2012. február: tudomány, megújuló energia, jegyzet, portré, paragrafus, innováció, egyetem, atomenergia, zöldkörnyezet, it
2012. február 5.

Szerző:
Szegedi Imre

ELI: együtt könnyebb!

Az ELI-ként (Extreme Light Infrastructure) emlegetett csúcslézer-berendezést Bukarest, Prága és Szeged együtt hozza létre. A csehek 270, a magyarok 245, a románok 280 millió euróból építenék meg a maguk tudományos eszközét. Nem ugyanaz készül el háromszor, hanem három, önállóan is működőképes, egymást kiegészítő kutatóbázis jön létre. A program a jelenleg létező legnagyobb lézernél ezerszer nagyobb teljesítménysűrűségű szuperlézer előállítását célozza európai össze­fogással. A szegedi ELI-ALPS szuperlézer-berendezés építésének előkészületeiről Lehrner Lórántot, az ELI-HU Kutatási és Fejlesztési Nonprofit Közhasznú Kft. ügyvezető igazgatóját kérdeztük.


A várhatóan több mint száz kutatónak és nagy létszámú kisegítő személyzetnek munkahelyet biztosító, szuper­lézerként ismert szegedi ELI attoszekundumos lézerberendezés és kutatási központ az Európai Unió döntését követően 2015 végére épülhet fel. Ezt ön mondta egy január közepi szegedi lakossági fórumon, ahol a stratégiai környezeti vizsgálatról esett szó. Tényleg elkészülhet ez a létesítmény az elkövetkező négy évben?
– A kérdésben említett időpontig el kell készülnie a beruházásnak, és fel kell szerelni a lézerberendezést, s várhatóan a próbaüzem is megtörténik. Nagyon fontos kiemelni, hogy itt nem csupán egy minden szempontból megfelelő épületet kell felépíteni, hanem egy olyan műszaki berendezést is meg kell tervezni, létre kell hozni, amelyhez hasonló a világon még nem működik ebben a műszaki specifikációban. Az attoszekundumos lézerberendezés kifejlesztése, a tervek alapján való megépítése sok időt vesz igénybe. Éppen ezért határoztunk úgy, hogy egymással párhuzamosan dolgozunk. Nem várhatunk azzal, hogy az épület elkészüljön, s csak azután kezdjük építeni a lézerberendezést. Megtesszük az előkészületeket, hogy a lehető leghatékonyabban, leggyorsabban indulhasson a helyszíni szerelés.

Lehrner Lóránt

Hol tart most az előkészítés?
– Az ELI projekt nemzetgazdaságilag kiemelt beruházás, 2010 áprilisától a tudományos munka folyamatos volt, a lézerberendezés koncepcionális tervezése már 2011-ben elkezdődött. Ebbe a munkába a magyar fizikusokon kívül az ELI építésében érdekelt országok szakemberei is bekapcsolódtak. Ne felejtsük el, hogy a három helyszínen – Bukarestben, Prágában és Szegeden – megvalósuló berendezés megépítése tucatnyi európai ország összefogásának köszönhető.
A tudományos munka koordinálását segíti a nemzeti fejlesztési miniszter, a Magyar Tudományos Akadémia elnöke, valamint az ELI-HU Nonprofit Kft. ügyvezetőjének közös felkérése alapján létrejött 28 tagú tudományos tanácsadó testület, amelynek hazai és nemzetközi szaktekintélyekből álló tagjai folyamatosan támogatják az előkészítő munkát. Ezenfelül hazai és külföldi egyetemekkel és kutatóintézetekkel is együtt fogunk működni egy-egy konkrét berendezés, műszer kifejlesztésében. Szabadalmakat kell vásárolnunk, illetve elképzelhető, hogy a magyar fizikusok olyan egységeket fejlesztenek ki, amelyeket viszont nekünk kell szabadalmaztatnunk. Alapvető jelentőségű, hogy a csúcsberendezés működését, üzemeltetését jogi szempontból is megalapozzuk. Nagyon fontos annak megerősítése, hogy Szegeden olyan szuperlézer-berendezés épül, amelyhez hasonló sehol sem működik a világon. Jelenleg a részletes megvalósíthatósági tanulmány, költség-haszon elemzés kidolgozása folyik.

