Počátky našeho jaderného výzkumu byly v nemalé míře ovlivněny Francií. Jedním z těch, kteří stáli u jeho zrodu, byl prof. Čestmír Šimáně. Z jeho knihy vzpomínek nazvané Život mezi atomy aneb jak to všechno u nás i jinde začínalo (Vydal Ústav jaderného výzkumu Řež, 2005) otiskujeme následující text.
Dvacátá léta minulého století, jakkoliv byla nesmírně plodná na nové teoretické objevy, na objevy v experimentální jaderné fyzice byla poměrně chudá. Kvantová mechanika, využita především Bohrem v jeho modelu atomu jako soustavy elektronů pohybujících se po pevně stanovených drahách v poli elektrického potenciálu jádra, z nichž nevyzařují elektromagnetickou energii a které jsou proto stabilní, nebyla přímo aplikovatelná na atomové jádro.
Za počátek další cesty k poznání struktury atomového jádra došlo až počátkem třicátých let. Prvním krokem byl objev tak zvaného záření Bothe-Beckera. Stalo se tak při pokusech mnohokráte v různých laboratořích prováděných, jejichž cílem bylo pozorování absorpce a rozptylu částic alfa v různých materiálech. Uvedení autoři si však všimli, že při ozařování berylia částicemi alfa dochází ke vzniku nového záření s podivuhodnými vlastnostmi. Především bylo velmi pronikavé, pronikavější než jakékoliv doposud pozorované záření gama. Jeho studiem se začali zabývat v Paříži také Irena a Frédérique Joliotovi – dcera paní Marie Curie Sklodowské a její manžel Joliot, mladý inženýr pracující v laboratoři staré paní. Brzy bylo shledáno, že toto nové záření je velmi silně pohlcováno lehkými látkami, avšak snadno prochází olovem. Dále našli, že toto záření je schopno z parafinu vyrážet protony, že tedy může předávat velmi mnoho energie částici, která je mnohokrát „těžší“ než foton. Z toho usoudili, že se musí jednat o nesmírně energetické fotony. Zpráva o jejich pozorováních se dostala do rukou J. Chadwicka v Cavendishově laboratoři. Ve svých vzpomínkách píše Chadwick, že jí byl přímo elektrizován. Zabýval se totiž stále v laboratoři hledáním Rutherfordova neutronu. V publikaci Joliotových konečně narazil na stopu. A stačila krátká doba, aby mohl v roce 1932 objev neutronu oznámit.
Joliotovým v Praříži tedy objev neutronu unikl. Při svých experimentech si však všimli, že ionizační komora, opatřena na vstupu tenkým hliníkovým okénkem, kterým do ní vstupovaly částice alfa, ukazuje přítomnost záření i po odstranění jejich zdroje. Když pak ozařovali částicemi alfa hliníkovou folii v mlžné komoře, spatřili, že tato folie se stala zdrojem korpuskulárního záření, jehož emise pokračovala i po odstranění zdroje částic alfa. Z charakteru stop drah těchto části bylo zřejmé, že se jedná o lehké částice jako elektrony, které se však v magnetickém poli stáčely na opačnou stranu než záporné elektrony, byly to tedy elektrony s kladným nábojem – positrony. Ozařováním hliníkové folie částicemi alfa v ní došlo k jaderné reakci, při které vzniklo nové, radioaktivní jádro, které ze zákona zachování celkového náboje muselo být radioaktivním jádrem fosforu. Po Rutherfordově přeměně jádra dusíku ve stabilní jádro kyslíku šlo opět o umělou přeměnu jednoho prvku v druhý. Tentokrát však vznikl uměle radioaktivní izotop. Joliotovým se podařilo vyrobit radioaktivní izotop fosforu.
Za tento objev získali v roce 1935 Nobelovu cenu za fyziku. Jejich objev nezůstal bez ohlasu. Bylo tím dokázáno, že lze připravit uměle radioaktivní izotopy jinak stabilních prvků. V tomto momentě vstupuje do hry Enrico Fermi, italský fyzik, který se začal ihned po objevu neutronů v Římě zabývat jejich studiem. Fermi byl výjimečnou vědeckou osobností.
