4 kroki ku przyszłości

2Nauka i technika decydują dziś o komforcie życia społeczeństw oraz o cywilizacyjnej pozycji państw na świecie. Komisja Europejska nie ma tu żadnych wątpliwości i od lat konsekwentnie dąży do zwiększenia potencjału naukowo-technicznego naszego kontynentu.

Przykładem działań podejmowanych w tym duchu jest projekt 4LABy, właśnie finalizowany w Narodowym Centrum Badań Jądrowych. W ramach przedsięwzięcia, wartego niemal 40 mln zł, w ośrodku w Świerku wybudowano nowoczesne pomieszczenia laboratoryjne i wyremontowano dotychczasowe, zakupiono także specjalistyczną aparaturę badawczą i pomiarową. Inwestycja pozwoli naukowcom i inżynierom z Polski i Europy prowadzić najwyższej jakości prace badawcze i wdrożeniowe w tak przyszłościowych obszarach wiedzy jak fizyka plazmy, plazmowe techniki inżynierii materiałowej, badania radiograficzne czy medyczne akceleratory cząstek.
Nowoczesny budynek pod dorodnym świerkiem to Laboratorium Struktur Akceleracyjnych, największa inwestycja projektu 4LABy. Wzniesiony od podstaw kosztem niemal 8 mln zł, budynek jest miejscem, w którym ponad 50 specjalistów będzie już wkrótce projektować, konstruować i testować układy elektroniczne i mechaniczne oraz systemy sterowania nowoczesnych akceleratorów do zastosowań medycznych. Dwa nowe, potężne bunkry, na zdjęciu ukryte za budynkiem, mają ściany o grubości dochodzącej do trzech metrów. Można tu bezpiecznie pracować z urządzeniami wytwarzającymi wiązki elektronów o energiach dochodzących nawet do 20 megaelektronowoltów.
Ponad 1400 metrów kwadratowych powierzchni Laboratorium Struktur Akceleracyjnych zajmą m.in. stanowiska do badań mikrofalowych, obróbki próżniowej, lutowania w próżni czy kontroli szczelności. Część pomieszczeń używanych podczas precyzyjnego strojenia wnęk rezonansowych i montażu sekcji przyspieszających akceleratorów ma ograniczony dostęp i podwyższoną czystość. To tu już wkrótce dobiegną końca prace m.in. nad kompleksowym systemem do radioterapii śródoperacyjnej, przeznaczonym do napromieniania w trakcie zabiegu chirurgicznego loży po usuniętym nowotworze piersi.
Pracownie Laboratorium Struktur Akceleracyjnych wyposażono w specjalistyczną aparaturę inżynieryjną. Znajduje się tu klatka Faradaya wraz z modulatorem wysokich napięć, nowoczesna spawarka mikroplazmowa, a także widoczny na zdjęciu piec do lutowania w próżni. Ten ostatni przyrząd, gwarantujący najwyższą jakość połączeń, został zakupiony, zainstalowany i uruchomiony w ramach projektu 4LABy kosztem niemal dwóch milionów złotych.Żadne nowoczesne laboratorium nie może funkcjonować bez infrastruktury informatycznej, zdolnej szybko wykonywać zaawansowane symulacje komputerowe i z odpowiednią wydajnością przetwarzać znaczne ilości danych pomiarowych. W Laboratorium Struktur Akceleracyjnych za realizację tych zadań odpowiadają serwery umieszczone w odrębnym, specjalnie do tego celu zaprojektowanym pomieszczeniu.Projekt 4LABy otworzył przed Laboratorium Wiązek Jonowo-Plazmowych możliwość badania cząstek naładowanych przyspieszanych w gorącej plazmie. Ten kierunek rozwoju technik akceleracyjnych, uznawany za bardzo obiecujący, nie mógłby być rozwijany w ośrodku w Świerku bez nowoczesnego wysokoprądowego implantatora impulsowego. Zmodernizowane działo jonowo-plazmowe w pełni współpracuje z nową komorą próżniową. Takie połączenie technik pozwala wykonywać zaawansowaną obróbkę powierzchni materiałów: wprowadzać domieszki w ich warstwy powierzchniowe, a następnie – bez ryzyka zanieczyszczenia próbek – wygrzewać je wiązką elektronów. Modyfikowanie powierzchni materiałów za pomocą dział plazmowych i jonowych należy do najnowocześniejszych i najbardziej uniwersalnych metod inżynierii materiałowej. Za pomocą plazmy naukowcy z ośrodka w Świerku mogą wytwarzać np. wysokotemperaturowe warstwy nadprzewodzące bądź półprzewodniki z domieszkami manganu, krzemu, germanu, a także tlenku cynku. Materiały z tej ostatniej grupy mają kluczowe znaczenie dla rozwoju spintroniki, dziedziny, która w przyszłości prawdopodobnie zastąpi elektronikę. Na zdjęciu skaningowy mikroskop elektronowy, służący do charakteryzowania właściwości próbek poddanych działaniu plazmy.Mobilne Laboratorium Pomiarów Środowiskowych, skonstruowane i wyposażone nakładem ok. 2 mln zł, to pojazd badawczy wyjątkowy w skali kraju. Przemyślana konstrukcja umożliwia transport precyzyjnego sprzętu do monitorowania jakości powietrza atmosferycznego w niemal dowolne miejsce na obszarze Polski. Integralną częścią pojazdu jest nowoczesna stacja meteorologiczna z 10-metrowym, rozkładanym teleskopowo masztem i ultradźwiękowym czujnikiem wiatru. Wnętrze Mobilnego Laboratorium wypełniają analizatory zdolne samodzielnie i ciągle monitorować stężenia tlenków azotu (NO/NO2/NOx), tlenku węgla CO i ozonu O3. Specjalnością stacji są jednak zautomatyzowane pomiary pyłu zawieszonego w powietrzu, w tym najbardziej szkodliwych dla zdrowia ultradrobnych cząstek, kilkaset razy mniejszych od średnicy ludzkiego włosa. Aparatura jest w stanie mierzyć stężenia i masy takich drobin. Zebrane próbki można poddać dalszej analizie na zawartość metali ciężkich.
W ramach projektu 4LABy Laboratorium Radiograficzne sfinalizowało budowę mobilnego akceleratora liniowego, przyspieszającego elektrony w bezpiecznym dla otoczenia zakresie energetycznym od 4 do 6 megaelektronowoltów. Urządzenie służy do wykrywania ukrytych wad materiałowych w mało- i średniogabarytowych elementach konstrukcyjnych, których nie można przetransportować na stanowiska pomiarowe ośrodka w Świerku. Badany obiekt może być prześwietlany elektronami lub promieniowaniem rentgenowskim. W zależności od potrzeb obraz jest rejestrowany w czasie rzeczywistym za pomocą nowoczesnej, cyfrowej matrycy detekcyjnej lub za pomocą tradycyjnych klisz.