Ústav pro atomovou fysiku ČAVU

Nedlouho po druhé světové válce se Česká akademie věd a umění (ČAVU) rozhodla vybudovat Ústav pro atomovou fysiku – naše první vědecko-výzkumné pracoviště jaderné fyziky. Inspirovala se výsledky dosaženými ve fyzice atomového jádra během války v USA při vývoji atomové bomby a z toho vyplývající perspektivy dalšího rozvoje tohoto oboru.

Fota: Ústav jaderné fyziky AV ČR
Cockcroft-Waltonův kaskádní urychlovač protonů a deuteronů do energie 1 MeV uvedli vědci v Ústavu pro atomovou fysiku ČAVU do provozu v roce 1951.

Z jednání schůze II. třídy ČAVU, která se konala 14. června 1946, vzešla mj. komise s úkolem připravit návrh na vybudování Ústavu pro atomovou fysiku ve složení prof. Augustin Žáček (předseda), prof. Viktor Trkal, prof. Václav Petržílka a prof. Josef Řezníček. V čele ČAVU tehdy stáli prezident Zdeněk Nejedlý a generální tajemník Viktor Trkal. Pro průkopnickou práci komise byly cenné osobní znalosti a zkušenosti V. Petržílky z aktivní výzkumné činnosti v jaderné fyzice během jeho předválečného pobytu v Cavendishově laboratoři v Cambridge, kde se tehdy podílel na studiu spekter promptního záření gama ze záchytu protonů lehkými prvky [S. C. Curan, P. I. Dee, V. Petržílka, The Excitation of g-Radiation in Processes of Proton Capture by Light Elements, Proc. Roy. Soc., A 169 (1938), 269–289]. Po návratu se věnoval výzkumu kosmického záření, v němž po válce neprodleně pokračoval.
Komisí vypracované memorandum k návrhu na vybudování Ústavu pro atomovou fysiku bylo předloženo úřadu předsednictva vlády a resortním ministerstvům. Přípravný výbor Ústavu ČAVU pro atomovou fysiku, který sestával z delegovaných zástupců resortů (zdravotnictví se nezapojilo), vypracoval statut ústavu a navrhl jeho oficiální název Česká akademie věd a umění, Československý ústav pro atomovou fysiku. Poválečná iniciativa ČAVU na tomto poli výzkumu přispěla k překonání naší absence v meziválečném období a napsala tak první kapitolu historie našeho jaderného výzkumu.
K realizaci původní představy o vybavení ústavu urychlovači nebyl tehdy dostatek finančních prostředků. Ministr financí Jaromír Dolanský převedl na účet ČAVU 10 milionů korun, čemuž se poté přizpůsobily další kroky výboru. Přípravný výbor nejprve vypsal dvě stipendia ČAVU pro mladé fyziky k získání znalostí a zkušeností v jaderném výzkumu na renomovaných zahraničních pracovištích. Na jednoroční stáže byli v dubnu 1947 vysláni: RNDr. Josef Beneš, asistent A. Žáčka v Ústavu experimentální fyziky PřF UK, do Uppsaly k prof. Kai Manne Siegbahnovi, nositeli Nobelovy ceny (1981); Ing. Čestmír Šimáně, asistent prof. Josefa Zahradníčka v Ústavu experimentální fyziky MU, do Paříže na Collège de France k prof. Frederiku Joliotovi, rovněž nositeli Nobelovy ceny (1935). Podle původních představ výboru mělo být v Ústavu pro atomovou fyziku koncem roku 1948 celkem 22 pracovníků. Pro nedostatek finančních prostředků k pořízení cyklotronu rozhodl Přípravný výbor počátkem roku 1948 o nákupu urychlovače Cockcroft-Waltonova typu, na němž profesor Petržílka pracoval v Cambridgi. Po návratu obou stipendistů v dubnu 1948 se Č. Šimáně stal prvním zaměstnancem Ústavu pro atomovou fysiku, který vedl již zmíněný V. Petržílka; J. Beneš setrval na původním pracovišti.
Č. Šimáně byl F. Joliotem během pobytu v Laboratoři jaderné chemie na Collège de France zařazen ve skupině cyklotronu, kde se mj. podílel na projekci cyklotronu pro výzkumné centrum v Saclay výpočtem průběhu magnetického pole. Dále zde navrhl a realizoval elektronickou stabilizaci výstupního proudu urychlených částic na cyklotronu na Collège, což v plném znění publikoval v Journal de Physique et le Radium, 9 (1948), 113–121; F. Joliot toto řešení prezentoval v Comptes Rendus Acad. Sci. Paris, 226 (1948), 648–650. Kromě toho působil Č. Šimáně i ve skupině projektující Van de Graaffův urychlovač na 5 MeV, což později v Ústavu jaderného výzkumu ČSAV (ÚJV ČSAV) v Řeži spolu s výrobní spoluprací Škodovky přispělo ke stavbě takového urychlovače. Dosud funkční urychlovač je součástí nynějšího parku urychlovačů Ústavu jaderné fyziky AV ČR, v. v. i. Pro tvůrčí účast na uvedených projektech vycestoval Č. Šimáně z Joliotovy iniciativy v prosinci 1948 ještě na pět měsíců do Paříže, kde se mj. stal účastníkem významné události, jakou bylo uvedení do provozu prvního francouzského výzkumného těžkovodního jaderného reaktoru ZOE s tepelným výkonem 150 kW, který byl třetím v této kategorii po Kanadě (1945) a Anglii (1947). Znalosti a zkušenosti nezbytné k výzkumné práci, které načerpal v Paříži, uplatnil jak po návratu při budování Ústavu pro atomovou fysiku ČAVU, tak posléze v Laboratoři nukleární fyziky ČSAV (LNF ČSAV) a od roku 1955 při budování Ústavu jaderné fyziky v Řeži jako vědecko-výzkumného centra jaderných oborů.