Manželé Joliotovi našli pozitron v radioaktivním rozpadu jader. V témže období byl pozitron nalezen i v kosmickém záření. To hlavní, co posunulo jadernou fyziku dopředu, byla však rýsující se možnost přípravy velkého množství různých radioaktivních látek ozařováním neutrony. Možnosti jejich praktického využití, ale také zájem o detailnější výzkum atomových jader, podnítily stavbu urychlovačů částic. Zařízení, ve kterých by bylo možno předat jádrům vodíku (protonům) ale také jiným jádrům, například deuteronům (jádrům těžkého izotopu vodíku), dostatečnou energii, aby byly schopny proniknout do atomových jader i těch nejtěžších prvků. Zájem byl zejména právě o deuterony, které v reakcích s některými jádry, například lithia nebo berylia, mohly dát velká množství neutronů. Začala se rodit první generace urychlovačů, elektrostatické ale také i vysokofrekvenční jak kruhové – cyklotrony – tak i lineární. Jejich stavba počala v USA v Berkeley, v Evropě pak v Paříži ve Francii, Curychu ve Švýcarsku, v Uppsale ve Švédsku, v SSSR v Leningradě.
Po dobu prvních čtyř desetiletí dvacátého století byla jaderná fyzika akademickou vědou, zdánlivě bezúčelnou, bez perspektiv převratných aplikací. Výzkum na uranovém problému byl lacinou záležitostí. Stál jenom platy několika fyziků a chemiků, jejichž hlavním posláním navíc byla v mnoha případech pedagogika. Přístrojové vybavení bylo tak primitivní, že bylo až geniální. Hlavním motorem výzkumu byla touha po poznání. Objev štěpení nebyl ani předvídán, natož pak plánován. Přesto uvedl v pohyb obrovské výrobní síly lidské společnosti. Je dokladem nesmírného významu základního výzkumu, ovšem skutečně základního, na samé hranici mezi známým a neznámým.
Dospěli jsme na konec etapy, která od objevu radioaktivity vedla až k objevu štěpení. V tomto stručném přehledu je mnoho vynecháno. Na této cestě bylo mnoho odboček, které nevedly k cíli, kterými však bylo nutno projít, aby se dospělo k přesvědčení, že jimi cesta vpřed nevede. O těchto není v předešlém zmínka. Nakonec zůstává jen několik základních objevů mezi objevem radioaktivity a štěpením. Jsou to objev izotopie jader, atomového jádra, umělé přeměny prvků, neutronu, positronu, umělé radioaktivity. Tyto objevy učiněné experimentální cestou vyvolaly převrat v představách o atomovém jádře a staly se podnětem mnoha teoretických prací.
Co u nás před válkou?
Než přistoupím ke vzpomínkám na počátky jaderného výzkumu u nás, je třeba si položit otázku, nač tento výzkum mohl u nás navazovat. Československo přece bylo zemí uranu a ve světě je často připomínán Jáchymov jako jeho naleziště, odkud paní Curieová získala na počátku dvacátého století uranové kaly, z nichž separovala radium.
Jako prvního fyzika, který se zabýval přirozenou radioaktivitou krátce po jejím objevu, připomíná akademik Běhounek profesora pražské university Kučeru, jenž však tento obor záhy opustil. Sám František Běhounek byl pak prvním Čechem, který se v roce 1922, kdy mu bylo čtyřiadvacet let, vydal do Paříže, do laboratoře paní Marie Curie Sklodowské, aby se tam zabýval studiem radioaktivity. Výsledků studia krátkodobých přirozených radioizotopů se také týká jeho první zveřejněná práce. Po návratu začal organizovat Státní radiologický ústav v Praze, věnoval se studiu příčin léčivých účinků vody z jáchymovských dolů, avšak jeho zájem se brzy obrátil také ke studiu kosmického záření.
Spojené státy měly velký náskok před všemi ostatními a to především proto, že se tam uchýlila řada významných evropských vědců, kteří se jadernou fyzikou zabývali již dříve v evropských atomových centrech a na vysokých školách. První reaktor světa postavil na stadionu chicagské university italský fyzik Enrico Ermi, o němž byla již dříve v této knize zmínka, s účasti dalších kolegů z Evropy.
