vše velmi precizně vysvětloval a prokládal vtipnými hláškami. Následoval velmi podobný experiment s pěnou na holení, která při poklesu tlaku krásně napěnila. Po vyrovnání tlaků vně a uvnitř čerpaného prostoru se z ní pak stala téměř mýdlová voda. Další experiment dokazoval existenci odporové síly vzduchu - v tzv. Newtonově trubici byl vyčerpán vzduch, čímž nebyl důvod ke vzniku odporové síly vzduchu. Proto peříčko i kamínek padaly touto trubicí se stejným zrychlením - tj. obě tělesa padala volným pádem. Skutečnost, že teplota varu vody je závislá na okolním tlaku, ukázal náš průvodce dalším experimentem. Zatímco se snižoval tlak pod recipientem vývěvy, pod kterým byla umístěna kádinka s vodou, přinesl náš průvodce dvě dílenské přísavky a po historickém úvodu o magdeburských polokoulích nechal Matěje Dongrese a Davida Bielického se o přísavky přetahovat. Klukům se nakonec podařilo vyvinout větší sílu, než je atmosférická síla působící na přísavky a přísavky tak od sebe oddělit. Na závěr pak náš průvodce kluky nejdříve namlsal tím, že pod recipientem vývěvy zvětšil maršmelouny, které po vyrovnání tlaku zaujaly asi poloviční objem, než měly na počátku experimentu. Ale na chuti to prý poznat nebylo.

Ačkoliv téměř všechny experimenty žáci třídy 13L viděli v hodinách fyziky, rádi si je připomněli a aktivně se jich zúčastnili. To už ale nastal čas poděkovat našemu průvodci za prohlídku a přesunout se do další budovy.

Závěr exkurze patřil cyklotronu TR24, který do místního ústavu objednali od kanadských výrobců. Náš průvodce poslední částí exkurze líčil dobrodružnou, ale také velmi strastiplnou cestu, jak přestavovali budovu, aby se do ní cyklotron vešel, jak museli zjišťovat přesné chemické složení kamene a betonu použitého na stavbu kobky cyklotronu, aby zdivo i stropy dokonale odstiňovaly radioaktivitu, a další problémy. Je neuvěřitelné, co dokáže parta nadšenců, kteří chtějí získat mimořádný fyzikální přístroj, když získají na jeho nákup a přestavbu budovy peníze. A navíc vše museli zvládnout během tří let, aby o žádnou část dotace nepřišli. Neuvěřitelné se stalo skutečností a cyklotron v nové kobce stojí a je připraven na uvádění do provozu. Díky tomu, že zatím v provozu na plný výkon nebyl, jsme měli možnost jít se podívat přímo k němu.

Předtím nás ale náš průvodce velmi detailně seznámil s principem jeho činnosti, vysvětlil všechny výhody, který přístroj má, nakreslil názorné obrázky a přitom si žáky třídy 13L prozkoušel z fyziky. Od základů mechaniky, přes interakci nabité částice s magnetickým polem až po vznik iontů a volných částic. Zpočátku žáci odpovídali tiše, ale postupně se rozpovídali více. A kladli velmi fundované dotazy - jak k fyzikálním parametrům přístroje, tak k logistice celé akce. Bylo velmi přínosné vidět takový přístroj na vlastní oči a slyšet (resp. vidět přímo nebo zprostředkovaně na vystavených panelech), jaké všechny problémy bylo nutné vyřešit.

Krátce před jednou hodinou po poledni si nás opět vyzvedl Vladimír Wagner, aby nás doprovodil přes vrátnici do jídelny, kde jsme mohli po dopoledním programu během exkurze doplnit i zásoby potravy.

Poděkování za organizace exkurzi patří RNDr. Vladimíru Wagnerovi a všem jeho kolegům, kteří se nám v ÚJV Řeži věnovali.

Průběh exkurze zachycují fotografie.

Autor fotografií:

© Jaroslav Reichl, 25. 10. 2016