Foto: Archiv výzkumného centra průmyslového dědictví FA ČVUT
Budova bývalého parního mlýna v Hostivaři, kde po druhé světové válce působil Ústav pro atomovou fysiku ČAVU v objektu Československého státního filmu.

V roce 1949 získala ČAVU vhodné umístění pro urychlovač v části objektu Čs. státního filmu v Praze-Hostivaři za roční pronájem 10 korun. Po stavební úpravě prostoru zde badatelé v roce 1951 instalovali kaskádní urychlovač, dodaný švýcarskou firmou Haefely, jenž poskytoval protony a deuterony o energii do 1 MeV a který mj. při bombardování berylia deuterony sloužil též jako intenzivní zdroj neutronů vykazující hodnotu emise > 10¹⁰ s^–1. Urychlovač umož-ňoval stabilní provoz do energie 950 keV. Tehdy na hostivařském pracovišti působilo pět pracovníků a skupina ústavu studující kosmické záření pracovala na fakultě u profesora Petržílky. K prvním aplikacím umělých radionuklidů (²⁴Na, ³²P, ³⁵S ) jako radioaktivních indikátorů v medicíně a biologii, které na žádost Č. Šimáně poskytl F. Joliot, došlo u nás poprvé v režii hostivařské pracovní skupiny v roce 1949. Další a poslední dodávku z Francie v roce 1950 odeslal po odstranění F. Joliota z funkce vysokého komisaře Komisariátu pro atomovou energii prof. Pierre Biquard. Od roku 1951 se umělé radionuklidy dovážely ze Sovětského svazu. K dalšímu rozvoji tohoto jediného pracoviště ČAVU v oblasti exaktních věd chyběly nezbytné finanční prostředky. Ustavení Československé akademie věd (ČSAV) v listopadu 1952 vedlo k začlenění Ústavu pro atomovou fysiku (od počátku roku 1953) do soustavy vědeckých pracovišť ČSAV pod názvem Laboratoř nukleární fyziky ČSAV (LNF ČSAV). Po prvním vykročení na dráhu našeho jaderného výzkumu inspirovaného a realizovaného v ČAVU stálo před LNF ČSAV rozhodnutí o dalším postupu a zaměření vlastního výzkumu. To za tehdejších podmínek trvalého utajování poznatků a technologických informací v oblasti jaderného výzkumu a embarga na nezbytné přístroje, materiály a zařízení (pokračovalo i přesto, že skončil monopol atomových zbraní po pokusném výbuchu sovětské atomové bomby v roce 1949) znamenalo vybudovat těžkovodní reaktor s přírodním uranem vlastními silami. V LNF ČSAV vědci vypracovali kromě nezbytných výpočtů postup poloprovozní výroby nukleárně čistého kovového uranu včetně metody ke kontrole jeho čistoty. Technologie výroby těžké vody a nukleárně čistého grafitu vyprojektoval k realizaci v našem chemickém průmyslu Chemoprojekt.

Elektrostatický urychlovač Van de Graaffova typu vybudovaný v Ústavu jaderného výzkumu ČSAV v Řeži

Náhlý obrat k podpoře mezinárodní spolupráce v mírovém (nevojenském) využívání jaderné energie nastal na konci roku 1954, kdy Valné shromáždění OSN přijalo rozhodnutí o uspořádání první konference o mírovém využití atomové energie v následujícím roce v Ženevě a o založení Mezinárodní agentury pro atomovou energii. Z toho vyplývající možnost navázat na soudobou pokročilou úroveň výzkumu vyvolala naději na urychlení rozvoje nukleoniky. Tehdejší nabídka vědecko-technické pomoci při rozvoji jaderných oborů, předložená vládou SSSR, spočívala v dodání výzkumného reaktoru, cyklotronu, Van de Graaffova urychlovače, přístrojů, materiálů, umožnění stáží našich odborníků na vědecko-výzkumných a konstrukčních pracovištích a vedla k opuštění námi nastoupené cesty LNF ČSAV. Z uvedené sovětské nabídky nebyl odebrán pouze Van de Graaffův urychlovač, který byl postaven – jak je uvedeno výše – s výrobní spoluprací Škodovky vlastními silami v ÚJV ČSAV v Řeži. V roce 1955 vláda rozhodla o vybudování Ústavu jaderné fyziky v Řeži jako vědecko-výzkumného centra jaderných oborů, o založení Fakulty technické a jaderné fyziky na Karlově univerzitě, Střední školy jaderné techniky a výstavbě jaderné elektrárny A1 v Jaslovských Bohunicích. V tomto období náročném na kvalifikovaná rozhodování se uplatnily znalosti a zkušenosti hrstky pracovníků získané v prvních etapách činnosti Ústavu pro atomovou fyziku ČAVU a LNF ČSAV.

MILOSLAV VOBECKÝ,
Ústav analytické chemie AV ČR, v. v. i.