Když se pak americký atomový program po spuštění Fermiho reaktoru rozrostl do velké šíře, zapojili se do něho další početné kolektivy odborníků z Anglie, Francie, Kanady, i řada vědců, kteří emigrovali z Němci okupované Evropy. To pokračovalo až do doby, kdy tento výzkum nabyl čistě vojenského zaměření a začalo přísné utajování jeho průběhu i výsledků. Účast cizinců byla omezována a velká jejich část odešla nejprve do Kanady, která založila svůj vlastní jaderný výzkum a později se většina z nich vrátila do svých mateřských zemí. Tak došlo k tomu, že brzy po Spojených státech měly své vlastní reaktory i Kanada a Anglie a s určitým zpožděním i Francie, která ale šla svou vlastní, na Spojených státech nezávislou cestou, navazující na předválečné práce a patenty F. Joliota-Curie, L. Kowarského a F. Halbana. Jejich práce v důsledku obsazení Francie Německem byly za války přerušeny, avšak díky vědeckým tradicím z předválečné doby a také díky tomu, že v čele prací stál jako vrchní komisař pro atomovou energii Joliot, který, ač komunista, měl podporu de Gaulla, Francie velmi rychle dohnala své zpoždění a 15. prosince 1948 spustila svůj první těžkovodní reaktor o malém výkonu, s přirozeným uranem, nesoucí název ZOE. Tím se Francie zcela vymkla ze závislosti na jiných státech a mohla jít svou vlastní cestou, od těžby uranu až po jeho zpracování do formy paliva a jeho následné zpracování po vyhoření.
Obr. Pult cyklotronu 6 MeV v Laboratoři jaderné chemie na Collège de France. Čestmír Šimáně druhý zleva
Collège de France – Paříž
K mým prvním stykům s ČAVU došlo koncem roku 1946, kdy se z cesty do Prahy vrátil profesor Zahradníček, u něhož jsem byl asistentem. Přinesl zprávu o založení Komise ČAVU pro Ústav atomové fyziky a především to, že se mohou podat návrhy na obsazení dvou stipendijních míst pro studium v zahraničí, v některém z ústavů, zabývajících se atomovou fyzikou. Profesor Zahradníček mne vyzval, zda bych se nechtěl ucházet o stipendijní místo do Francie, že je ochoten mne doporučit. Taková příležitost se v životě nenaskytne příliš často. Manželka, která v oné době také po přerušení studia během okupace pokračovala ve studiu fyziky a chemie na Masarykově universitě, neměla námitek a dokonce tuto příležitost pro mne uvítala.
Absolvoval jsem právě studium slaboproudé elektrotechniky na Vysoké škole technické Dr. E. Beneše v Brně. Stihl jsem tak techniku vystudovat za 2 semestry a jeden měsíc před válkou do zavření vysokých škol (to jsem studoval strojní inženýrství) a za rok a půl po válce, kdy byly semestry zkráceny (aniž by se krátil počet zkoušek). Po první státnici jsem ale přešel na obor slaboproudého inženýrství. Protože za války v abiturientském kursu na brněnské strojní průmyslovce učili někteří profesoři a docenti z techniky a protože se v tomto kursu sešla řada bývalých vysokoškoláků, připravovali nás vlastně tak, jako bychom byli na vysoké škole. To nám velmi usnadnilo složit po válce první státnici z oboru strojního inženýrství. K rozhodnutí přihlásit se do konkursu na místo stipendisty do Francie jsem se odhodlal do jisté míry také proto, že mne vždy fyzika velmi přitahovala.
Kromě toho, v ústavu profesora Zahradníčka byla praktická cvičení, na jejichž sestavování a na vedení studentských laboratorních praktik jsem se musel také podílet, kde podstatná část měření byla prováděna klasickými kvadrantovými elektrometry. Tedy těmi přístroji, kterými v Paříži a v jiných evropských laboratořích byla prováděn měření velmi slabých ionizačních proudů, které elektronkami nebylo možno spolehlivě měřit.
Profesor Zahradníček do svých přednášek zahrnul již kapkový model jádra, a základy kvantové mechaniky. Ústav teoretické fyziky vedl v té době profesor B. Hostinský, vynikající vědec, dopisující člen francouzské akademie věd. Ten se nikdy nesmířil s pravděpodobnostní interpretací kvantové a vlnové mechaniky a také ji nepřednášel. Poslední autoritou pro něj byl Louis de Broglie, francouzský teoretik, který experimentálně prokázal vlnovou podstatu elektronů. Pozorované vlnové projevy částic však vysvětloval předpokládanou existencí vln, tak zvaných prekursorů, které částici předbíhají a jistým způsobem ovlivňují její chování.
