阿贡国家实验室

美国国家实验室

美国阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory，简称ANL）是美国政府最早建立的国家实验室，也是美国最大的科学与工程研究实验室之一——在美国中西部为最大。阿贡前身是芝加哥大学的冶金实验室 (Metallurgical Lab)，现在隶属于美国能源部和芝加哥大学。诺贝尔物理学奖得主费米于1942年在此领导小组建立了人类第一台可控核反应堆（芝加哥一号堆，Chicago Pile-1），完成了曼哈顿计划的重要一环，并且使人类从此迈入原子能时代。

发展历史

过去半个多世纪中，芝加哥大学为美国能源部及其前身监管阿贡国家实验室的运行。阿贡是二次世界大战曼哈顿工程的一部分，从芝加哥大学的冶金实验室的基础上发展起来的。1942年12月2日，美国物理学家费米（Enrico Fermi，1901-1954）和他约50名的同事在芝加哥大学的壁球场里产生了世界上第一个受控核链式反应，“芝加哥一号堆”。阿贡国家实验室成功完成受控核链式反应后，由橡树岭国家实验室随后完成了浓缩铀235的提炼，并最终由洛斯·阿拉莫斯国家试验室组装并实施试验。阿贡、橡树岭、洛斯·阿拉莫斯一起完成了原子弹制造的重要环节。

第二次世界大战后，阿贡接受开发和平利用原子反应堆的任务。数年来，阿贡的研究不断扩大，包括了科学、工程和技术的许多其他领域。

地理位置

阿贡有两个场所。伊利诺伊州-东场所被芝加哥环路西南约25英里的森林保护区所环绕。阿贡的4000名雇员中约有3200名在该1500英亩树木繁茂的场所工作。美国能源部芝加哥工作办公室也设在这里。

爱达荷州-西场所占地约900英亩，位于蛇河谷爱达荷瀑布西约50英里处。它是阿贡多数主要核反应堆研究设施的所在地。约有800名阿贡的雇员在此工作。

今天，阿贡有雇员3200名，包括大约2000名科学家和工程师，其中约1600人具有博士学位。2017年阿贡的运行经费约为7.7亿美元，支持200多个研究项目，从原子核研究到全球气候变化研究。1990以来，阿贡曾与600多家公司、无数的联邦政府部门以及其他组织一道工作。

阿贡实验室有四个主要的研究领域，每个领域完成政府和能源部的赋予职责，以及为全社会提供重要的效益。它们是：计算、环境与生命科学，能源与全球安全，光子科学，物理科学与工程。

科学挑战

阿贡谋求解决许多科学挑战，包括在材料科学、物理、化学、生物学、生命和环境科学、高能物理、数学和计算科学，包括高性能计算方面的实验和理论工作(现有Mira超级计算机, 2021年将部署美国下一代exaFLOPS超级计算机Aurora)。阿贡令人激动和领先的研究今天为社会带来价值，也为未来的技术突破打下基础。

科研

设施装置

阿贡运行世界水平的国家级科学研究装置，如先进光子源APS，提高了美国的科学领先地位，打造美国的未来。阿贡设计、建造和运行费用太高以至于单个公司或大学不能建造和运行的负载的研究设施。这些设施被来自阿贡、工业界、学术界和其他国家实验室的科学家所用。阿贡还是强脉冲中子源、阿贡串列直线加速器系统和其他设施的所在地。

高性能计算

阿贡运行有世界排名第九的超级计算机Mira，开发了广泛使用的MPICH。将于2021年部署美国下一代exaFLOPS超级计算机Aurora。

能源计划

能源资源计划帮助确保为未来稳定提供有效和清洁能源。阿贡的科学和工程师们正在开发新的先进电池和燃料电池，以及先进的电力生成和储存系统，增加美国的能源资源，确保美国的能源未来，还在为提高美国和苏联设计的核反应堆的安全和寿命而工作。

环境管理

环境管理包括解决美国的环境问题和促进环境管理。该领域的研究包括可选择性的能源系统、环境风险和经济影响评估、有害垃圾场分析和补救计划编制、电冶金处理准备失去效能的核燃料进行处理，以及排除污染和使老化核反应堆退役的新技术。阿贡在开发管理和解决美国环境问题、促进环境服务新方法中处于前沿。

