Sto metrů pod zemí u Vltavy: Co ukrývá tajemné podzemní výzkumné pracoviště Josef?

Podzemní výzkumné pracoviště (PVP) Josef představuje v české vědecké a technické krajině naprostý unikát. Tato bývalá průzkumná štola, přeměněná na moderní podzemní laboratoř, slouží jako špičkové centrum pro výzkum, výuku a vývoj v oblastech geotechniky, podzemního stavitelství, jaderné bezpečnosti i geofyziky.

Laboratoř spravuje Centrum experimentální geotechniky (CEG) Fakulty stavební ČVUT v Praze.

Lokalita se nachází v meandru řeky Vltavy poblíž obce Čelina na Příbramsku (střední Čechy).

• Štola Josef je součástí zlatorudného revíru Psí hory: V něm byla doložena těžba zlata již za éry keltského osídlení této oblasti v období 2. – 1. století př. n. l. Zlato bylo rýžováno například na Čelinském potoce, který protéká podél západního úpatí Veselého a Ostrého vrchu a nedaleko vstupu do štoly ústí do Vltavy, respektive do Slapské přehrady.
• Největší rozmach těžby zlata v oblasti Psích hor nastal ve středověku: Hlavně v průběhu 14. století až do počátku století 15., kdy bylo zlato v okolí Čeliny dobýváno z křemenných žil pomocí štol a úklonných šachtic. Na Čelinském potoce bylo v té době vybudováno několik mlýnů na drcení rudy a v blízkosti největší šachty existovala kovárna.
• Až do druhé poloviny 20. století zůstal zlatorudní revír Psí hory nevyužit.
• Průzkum v 80. letech: V letech 1981–1991 byla v rámci ložiskového průzkumu celého čelinsko-mokrského zlatonosného revíru vyražena průzkumná štola Josef. Cílem bylo ověřit zásoby zlata v této oblasti.
• Konec těžby: Ačkoliv zde bylo zjištěno zlaté zrudnění, z ekonomických i ekologických důvodů po roce 1989 práce ustaly a ložisko nebylo nikdy využito k průmyslové těžbě.
• Přeměna na laboratoř: V roce 2007 získala prostory do své správy ČVUT v Praze. Pod vedením Fakulty stavební se chátrající podzemí proměnilo ve specializované vědecko-výzkumné a výukové pracoviště.

Unikátnost lokality spočívá do značné míry v jejím geologickém složení. Podzemní prostory jsou raženy v tzv. jílovském pásmu, což je úzký pruh velmi starých, přeměněných (metamorfovaných) vulkanických hornin z období starohor (proterozoika).

Hlavní charakteristiky podzemního komplexu:

• Celková délka chodeb: Více než 8,5 km podzemních tras.
• Nadloží (hloubka pod povrchem): Dosahuje 90 až 110 metrů pevné horniny.
• Složení hornin: Tvořeno převážně vysoce pevnými metabazalty, spility, keratofyry a tufy.
• Stabilita: Horninový masiv je mimořádně pevný a stabilní, což umožňuje provádění náročných experimentů bez rizika závalů.

Laboratoř Josef slouží celé řadě oborů a sdružuje akademickou sféru, státní správu i soukromý sektor.

A. Výzkum pro hlubinné úložiště radioaktivního odpadu (HÚRAO)

Jedním z nejdůležitějších poslání podzemní laboratoře je spolupráce se Správou úložišť radioaktivních odpadů (SÚRAO). V rámci projektu přípravy českého trvalého úložiště vysokoaktivního odpadu slouží Josef jako testovací polygon.

• Bentonitové bariéry: Zkoumá se zde chování bentonitu (speciálního jílu), který má sloužit jako těsnicí a výplňový materiál kolem obalových souborů s vyhořelým palivem.
• Interakce hornina-voda-materiál: Dlouhodobé experimenty sledují, jak teplota, tlak a podzemní voda ovlivňují stabilitu inženýrských bariér.

B. Geotechnika a podzemní stavitelství

• Trhací práce a mechanická ražba: Testování nových metod rozpojování hornin, zátěžové zkoušky ostění tunelů a monitoring seismických účinků.
• Sledování vlastností masivu: Měření napětí v hornině, deformací, hydrogeologických parametrů a proudění podzemní vody trhlinami.

C. Geofyzika, geologie a životní prostředí

• Vývoj a kalibrace nových geofyzikálních přístrojů a měřicích senzorů.
• Sledování mikroseismické aktivity a proudění plynů (např. radonu) v podzemí.

D. Výuka a školení

• Studenti ČVUT: Studenti oborů zaměřených na geotechniku, tunelování nebo geologii zde získávají nenahraditelnou praktickou zkušenost z reálného podzemního prostředí.
• Krizové složky a armáda: Speciální podzemní prostory slouží také pro výcvik záchranářů, hasičů, policie nebo armádních složek pro zásahy v extrémních podmínkách.

V průběhu let bylo ve štole Josef realizováno několik zásadních národních i mezinárodních projektů:

Přehled vybraných projektů v PVP Josef

• Prostorový bentonitový experiment (Mock-up Josef): Dlouhodobý fyzikální model testující chování bentonitu v reálném měřítku při simulaci tepelné zátěže (odpovídající teplu vyhořelého jaderného paliva).
• Projekt EPSILON: Zaměřen na výzkum transportních procesů v krycí vrstvě a testování injektážních směsí pro utěsňování trhlin v horninovém masivu.
• Geomonitoring: Soustavný vývoj optických a elektronických snímačů pro monitorování stability tunelů a podzemních děl.

Podzemní laboratoř Josef je výjimečným příkladem toho, jak lze nevyužitý industriální objekt z minulosti přetvořit v moderní vědecko-technologické centrum světových parametrů. Díky stabilnímu geologickému prostředí a zkušenému týmu odborníků z ČVUT laboratoř zásadním způsobem přispívá k řešení klíčových otázek budoucnosti – od bezpečného nakládání s jaderným odpadem až po udržitelné stavitelství současných podzemních liniových staveb.

Zdroj: Centrum experimentální geotechniky (CEG) FSv ČVUT; surao.gov.cz; Mezinárodní agentura pro atomovou energii (IAEA); IAEA URF Network (Underground Research Facilities); Česká televize; iDNES.cz