S doporučujícím dopisem profesora Zahradníčka jsem se tedy vydal na cestu do Prahy představit se profesorovi Petržílkovi jako uchazeč o stipendium Přípravného výboru. Profesor Petržílka, známý svou srdečností mne nadšeně přivítal: „To je výborné pane kolego, půjdeme hned za profesorem Žáčkem.“ Ten sídlí v sousední místnosti, v druhém poschodí budovy fyzikálních ústavů v ulici Ke Karlovu, číslo 5, kde byl jeho ústav. Ten již tolik nadšení nesdílel, byl opatrnější a řekl jen, že „jakási možnost tady je, že je však spíše potenciální.“ Přesto však se mnou ihned oba šli za profesorem Trkalem do sousední budovy Ke Karlovu 3. Ten již jednal zcela stroze úředně a vyzval mne, aby si tedy podal formální žádost.
Nakonec jsem tedy stipendium dostal.
Pro celý můj život bylo získání stipendia k profesorovi Joliotovi rozhodujícím momentem. Nikdy od té doby až do dneška jsem svět atomů neopustil. Počátkem dubna roku 1947 jsem jako novopečený inženýr, kterému ale už vzhledem ke ztraceným šesti válečným létům bylo dvacet osm let, odejel sám do Paříže. Bylo to těžké, musel jsem v Brně opustit místo asistenta, které pro mne nemohl profesor Zahradníček po dobu mé nepřítomnosti držet. Manželka pokračovala v Brně ve studiích a žila jen z peněz, které jsme si do té doby našetřili. Stipendium stačilo právě na krytí mých životních nákladů v Paříži.
Když jsem do Paříže přijel, vyhledal jsem si podle plánu Collège do France a chtěl jsem se v Laboratoři jaderné chemie profesoru Joliotovi ihned představit. Neuvědomil jsem si, že jsou právě velikonoční svátky, takže jsem na Collège nikoho nenašel a měl jsem pár dní volna. Ubytoval jsem se v latinské čtvrti v Rue des Feuillantines v pensionu, který byl poměrně levný, čemuž také odpovídal jeho komfort. První starostí bylo oprášit trochu svou francouzštinu, kterou jsem se učil naposledy před devíti lety na reálném gymnasiu. Vzal jsem si sice před odjezdem do Paříže pár lekcí v Brně u rodilého Francouze, ale zjistil jsem už při první návštěvě restaurace, že číšníkovi téměř nerozumím. Z obavy, abych vůbec se domluvil s profesorem Joliotem alespoň po odborné stránce, koupil jsem si ihned francouzskou knihu o cyklotronu. Ve volném čase jsem ji studoval na břehu Seiny a učil se odborné terminologii. Později mne ujistili, že pro získání praktických znalostí v odborné terminologii byla tato kniha postačující, jako učebnice o urychlovačích že však nestojí za mnoho. Nicméně mně dosti pomohla, takže jsem byl schopen se o cyklotronu na Collège de France s profesorem Joliotem alespoň lapidárně bavit. Jeho kupodivu především zajímaly mé znalosti z oblasti vakua, vysoké frekvence a také má práce s Wilsonovou komorou.
Obr. Z jednání v MAAE. Druhý zleva Č. Šimáně
Svůj pobyt v laboratoři profesora Joliota jsem podrobně popsal v knize F. Joliot-Curie a nebudu opakovat vše, co pro mne tento pobyt znamenal, zejména pro mou práci po návratu do Československa. Pobyl jsem v Paříži celý rok až do dubna 1948 a pak ještě podruhé od prosince téhož roku do dubna 1949. Profesor Joliot mne začlenil do skupiny, která provozovala jeho cyklotron v podzemí Collège de France a která se také zabývala výpočty a projekcí cyklotronu na 25 MeV (deuterony) pro budované středisko jaderného výzkumu v Saclay, pro který jsem počítal průběh magnetického pole. Podařilo se mně však také sestavit zařízení, které udržovalo automaticky v 5 MeV cyklotronu na Collège maximální hodnotu výstupního proudu urychlených částic, které presentoval profesor Joliot v časopise Comptes Rendus francouzské akademie věd a jehož popis byl v plném znění publikován v Journal de Chimie et le Radium. Joilot, který sám byl původně také inženýr, si velmi vážil inženýrského přístupu k řešení problémů a tímto jsem získal u něho značný kredit. Umožnil mně pak pobývat kromě v Laboratoři jaderné chemie na Collège také v Laboratoři jaderných synthes v Ivry, na předmětí Paříže. Zde pracoval lineární urychlovač částic s kaskádním zdrojem vysokého napětí do 1 MeV, jehož Philipsovy vysokonapěťové rtuťové ventily byly značně poruchové a často se musely opravovat. Toto byla pro mne nenahraditelná praxe, které jsem mohl později v Praze plně využít.