Az ELI magyarországi épületének látványtervei

Hazánk első nekifutásra a szintén európai összefogással megvalósuló neutronkutató intézetet szerette volna megnyerni debreceni helyszínnel, de ez annak ellenére elúszott, hogy a tudományos koncepció kidolgozója a magyar Mezei Ferenc fizikus volt. Amikor világossá vált, hogy erről lemaradunk, akkor került a képbe a szuperlézer, amely eredetileg cseh–magyar vállalás volt, csak az utolsó pillanatban módosult a román részvétellel kiegészített koncepcióra.
A Bajnai-kormány a szegedi lézer mellett volt, de a 2010-es választásokat követően egy ideig nem volt világos, hogy az Orbán-kormány miként viszonyul ehhez a fejlesztéshez.
– 2011. január elején azonban a 2010 tavaszán megalakult új kormány is egyértelművé tette, hogy a program az Új Széchenyi Terv (az ÚSZT) része. A projekt előkészítése felülvizsgálatra szorult, a létrehozott projekttársaságnak, az ELI-HU Nonprofit Kft.-nek a működését is felül kellett vizsgálni. A magyar állam 2009-ben nemzetközi kötelezettséget vállalt a helyszínpályázat beadásával, és ezt a vállalást, valamint a projektet 2011 januárjában az ÚSZT nemzeti programjában nevesítette. Ezzel egyidejűleg a magyar állam tőkeemeléssel biztosította 2011 tavaszán a társaság folyamatos és tőkeerős működését; a társaság 90 százalékos állami részesedése feletti tulajdonosi joggyakorlás ezzel egyidejűleg a Nemzeti Fejlesztési Minisztériumhoz került.
A nemzeti programmá nyilvánításról szóló döntést Fellegi Tamás, akkori nemzeti fejlesztési miniszter jelentette be. Az ELI-HU Nonprofit Kft. esetében 90 százalékos tulajdonosi joggyakorló a minisztérium, mellette a Szegedi Tudományegyetem, valamint Szeged Megyei Jogú Város Önkormányzata tartozik a tulajdonosi körbe. A szuperlézer előkészítése során mindenki részéről támogatást tapasztalok.

Akadályozta a munkát, hogy a Gazdaságfejlesztési Operatív Program keretében a 2009-ben e programra megítélt 992 millió forint nem érkezett meg időben. Így – fedezet híján – az előkészítő munka 2010-ben szinte leállt. Sikerült ezt a hátrányt ledolgozni?
– Az említett összeget információim szerint akkor azért nem utalták át, mert nem voltak meg a szerződésben biztosított feltételek. Ezeknek a feltételeknek 2011-re sikerült megfelelnünk, a pénzt tavaly lehívhattuk, az időközben elvégzett munkákat kifizettük.
A tavalyi esztendő sem volt elvesztegetett idő, a tudományos előkészítő szakasz záró szimpóziumára 2011 áprilisában került sor, a tudományos munka folyamatosan zajlott 2010 áprilisától, az előkészítő dokumentumok kidolgozása a kormány 2011. júniusi döntése nyomán felgyorsult, a nemzetgazdaságilag kiemelt nagyprojekt esetében a hatóságok is soron kívül, rövidített határidővel járnak el az egyes ügyekben.

Most az év elején sem látni, hogy érdemi munka folyna a tízhektáros szegedi helyszínen. Mire várnak?
– A volt szegedi szovjet laktanya százhektáros területén számos épület található összekötő utakkal, különféle létesítményekkel. Ezek valóban úgy néznek ki, mint öt-tíz éve. A szuperlézer-berendezés helye azonban egy be nem épített rész, amely a budapesti főúttól távolabb esik. Az eddig elvégzett munka nem látványos, de annál fontosabb. A helyi földhivatalhoz beadtuk a szükséges anyagokat, elkezdődött a telekrendezés, és ami nagyon fontos, megindult a talaj szennyeződésmentesítése is. Ne felejtsük el, hogy itt évtizedeken át állomásozott a szovjet hadsereg. Talajmechanikai, geodéziai, szeizmológiai vizsgálatokat végeztünk. A stratégiai környezeti vizsgálatok is elkészültek, ami szintén jelentős előrelépés. A tízhektáros területen több ezer négyzetméteres felületen kerül sor valamilyen építkezésre, nekünk biztosnak kell abban lennünk, hogy az épületek alapozásakor vagy a majdan elkészülő létesítménynél utólag nem szembesülünk váratlan fejleménnyel. A talajnak stabilan el kell bírnia az olykor több méter vastag betonból készülő épületet – alapkövetelmény ugyanis a rezgésvédelem. Helyenként ötven méter mélyre is lefúrtunk, hogy biztosak legyünk a dolgunkban, s ennek alapján a talaj megfelelőnek tűnik a tervezett technológia beépítésére. Ahhoz, hogy megkezdhessük az építkezést, úgy negyven engedélyt kell beszereznünk. Csak a tervezés során félszáz intézménnyel tartunk kapcsolatot.