国家安全对美国和阿贡研究的重要性提高。数年来，阿贡为此目的所开发的能力正帮助美国抗击恐怖主义的威胁。这些能力包括核燃料循环、生物学、化学、系统分析和系统建模方面的专门技术。该项研究正在帮助开发探测化学、生物和放射性威胁以及识别它们来源的高灵敏度仪器和技术。其他研究正帮助探测和阻止武器的可能扩散或实际攻击。

为使阿贡受公众资助的研究让工业界受益，帮助加强美国的技术基础，阿贡也将工业技术开发作为一项重要的工作。

阿贡教育计划部为从主要的国家大学到地区初中的全体教员和学生提供广泛的教育机会。阿贡参加教育计划的人比任何其他能源部的国家实验室的人都多，每年培训1000名研究生和博士后研究人员的工作已经作为他们正常研究与开发活动的一部分，以帮助公众了解科学，提高美国人的科学、工程和数学水平的责任。

阿贡设计、建造、运行和/或管理许多科学和工程研究设施，并将这些设施向来自工业界、学术界和其他政府实验室的研究人员开放。这些设施中的6个属于美国能源部正式的国家用户设施或用户中心。它们是：先进光子源、串列直线加速器系统、大气辐射测量气候研究设施、纳米尺度材料中心、电子显微中心和强脉冲中子源。

这些复杂、造价昂贵的设施，一个公司或大学无法建造和运行，作为国家科学资源加以管理。

阿贡还有许多对来自工业界、学术界和其他国家实验室的研究人员开放，收取成本费的实验室和研究设施。在谈判的基础上，研究成果根据用户的决定可以私人拥有或在公开文献上发表。如研究成果在公开文献上发表，研究人员能够免费使用这些设施。如果成果属于私人拥有，收取设施使用费一般根据运行费的回收情况加以确定。

研究人员可使用的其他实验室和设施有：

2-MeV直线加速器；3-MeV静电加速器；锕类设备；先进计算试验台；先进动力系试验设备；气溶胶实验室；阿儿法-伽吗热室设施；分析化学实验室；大气边界层实验；大气场测量设备；汽车粉碎残余物实验室；基础能源科学同步辐射中心；电池分析和诊断实验室；钴60源（20,000居里）；柴油机试验设备；地区冷暖供应模拟器；电气化学能的储存；电渗析典型实验设备；电子显微实验室-阿贡-西场所；工程开发实验室；泡沫浮选分离典型试验设备；燃料电池试验设备；燃料调节设备；高温电解炉设备；热性燃料检查设备；辐照材料实验室；激光应用实验室；激光实验室；磁成像设备；磁共振成像设备；溶解腐蚀和冷却能力实验（MACE）；微型质谱仪实验室；毫米波实验室；中子放射照相术反应堆；非破坏性的评估实验室；非破坏性的评估试验负载系统设施；非破坏性的评估显微镜设备；优质煤取样设备；动力系和放射实验室；脉冲电子直线加速器；RDT&E稀释设备；反应堆模拟设备；机器人技术实验室；安全分析培训中心；芒硝设备试验工厂；结构生物学中心；摩擦学实验室。

2022年，美国能源部阿贡国家实验室研究人员希望用微小的磁涡流取代条形磁铁。微小磁涡流或成下一代内存材料。

含氟电解质

2023年5月，美国能源部阿贡国家实验室和劳伦斯伯克利国家实验室科学家开发了一种含氟电解质，即使在低于0℃的温度下也能很好地发挥作用。

诺贝尔奖得主

恩里科·费米（Enrico Fermi，1901-1954）：因利用中子辐射发现新的放射性元素，及慢中子所引起的有关核反应，获1938年诺贝尔物理学奖。

迈耶夫人（Maria Goeppert Mayer，1906-1972）：因研究原子核壳模式取得的成果，获得1963年诺贝尔物理学奖。

阿列克谢·阿布里科索夫（Alexei Abrikosov，1928-2017）：因其提出的在极端低温时物质如何显示其奇异行为理论，获2003年诺贝尔物理学奖。

行政组成

阿贡国家实验室所长：Paul K. Kearns

阿贡国家实验室副所长：Matthew Tirrell

负责业务的首席官员：John P. Quintana

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