Joilot byl v oné době vrchním komisařem francouzského Komisariátu pro atomovou energii. Ten měl své dočasné laboratoře ve Fort de Chatillon u Paříže, u obce, kde měli Joliotovi svou vilu postavenou před válkou. Tato pevnost, podobná tereziánským pevnostem u nás, sloužila po řadu let jadernému výzkumu až do doby, kdy bylo vybudováno středisko jaderného výzkumu v Saclay. Profesor Joliot mně umožnil pobyt v těchto laboratořích, kde se pracovalo téměř na všech jaderných technologiích, kterých je zapotřebí ke zvládnutí jaderné energie. Tam vlastně byly položeny základy technologického vývoje, které učinily z Francie velmi málo závislou v jaderné energetice na cizích licencích. Pro mne byl tento pobyt další školou, kde bylo možno získat nové vědecké i praktické poznatky, kde byly pořádány odborné přednášky a semináře, kterých jsem se směl účastnit a kde bylo k disposici také mnoho zahraničních reportů. Všechny tamní práce byly zaměřeny na stavbu prvního francouzského atomového reaktoru ZOE, o němž jsem se již dříve zmínil. Byl jsem také svědkem prvního období jeho činnosti. V Chatillonu se projektoval ve skupině, jejíž jsem byl členem, Van de Graaffův generátor na 5 MeV s urychlovací trubicí, jehož vzorem byl podobný urychlovač postavený v Anglii. Byly v něm uplatněny také poznatky ze stavby těchto urychlovačů v USA, odkud docházely do Chatillonu podrobné zprávy. Měl jsem k dispozici jeho výkresovou dokumentaci, která byla později základem pro stavbu obdobného urychlovače, dosud pracujícího v Ústavu jaderné fyziky v Řeži.
Obr. MeV tlakový Van de Graffův generátor s urychlovací trubicí pro elektrony postavený v ÚJF ČSAV v druhé polovině padesátých let
Mé pařížské období bylo vyplněno prakticky jen prací a studiem. Na život v Paříži jsem neměl příliš času. Mé stipendium mně ani neumožňovalo si příliš užívat, hlavně z počátku, kdy se poukazy stipendia z Prahy značně opozdily v důsledku měnových reforem, které probíhaly ve Francii. Byl jsem značně zadlužen a šetřil jsem na jídle. Podařilo se mně zhubnout během dvou měsíců o 14 kg, takže jsem vážil něco pod 60 kg, při výšce 183 cm. Když jsem přijel na prázdniny domů, manželka se mne zhrozila. Abych ji potěšil, slíbil jsem ji, že bude moci přijet za mnou, že spolu z toho stipendia přece jen nějak vyžijeme. Profesor Joliot souhlasil s tím, aby pracovala v jeho laboratoři na Collège de France, v radiochemické skupině, v které pracovala i Helena, dcera profesora Joliota. Pobyla v Paříži v září v roce 1947 a pak čtyři měsíce během mého druhého pobytu. Získala radiochemickou praxi pro přípravu radioaktivních izotopů a pro práci s radioaktivními látkami, kterou po návratu mohla také v Ústavu pro atomovou fyziku ČAVU a později v Ústavu jaderné fyziky ČSAV uplatnit.
Z mého pobytu mně zůstaly trvalé vzpomínky na přednášky profesora Joliota na Collège, v kterých obsáhl prakticky všechny práce, které vedly k objevu neutronu, umělých radioizotopů až po objev štěpení. Přednášel brilantním způsobem, zcela zpaměti bez písemných poznámek. Měl udivující paměť. Také si rád vzpomínám na semináře Louis de Broglie na Ecole Polytechnique. Tenkrát byly živé problémy generace ultrakrátkých elektromagnetických vln a jejich přenosu vlnovodnými systémy. Toto vše souviselo především s radarovou technikou a část jeho seminářů byla jim také věnována. De Broglie vystoupení odborníků komentoval nečekanými přirovnáními s jevy popisovanými kvantovou mechanikou, například k rozptylu částic, takže docházelo k živým diskusím. Během semináře de Broglie stával v koutě posluchárny, vzpřímen jako svíce, s bílým tvrdým otcovražedným límcem okolo krku, postava vskutku šlechtická. Tenkráte se také rodila dokonalejší teorie dutinového magnetronu a de Broglie vyzýval účastníky k teoretickému objasnění interakce obíhajícího elektronového svazku s elektromagnetickým polem, kterou při silných elektronových proudech nelze zanedbávat. Zejména bylo zajímavé srovnávání generace elektromagnetických vln elektronovými svazky, tj. předávání kinetické energie elektricky nabitých části elektromagnetickému poli s obráceným procesem, ke kterému dochází v urychlovačích, kde naopak energie elektromagnetického pole se předává částicím. Byly to zcela nové přístupy, o kterých v tehdejších učebnicích nebylo zmínky. Sám jsem silně pociťoval mezery ve svém vzdělání, kde kterým došlo přerušením studia za války a zkrácením studia po válce. Proto jsem se snažil tyto mezery co nejrychleji během pobytu v Paříži doplnit, zejména v oblasti kvantové a vlnové mechaniky a tehdy silně se rozvíjející kvantové elektrodynamiky. Velmi jsem byl přitom vděčen profesorovi Velíškovi, který nám před válkou přednášel fyziku na brněnské technice. Na rozdíl do v té době běžných fyzikálních přednášek, uplatnil profesor Velíšek moderní, anglický způsob výkladu pomocí vektorového a tensorového počtu, bez kterého se teoretická fyzika neobejde.
