Национальные лаборатории Министерства энергетики США
Национальные лаборатории и технологические центры Министерства энергетики США — это система лабораторий, находящихся под надзором Министерства энергетики США (DOE) и занимающихся научными и технологическими исследованиями . Основной задачей национальных лабораторий Министерства энергетики является проведение исследований и разработок (НИОКР), направленных на решение национальных приоритетов: энергетика и климат , окружающая среда, национальная безопасность и здравоохранение . [1] Шестнадцать из семнадцати национальных лабораторий Министерства энергетики являются финансируемыми из федерального бюджета центрами исследований и разработок , которые управляются, управляются и укомплектованы организациями частного сектора , находящимися по контрактам на управление и эксплуатацию (M&O) с Министерством энергетики. [2] Система национальных лабораторий была создана после Второй мировой войны, во время которой Соединенные Штаты быстро организовали и продолжили передовые научные исследования в рамках обширного Манхэттенского проекта .
Лаборатории и исследовательская миссия их
Министерство энергетики является крупнейшим в стране спонсором исследований в области физических наук и техники и вторым после Министерства обороны по поддержке компьютерных наук и математики. [3] Большая часть этих исследований выполняется национальными лабораториями. [4]
Хотя национальные лаборатории образуют единую систему, каждая из них имеет свою индивидуальную миссию, возможности и структуру.
На диаграмме показан характер исследований, проводимых в каждой лаборатории.
- Каждая многоцелевая научная лаборатория обладает рядом основных возможностей и оборудования, которые позволяют проводить широкий спектр междисциплинарных исследований.
- Каждая из научных лабораторий одной программы фокусирует свои исследования на фундаментальных исследованиях в определенной области физических наук.
- Три многоцелевые лаборатории безопасности в основном поддерживают миссию по обеспечению ядерной безопасности, а также используют свои возможности для проведения широкого спектра исследований.
- Каждая из трех лабораторий энергетических технологий фокусирует свои исследования на определенном секторе энергетических технологий.
- Одна многоцелевая экологическая лаборатория занимается исследованиями, поддерживающими работу Министерства энергетики по управлению окружающей средой.
Ниже перечислены все 17 лабораторий с указанием их местонахождения, даты создания и организации, которая в настоящее время управляет каждой.
Национальные пользователя объекты научные
Научный отдел Министерства энергетики управляет обширной сетью из 28 национальных научных учреждений. [15] В общей сложности более 30 000 научных пользователей из университетов, национальных лабораторий и технологических компаний используют эти возможности для продвижения своих исследований и разработок. На каждом объекте работает штат экспертов, которые создают и эксплуатируют соответствующие инструменты, а также работают с приглашенными учеными, проводя с ними эксперименты. Этот доступ и поддержка предоставляются бесплатно квалифицированным научным группам, причем приоритет определяется рекомендациями экспертных групп. Все шесть исследовательских офисов поддерживают научные учреждения в национальных лабораториях.
| Управление науки Национальные научные пользовательские объекты | |||
|---|---|---|---|
| Офис спонсорской программы | Тип объекта | Название объекта пользователя и лаборатория | Количество сотрудников (приблизительно)/количество научных пользователей (2021 г.) |
| Передовые научные компьютерные исследования (ASCR) [16] | Средства высокопроизводительных вычислений (HPC) | Аргоннский вычислительный центр для руководителей (ALCF) @ ANL [18] | 170/1,168 |
| Национальный научно-вычислительный центр энергетических исследований (NERSC) @ LBNL | 130/8,751 | ||
| Вычислительный центр для лидеров Ок-Риджа (OLCF) @ ORNL | 180/1,696 | ||
| Высокоэффективная исследовательская сеть | Сеть энергетических наук (ESnet) @ LBNL [21] | 135/ | |
| Биологические и экологические исследования (BER) [22] | Установка для атмосферных наблюдений | Центр измерения атмосферной радиации (ARM) @ PNNL (ведущая лаборатория) [23] | 100/960 |
Центр молекулярных наук об окружающей среде | Лаборатория молекулярных наук окружающей среды (EMSL) @ PNNL [24] | 180/801 | |
Центр интегративной геномной науки | Объединенный институт генома (JGI) @ LBNL [25] | 250/2,180 | |
| Фундаментальные энергетические науки (BES) [26] | Установки с источниками рентгеновского излучения [27] | Усовершенствованный источник света (ALS) @ LBNL [28] | 200/1,159 |
| Усовершенствованный источник фотонов (APS) @ ANL [29] | 450/3,686 | ||
| Национальный источник синхротронного света II (NSLS-II) @ BNL [30] | 375/1,022 | ||
| Источник когерентного света Linac (LCLS) @ SLAC [31] | 326/720 | ||
| Стэнфордский источник синхротронного излучения (SSRL) @ SLAC [32] | 150/1030 | ||
| Наномасштабные научно-исследовательские центры (NSRC) | Центр функциональных наноматериалов (CFN) @ BNL [34] | 65/571 | |