Korábban többször elhangzott, hogy a 992 millió forintos keret nem elég a teljes előkészítő szakaszra. Honnan lesz pénz a folytatásra?
– A Nemzeti Fejlesztési Ügynökséghez benyújtottunk egy pályázatot, amely megkapta a kormányzat támogatását. Az itt elnyert további 2,8 milliárd forintból készítjük elő a brüsszeli pályázatot. Fontos ugyanis, hogy a 245 millió eurós fejlesztés 85 százalékát uniós pénzből szeretnénk fedezni, csupán a 15 százalékát kell a magyar költségvetésnek állnia. A projekt előkészítési szakasza a tervek szerint 2012. december 31-én fejeződik be.

A csehek már tavaly májusban beadták brüsszeli pályázatukat, amelyet az unió el is fogadott, illetve decemberre a románok is elkészítették a maguk dokumentációját. Mi ez ügyben hol tartunk?
– A dokumentáció bizonyos elemei, így a tudományos program már nagyrészt elkészült, a pályázati anyag, a költség-haszon elemzés és részletes megvalósíthatósági tanulmány elfogadásáról szóló kormánydöntést követően kerülhet sor – várhatóan az év közepén – a pályázati anyag Európai Bizottság részére történő benyújtására. Ez azonban nem jelenti azt, hogy ne lennének folyamatban egyeztetések a projekt állásáról az Európai Bizottság illetékes főigazgatóságaival, főként a Verseny-főigazgatósággal. Megvan az az előnyünk, hogy tanulhatunk a két másik helyszín által az egyeztetések során elkövetett hibákból, így Magyarország már a nagyprojekt-dokumentáció benyújtása előtt tervezi a projekt állami támogatási szempontú előzetes bejelentését is. Egyébként a cseh projektnél sem kezdődött még el az építkezés. A három helyszín irányítói napi szinten tartják a kapcsolatot, megosztják egymással az információkat. Ha elkészül a három kutatóhely, ezeket várhatóan egy európai kutatási-fejlesztési konzorcium működteti majd. Három pilléren nyugvó, de közös kutatási stratégia határozza meg a Bukarestben, Prágában és Szegeden folyó munkát.

Felkészültek olyan eshetőségre, hogy mi lesz akkor, ha Brüsszel nem támogatja a programot?
– Látva a készülő anyag minőségét, nem tartom valószínűnek ezt a forgatókönyvet. Ez egy páneurópai program, amely terveink szerint legalább huszonöt éven át szolgálja a tudományt. Folyamatos a konzultáció a részt vevő intézményekkel, köztük az Európai Unió JASPERS intézményével is, amely tanácsaival segíti a projekt előrehaladását. Mindent megteszünk annak érdekében, hogy a projektdokumentáció megfelelő legyen. Az ELI az első olyan kiemelkedő jelentőségű, több helyszínen zajló tudományos beruházás, mely az Európai Unió keleti felén valósul meg.

Szeged partner a fejlesztésben?
– A város érdeke, hogy mielőbb elkészüljön ez a berendezés. Az önkormányzat és a helyi közélet valamennyi szereplője mellettünk áll, érezhető az összefogás, konkrét példaként említhetem a legutóbbi építési szabályzat módosítását is. A szükséges anyagokat a helyi önkormányzat határidőre elkészítette. Szegeden és a környékén is érzik, hogy ez óriási lehetőség. Sok munkahelyet teremt, illetve az itthon szokásostól eltérő vállalati kultúrát hoz be. Nagyon sok mérnök és természettudományos végzettségű ember jön a szuperlézer miatt a városba.

Az ELI-HU honlapján látható épületben dolgoznak majd a fizikusok?
– Ez csak egy látványterv. 2011 decembe­rében jelent meg egy komplex tervezési tárgyú közbeszerzési eljárás, amelynek része az épület megtervezése, a sugárvédelem, a biztonság. Olyan kiírás jelent meg, amely lehetőséget ad a párbeszédre. Nagyon nagy a feladat, és nagyon nagy a felelősség. Remélem, hogy a tender nyertese időben, és az ilyenkor várható felelősséggel jár el. Nem egyetlen épületről van szó, hanem egy épületegyüttesről. A főépületben a csúcslézer-berendezés mellett kutatóhelyek, szemináriumi termek is lesznek, illetve idekerül a látogatóközpont, de például a hőtechnika, a légcsere az épületen kívül kap helyet – éppen a rezgésvédelem miatt. Már most látjuk, hogy minden tudásunkra szükség lesz ahhoz, hogy se az idő-, se a költségkeretet ne lépjük túl.