Ještě jednu zkušenost jsem si z pobytu v Laboratoři jaderné chemie na Collège de France odnesl. V Laboratoři byla poměrně obsáhlá knihovna s mnoha základními knižními publikacemi a řadou periodik. Tato knihovna neměla žádný personál, který by se staral o výpůjčky. V knihovně bylo možno běžně si z regálů vybírat libovolné knihy a časopisy a dokonce si je odnášet přes noc domů. Stačilo se pouze zapsat do knihy výpůjček. Tento systém vyžadoval od pracovníků laboratoře jediné a to disciplinovanost. Za mého pobytu se nevyskytly žádné potíže a z knihovny se zřejmě nic nekradlo. Když jsem o dvacet let později byl děkanem Fakulty jaderné a fyzikálně inženýrské v Praze, nechal jsem zasedací místnost fakulty přestavět tak, aby se podobala knihovně u profesora Joliota, na kterou jsem měl trvalé vzpomínky.
Laboratoř jaderné chemie na Collège měla jen jednu sekretářku, starší zkušenou paní. O všechny záležitosti chodu laboratoře včetně personálních se staral Jolitův zástupce, pan Savel, rovněž vědecký pracovník. Kontrola pracovní doby zaměstnanců píchacími hodinami nebo knihou příchodu neexistovala. Profesor Joliot dokonce nic nenamítal proti tomu, aby vědecký pracovník, který čekal na zhotovení své aparatury nebo z jiného důvodu nemohl v laboratoři experimentálně pracovat, si vyjel do Alp a tam přemýšlel. Byla v tom velká moudrost, kterou jsem o mnoho let později ve Spojeném ústavu jaderného výzkumu v Dubně slyšel obhajovat profesora Blochinceva, prvního ředitele tohoto ústavu. Podle něj velké nové myšlenky se úspěšněji rodí v době, kdy vědecký pracovník je vytržen z běžné rutiny, kdy se jeho mysl oprostí od zaběhaného způsobu myšlení. Uvědomil jsem si také, že přísný časový kontrolovaný režim, který je nepostradatelný v továrnách a institucích, kde práce jedněch závisí na přítomnosti druhých, není aplikovatelný na vědecké pracovníky výzkumných institucí. Později, když jsem vedl Ústav pro atomovou fyziku v Hostivaři, ponechal jsem pracovníkům volnost a nekontroloval jejich příchody. Když jsem pak byl seshora donucen zavést píchačky, přestala být řadě vědeckých pracovníků vědecká práce radostí z tvůrčí činnosti, stala se obyčejným zaměstnáním od padla do padla a ve skutečnosti ústav přicházel o pracovní dobu, kterou mu dobrovolně věnovali nad předepsanou pracovní dobu.
V dubnu 1948 končil můj první pobyt v Paříži.