| Центр интегрированных нанотехнологий (ЦИНТ) @ LANL & SNL [35] | 100/721 | ||
| Центр наноразмерных материалов (CNM) @ ANL [36] | 54/702 | ||
| Центр наук о нанофазных материалах (CNMS) @ ORNL [37] | 108/656 | ||
| Молекулярный литейный завод (TMF) @ LBNL [38] | 67/654 | ||
| Установки нейтронного рассеяния | Высокопоточный изотопный реактор (HFIR) @ ORNL [40] | 100/202 | |
| Источник расщепительных нейтронов (SNS) @ ORNL [41] | 450/483 | ||
| Науки о термоядерной энергетике (FES) [42] | Фьюжн-центры | DIII -D (токамак) Национальный термоядерный комплекс @ General Atomics [43] | NA/429 |
| Национальный эксперимент со сферическим тором (NSTX) @ PPPL [44] | 300/358 | ||
| Физика высоких энергий (ФВЭ) [45] | Ускорительный комплекс для проведения физических экспериментов | Ускорительный комплекс Фермилаб @ FNAL [46] | 500/1,725 |
| Ускорительные испытательные стенды | Испытательный стенд ускорителя @ BNL [47] | 16/80 | |
| Центр экспериментальных испытаний усовершенствованных ускорителей (FACET) @ SLAC [48] | 25/111 | ||
История [ править ]
Система национальных лабораторий началась с масштабных научных усилий Второй мировой войны , в которой несколько новых технологий, особенно атомная бомба , оказались решающими для победы союзников . Хотя правительство Соединенных Штатов начало серьезно инвестировать в научные исследования в целях национальной безопасности во время Первой мировой войны , только в этот период войны значительные ресурсы были направлены на научные проблемы под эгидой сначала Комитета исследований национальной обороны , а затем и Комитета по исследованиям национальной обороны. Управление научных исследований и разработок , организованное и управляемое Ванневаром Бушем .
Во время Второй мировой войны централизованные объекты, такие как Радиационная лаборатория Массачусетского технологического института и Эрнеста О. Лоуренса в лаборатория Беркли и Металлургическая лаборатория Чикагского университета, позволили большому количеству ученых-экспертов сотрудничать для достижения определенных целей, как никогда раньше. и имея в своем распоряжении государственные ресурсы беспрецедентного масштаба.
В ходе войны ядерные усилия союзников, Манхэттенский проект , создали несколько секретных объектов для исследования бомб и разработки материалов, в том числе лабораторию в горах Нью-Мексико под руководством Роберта Оппенгеймера ( Лос-Аламос ) и объекты в Хэнфорде, штат Вашингтон , и Ок-Ридже, штат Теннесси . Хэнфорд и Ок-Ридж находились в ведении частных компаний, а Лос-Аламос находился в ведении государственного университета ( Калифорнийского университета ). Дополнительный успех был достигнут в Чикагском университете в области исследований реакторов , что привело к созданию Аргоннской национальной лаборатории за пределами Чикаго, а также в других академических учреждениях по всей стране.
После войны и ее научных успехов вновь созданная Комиссия по атомной энергии взяла на себя будущее лабораторий военного времени, продлив их жизнь на неопределенный срок (первоначально они считались временными созданиями). Финансирование и инфраструктура были обеспечены для спонсирования других «национальных лабораторий» как для секретных, так и для фундаментальных исследований, особенно в области физики , при этом каждая национальная лаборатория была сосредоточена вокруг одной или многих дорогих машин (таких как ускорители частиц или ядерные реакторы ).
Большинство национальных лабораторий имеют штат местных исследователей, а также разрешают приезжим исследователям использовать свое оборудование, хотя приоритет местных или приезжих исследователей часто варьируется от лаборатории к лаборатории. Благодаря централизации ресурсов (как денежных, так и интеллектуальных) национальные лаборатории служат образцом Большой Науки .
Национальная лабораторная система, находящаяся в ведении сначала Комиссии по атомной энергии, затем Управления энергетических исследований и разработок , а в настоящее время Министерства энергетики , является одной из крупнейших (если не самой крупной) систем научных исследований в мире. Министерство энергетики обеспечивает около трети общего национального финансирования физики , химии , материаловедения и других областей физических наук . [49]
В популярной культуре [ править ]
- В Netflix веб-сериале «Очень странные дела » вымышленная лаборатория под названием «Национальная лаборатория Хокинса», которой управляет Министерство энергетики, расположена в вымышленном городе Хокинс, штат Индиана . [50]
- В AMC сериале «Во все тяжкие » Уолтер Уайт работает в Sandia National Laboratories . до первого сезона
- В фильме 2003 года « Халк» в качестве мощного источника гамма-лучей используется модель гамма-сферы, построенная в Национальной лаборатории Лоуренса Беркли в качестве детектора гамма-лучей. [51] В конечном итоге Халк швыряет его через культовый купол Усовершенствованного источника света, который был разработан Артуром Брауном-младшим примерно в 1940 году для 184-дюймового циклотрона. [52]
Ссылки [ править ]
- ^ «Национальные лаборатории» . Министерство энергетики США . Проверено 11 февраля 2023 г.