Szegeden egy rendkívül rövid időtartományban működő lézert előállító berendezést építenek. A napi 24 órában működő berendezésen egyszerre 150 fizikus kísérletezhet. Munkájukat 150-200 fős, mérnökökből, fizikusokból és más műszakiakból álló szakembergárda segíti. De hol vannak ezek a szakemberek?
– Azt szeretnénk, ha a leendő munkatársak lehető legnagyobb hányada magyar szakember lenne. Ezek az emberek részben már megszerezték a diplomájukat, részben még az egyetemeken tanulnak. Felismerve, hogy az ELI-ALPS olyan speciális szakismeretet is megkövetel, melyet a jelenlegi egyetemi tananyagok nem tartalmaznak, három egyetem és egy intézmény (Szeged, Pécs, Budapest, MTA SZFKI) közös pályázatot nyújtott be a hELIos ELI-felkészülési Programban Lézer­fizikus- és mérnökképzés az ELI számára címmel. E program keretében lehetőség nyílik nagy intenzitású, rövid impulzusú lézerek és alkalmazásuk hangsúlyosabb elméleti és gyakorlati képzésére. A tanterv lényegesen nagyobb hangsúlyt fektethet az optikai és lézerfizikai területre, így az ELI-ALPS működtetéséhez és karbantartásához szükséges ismeretek birtokába juthatnak a mérnökök, szakemberek. Ennek eredményeként a három egyetem közös képzési programja a legfelkészültebb diákoknak lehetőséget nyújt majd arra, hogy megszerzett tudásuk révén részt vegyenek a nagy teljesítményű lézerprojektek megvalósításában, illetve működtetésében. Így biztosítható az ELI-ALPS számára az a megfelelő felkészültségű, speciális műszaki, technológiai ismeretekkel bíró szakembergárda, amely jelen pillanatban csak korlátozottan áll rendelkezésre. Az ELI-HU Nonprofit Kft. kutatási szervezetként kiemelten kezeli a humánerőforrás-stratégia kiépítését. Célunk, hogy az itt dolgozók fizetése elérje a nyugati országokban élő kollégáik bérének szintjét. Olyan perspektívát jelent ez a fejlesztés, amelyhez hasonló nagyon kevés található az országban. Optimista vagyok, mert látom, milyen kifutása lehet ennek a programnak. És azt is remélem, hogy az ELI-ALPS körül kialakul egy hatékonyan működő tudományos park is. Már kaptunk jelzéseket, hogy számos cég szeretne idetelepülni.•

A tudományos program
A szegedi Attoszekundumos Kutatóintézet (Attosecond Light Pulse Source – ALPS) elsődleges kül­detése az elektrondinamikai je­lensé­­­gek femto-, illetve attoszekundumos vizsgálata atomokban, molekulákban, plazmákban és biológiai mintákban. Az ELI-ALPS lé­­zer­­forrásai rendkívül rövid, néhány femtoszekundumos (egy fem­toszekundum tíz a mínusz tizennyolcadikon másodperc) impulzusokat fognak kelteni. A nagy intenzitású fényt igénylő kísérleti tudományokat – lézeres részecskegyorsítást vagy lézerrel generált röntgensugárzást – elsősorban a prágai Beamlines Facilityben, míg a fotoindukált nukleáris kísérleteket a Bukarest melletti Măgurele-ben létrehozandó kutatóintézetben végzik. Az ELI-ALPS elsődleges célja egy lézereken ala­puló, teljesen egyedülálló kutatási infrastruktúra létrehozása, mellyel a fény és anyag kölcsönhatásainak eddig csak megjósolt vagy éppen teljesen ismeretlen területeit kísérletileg is megismerhetjük.