Obr. Třístupňový zkapalňovač helia postavený v roce 1957 v ÚJF ČSAV
Počátky budování Ústavu pro atomovou fyziku, první urychlovač
Mezitím co jsem byl v Paříži u Joliota a Dr. Beneš ve Švédsku u profesora Siegbahna, jednal počátkem roku 1948 Přípravný výbor o koupi urychlovače pro Ústav pro atomovou fyziku. Při daných finančních prostředích, z nichž část už padla na naše stipendia, nebylo možno uvažovat o koupí cyklotronu a tak se zájem soustředil na získání urychlovače obdobného tomu, na kterém před válkou v Anglii prováděl své experimenty profesor Petržílka. Byl jím urychlovač s kaskádním zdrojem vysokého napětí, vyvinutý v Anglii J. Cockcroftem a E. Waltonem, do 1 MeV s urychlovací trubicí, prakticky tentýž, s kterým jsem měl také já zkušenosti z Ivry. Tenkráte tyto urychlovače stavěla firma Philips (od ní byl urychlovač v Ivry) a s jeho stavbou začala také firma Haefely ve Švýcarsku. V obou případech byly jako usměrňovače v kaskádním generátoru použity rtuťové ventily od Philipse. Objednávku urychlovače projednali s firmou Haefely profesoři Petržílka a Řezníček. Cena urychlovače byla po převodu švýcarských franků na naši poválečnou měnu 8 milionů korun. Platební podmínky byly podle tehdejších zvyklostí, tj. třetina splatná při uzavření smlouvy, třetina po zhotovení převážné části zařízení a třetina při komisionelním předání do provozu. Na tento urychlovač tedy padla téměř celá suma peněz, kterou měl Přípravný výbor k dispozici. Na výstavbu případné laboratoře zbylo velmi málo.
Dr. Beneš se po návratu ze Švédska vrátil na přírodovědeckou fakultu University Karlovy. Když se rozhodoval, zda nemá také přejít do Akademie, nakonec usoudil, že Universita je přece jen stabilnější institucí (řekl tenkrát, že universita je věčná) než Ústav pro atomovou fyziku. Jednu dobu v osmdesátých letech jsem jej podezříval, že věděl už tenkrát o existenci dvou dopisů, které poslal president Gottwald ze své kanceláře ministru školství Zdeňku Nejedlému, do jehož resortu akademie spadala a který byl současně presidentem ČAVU. Tyto dopisy byly v osmdesátých letech nalezeny v jeho bývalém archivu. Gottwald v nich po dvakrát žádal ministra Nejedlého, aby akademie přestala vyvíjet iniciativu v jaderné oblasti, která by mohla vyústit v požadavek na náš uran, na který uplatňoval výsadní právo jen Sovětský svaz. Tím by mohlo dojít k politickým komplikacím. Ministr Nejedlý, který byl povýšen nad tak přízemní otázky, jakými se zabývala jaderná fyzika a které se týkaly jakéhosi uranu, na tyto dopisy nereagoval a snad jen díky tomu nebyl jaderný výzkum ve svých počátcích udušen. Po devadesátém roce minulého století jsem se opět s Benešem setkal a ujistil mne, že o těchto dopisech neměl ani zdání a že jimi ve svém rozhodování ovlivněn nebyl.
Obr. Profesor V. Petržílka v rozhovoru s profesorem Francisem Perrinem, vrchním komisařem francouzského komisariátu pro atomovou energii (vpravo) při jeho návštěvě na FJFI ČVUT v prvé polovině šedesátých let (zleva Šimáně, Petržílka, Perrin) (archiv FJFI ČVUT).
Od urychlovače zakoupeného akademií pro ústav se však očekávalo, že bude sloužit výzkumu atomových jader. Pro práci v tomto směru bylo však zapotřebí především detektorů záření beta a gama. Začal jsem se proto zabývat vývojem a výrobou Geiger-Müllerových čítačů pro záření beta. Tyto u nás neexistovaly a bez nich nebylo možno provádět žádné kvantitativní měření jednotlivých rozpadů radioaktivních jader. Vycházel jsem ze zkušeností získaných na Collège, kde se vyráběly a používaly duraluminiové cylindrické počítače o průměru 20/18 mm, které byly ve střední části o délce 36 mm zeslabeny na tloušťku stěny 0,1 mm. Takto upravená trubka tvořila katodu počítače, anodou byl 0,1 mm tlustý wolframový drátek, který procházel skleněnými, do konců počítače zatmelenými koncovkami. Ve Francii plnili tyto počítače směsí argonu a alkoholových par. Pro mne bylo snazší nahradit skleněné koncovky aralditovými (araldit byl tehdejší komerční název pro epoxidové pryskyřice vyráběné švýcarskou firmou Ciba, která ještě tenkrát měla v Praze své zastoupení). Araldit ovšem absorboval alkoholové páry a tak jsem je nahradil extrémně čistým ethylenem, který jsem získával mnohonásobnou destilací za nízkých teplot.
V předchozí kapitole jsem se zmínil o přípravě malých množství radioaktivních izotopů na hostivařském urychlovači. Nebyly to však první umělé radioizotopy, kterých bylo u nás použito. Na mou prosbu zařídil profesor Joliot v roce 1949, kdy byl ještě vrchním komisařem francouzského Komisariátu pro atomovou energii, že byla do Prahy odeslána zdarma menší množství radiosodíku 24Na a radiofosforu 32P, která byla připravena v reaktoru ZOE v Chatillonu u Paříže. Protože radiosodík má poločas rozpadu 14,9 hodin, bylo nutno jej do Prahy přepravit rychle a bez zdržení leteckou cestou. Zařízeno to bylo tak, že radioizotopy převzal na letišti Le Bourget v Paříži, kam je z Chatillonu dopravili autem, přímo pilot československých aerolinií (tenkráte létaly staré Dakoty). Na letišti v Ruzyni čekal se mnou se svým autem profesor Petržílka a radioizotopy jsme převezli do Fyzikálního ústavu. Žádná celní kontrola na letišti neproběhla, žádného povolení státního dozoru nebylo zapotřebí. Fantastické bylo, jak celní orgány i aerolinie vyšly při této akci vstříc, takže doprava proběhla bez jakéhokoliv zdržování. Kde měl radioizotopy v letadle uloženy pilot letadla, jsme ani nevěděli.
S radioizotopy se začaly dělat pokusy na klinice profesora Jonáše ve Fakultní nemocnici University Karlovy na Karlově náměstí. Fyziologický roztok obsahující radiosodík byl podáván pacientům intravenosně do horní končetiny a počítačem u dolní končetiny byla zjišťována doba, za kterou se aktivita na jejím konci objeví. K disposici byly sice mé G.M. počítače, ale ostatní technika nebyla valná, takže výsledky byly dosti rozporné. Kromě toho výsledky u dalších pacientů byly postupně horší a horší. Příčinu jsme rychle objevili. Pacienti se silně potili a s potem odcházel i radiosodík, který zamořil lůžko, na které byli pokládání. Pozadí od sodíku z jejich potu stále rostlo, takže brzy zamaskovalo vlastní měřený efekt. Při všech těchto aplikacích jsme si předem odhadovali dávky záření, kterému byli pacienti i my vystavováni, aby zdravotní riziko bylo minimální (tenkráte neplatily ještě žádné normy pro tento druh prací). Touto cestou se získávaly první zkušenosti z práce s radioaktivními látkami a s jejich možnými aplikacemi. Podobným způsobem byl využit i dodaný radiofosfor, například jeho postup od kořenů rostlin do jejich dalších částí. Díky profesoru Biquardovi, sekretáři profesora Joliota, se dodávka radioizotopů z Francie opakovala ještě jednou v roce 1950, kdy už byl profesor Joliot jako komunista sesazen z funkce vrchního komisaře. Pak se politické klima mezi Francií a Československem zhoršilo natolik, že další přísun z Francie byl přerušen.
V padesátých letech měla veřejnost k atomové energii daleko smířlivější postoje a to i přes velikou jadernou havárii v roce 1957 na jednom z anglických reaktorů, kdy došlo k zamoření velké části Evropy radioaktivním jodem. Tímto smířlivějším postojem veřejnosti byla charakterizována i jednání o první naší jaderné elektrárně v Jaslovských Bohunicích.
Obr. Setkání profesora Joliot-Curie, nositele Nobelovy ceny, krátce před jeho smrtí na půdě Spojeného ústavu jaderných výzkumů v Dubně s jeho spolupracovníkem z doby před válkou profesorem B. Pontecorvem (uprostřed zády obrácen Pontecorvo, vpravo Joliot-Curie) (archiv SÚJV, Dubna).
Na půdě Spojeného ústavu jaderných výzkumů v dubně docházelo také k čilým stykům mezi významnými vědci celého světa. Krátce před svou smrtí navštívil Spojený ústav profesor Joliot-Curie, nositel Nobelovy ceny, kde se setkal se svým starým spolupracovníkem ještě z doby před válkou profesorem Brunem Pontecorvem, který v jeho laboratoři jaderných synthes v Irvy, předměstí Paříže, provedl během krátké doby, co tam běžel pulsní generátor vysokého napětí, několik základních experimentů z oblasti anihilace pozitronů, na které Joliot rád ve svých přednáškách vzpomínal. Jinou takovou příležitostí byla návštěva profesora Moessbauera, nositele Nobelovy ceny za objev po něm zvaného efektu s akademikem I. M. Frankem, rovněž nositelem Nobelovy ceny).
Zdroj: časopis CzechIndustry 1/2024