ELI-Beamlines Facility, Prága

Az ultraibolya- és röntgenforrásra alapozva például új atom- és molekulakutatási területek nyílnak majd meg, melyek célpontja a kémiai reakciókban a kémiai viselkedés szempontjából meghatározó vegyértékelektronok vizsgálata. A nagy fotonenergiájú és nagy fényességű forrás „elérhetővé” teszi a lezárt elektronhéjakat, így az atomtörzs elektronjainak viselkedése is vizsgálható. Jelenleg ilyen vizsgálatokra csak szinkrotron forrásoknál van lehetőség, ahol a magas fotonenergia elérhető ugyan, de a femtoszekundum alatti időbeli feloldás nem biztosított. A fényforrások egyedülálló kombinációja révén belső elektronhéjak dinamikájának attoszekundumos időskálán történő követésére is lehetőség nyílik. Az ELI-ALPS-nak köszönhetően a négydimenziós leképezés olyan szintű fejlesztése valósulhat meg, mely már az elektronmozgás megjelenítését is lehetővé teszi.
A kémiai kötések egyedi lézeres befolyásolása felettébb nehéz feladat, mert a fény energiája rendkívül gyorsan terjed szét a molekula többi kötésére. Ezért a hagyományos lézerek ebből a szempontból gyakorlatilag csak egyszerű hőforrásként használhatók. Az impulzuslézerekkel a kémiai kötések közvetlen lézeres befolyásolásának lehetősége elérhető közelségbe kerül.

ELI-Nuclear Physics Facility, Māgurele

Az ELI-ALPS nagy ismétlési frekvenciájú, rendkívül gyors fényimpulzusai felhasználhatók a fotoszintézisben szerepet játszó folyamatok lépésenkénti követésére, segítségükkel lehetővé válik, hogy ezeket a rendszereket működés közben tanulmányozhassák. A természettől átvett tudást felhasználhatják mesterséges fotoszintetikus rendszerek kifejlesztésére. A DNS-hibák kialakulásának és javításának folyamata a rendkívül rövid impulzusokat használó időfelbontásos technikák segítségével működés közben is tanulmányozható lesz. Az ultragyors fényimpulzusokkal végzett kutatások hozzájárulhatnak az anyagszerkezet és a szupravezetés közötti kapcsolat jobb megértéséhez. A gazdaságos műszaki megoldások kifejlesztése lehetővé teheti az elektromos energia veszteségmentes továbbítását, valamint sokkal gyorsabb, sokkal kisebb energiaigényű, teljesen átalakított közlekedési hálózat megépítését. Az ELI-ALPS fényforrásai megfelelő időfelbontást biztosíthatnak a szilárdtestek belsejében és azok felszínén zajló ultragyors elektromágneses jelenségek kutatásához is.

2015 végéig három fő lézerrendszer megvalósítását tervezik. A 100 kilohertz ismétlési frekvenciájú, jórészt szállézeres technológián alapuló lézert alapvetően a külső felhasználók attoszekundumos impulzusokkal összefüggő kísérleteihez rendelik. Ez az ismétlési frekvencia nemcsak alaptudományi, hanem ipari K+F projektek számára is érdekes lehet. Amennyiben e lézer központi hullámhossza megegyezik vagy közel esik a másik két lézerág hullámhosszához, úgy akár mindhárom lézerrendszer egyidejűleg szinkronizáltan működtethető. Ugyanakkor amellett is szólnak érvek, hogy e nagy ismétlési frekvenciájú ág az infravörös tartományban működjön. Ebben az esetben a nemzetközi tudományos közösség az infravörös és ultrarövid impulzusokkal jelentős és egyedi kutatási infrastruktúrához jutna.

A második ág adja a kutatóközpont tudományos gerincét. Az itt nyert impulzusenergia már bőven elegendő attoszekundumos impulzusok létrehozására szilárd testek felületén. A lézerrendszer tervezett sávszélessége 300 nanométernél kisebb, ismétlési frekvenciája egy kilohertz. A lézerrendszer kimenetét két részre bontják: az egyik ág a külső felhasználókat szolgálja ki, a másik további alapkutatások, illetve technológiai fejlesztéseket segít. A harmadik, a nagy intenzitású lézerrendszer erősítőit impulzus üzemmódú lézer hajtja majd meg.

Az ELI-ben elérhető új kísérleti módszerek kaput nyitnak a fizika, a kémia, a biológia, az anyagtudományok és a csillagászat új területeire. Az ELI-ben folytatott kutatások jelentős mértékben járulhatnak hozzá új műszaki fejlesztésekhez, egyebek között az asztali méretű részecskegyorsítók, a relativisztikus mikroelektronika, a nanotechnológia, a genetika, az atomenergia tiszta hasznosítása területén is. Az új kutatási eredményeket várhatóan rendkívül innovatív mérnöki megoldások fogják követni, melyek segítségével kisebb, hatékonyabb, gyorsabb, jobban és gazdaságosabban működő eszközöket lehet majd készíteni rendkívül tartós és forradalmian új anyagok felhasználásával. Az ELI-ben végzett kutatások előnyös hatásainak az orvostudományban, a környezetvédelemben és a tiszta energiára épülő gazdaság kialakításában is hasznát vehetik.•
 
Innotéka