- ^ Национальная лаборатория энергетических технологий - единственная лаборатория, принадлежащая государству, управляемая государством (GOGO) или управляемая непосредственно Министерством энергетики. Остальные находятся в государственной собственности и управляются подрядчиком (GOCO).
- ^ «Федеральные фонды исследований и разработок: 2020–21 финансовые годы» . Национальный центр науки и инженерной статистики (Национальный научный фонд) . Проверено 11 февраля 2023 г.
- ^ «Состояние национальных лабораторий Министерства энергетики (издание 2020 г.)» (PDF) . Министерство энергетики США . Проверено 11 февраля 2023 г.
- ^ Предыдущие подрядчики по управлению и эксплуатации (M&O) для ORNL основали Чикагский университет и армию США ; Monsanto (ок. 1945–1947), Union Carbide (1947–1984), Martin Marietta (1984–1995) и Lockheed Martin (1995–2000) «Мечи на орала: краткая история Национальной лаборатории Ок-Ридж (1943–1993)» . 17 октября 2012 г. Архивировано из оригинала 17 октября 2012 г. Проверено 3 мая 2019 г. «Обзор ORNL: шестьдесят лет великой науки» (PDF) . п. 21.
- ^ Associated Universities, Incorporated управляла Брукхейвеном с 1947 по 1998 год.
- ^ Университетские исследовательские партнеры управляли Фермилабораторией с 1967 по 2007 год.
- ^ Предыдущими подрядчиками LANL по M&O были Калифорнийский университет (1943–2007 гг.) и Национальная лаборатория Лос-Аламоса, LLC (2007–2018 гг.). Подробности смотрите на «Лос-Аламосская национальная лаборатория» . Канцелярия президента Калифорнийского университета . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Подразделение Z LANL было создано как отдельная лаборатория Sandia в 1948 году. Предыдущими подрядчиками M&O для SNL были Калифорнийский университет (1948–1949), AT&T Corporation (1949–1993) и Lockheed Martin (1993–2017). . Подробности смотрите на «Смелое наследие» . Сандия Национальная лаборатория . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Калифорнийский университет управлял LLNL с 1952 по 2007 год. Более подробную информацию можно найти на сайте. «Ливерморская национальная лаборатория» . Канцелярия президента Калифорнийского университета . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Научно-исследовательский институт Среднего Запада и MRI Global управляли NREL с 1977 по 2008 год. Более подробную информацию см. на сайте. «История Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL)» (PDF) . Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Компания Savannah River Nuclear Solutions, LLC управляла SRNL с 2008 по 2021 год.
- ^ «О Национальной лаборатории реки Саванна (SRNL)» (PDF) .
- ^ Bechtel управляла INL до 2005 года.
- ^ «Пользовательские возможности» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 14 февраля 2023 г. «Краткий обзор пользовательских возможностей» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Программа перспективных научных компьютерных исследований обеспечивает поддержку четырех пользовательских объектов, трех высокопроизводительных вычислительных центров и крупномасштабной исследовательской сети. «Удобства пользователя ASCR» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Министерство энергетики управляет 5 из 20 лучших систем HPC в рейтинге 500 лучших суперкомпьютеров, включая систему с самым высоким рейтингом. «Список Top500 за ноябрь 2022 года» . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ «Аргоннский вычислительный центр лидерства» . Аргоннская национальная лаборатория .
- ^ «Национальный научно-вычислительный центр энергетических исследований» . NERSC.gov . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ «Вычислительный центр для руководителей в Ок-Ридже» . Окриджская национальная лаборатория . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ «О ESnet» . Сеть энергетических наук . Проверено 14 февраля 2023 г. «ESnet запускает сеть нового поколения для развития совместной научной деятельности» . Сеть энергетических наук . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ Программа биологических и экологических исследований обеспечивает поддержку трех пользовательских объектов. «Пользовательские возможности BER» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 20 февраля 2023 г.
- ^ «Исследовательский центр АРМ» . Проверено 20 февраля 2023 г.
- ^ «Лаборатория молекулярных наук об окружающей среде» . Тихоокеанская северо-западная национальная лаборатория . Проверено 20 февраля 2023 г.
- ^ «Объединенный институт генома Министерства энергетики США» . Лаборатория Беркли . Проверено 20 февраля 2023 г.
- ^ Программа «Базовая энергетика» обеспечивает поддержку двенадцати пользовательских объектов, в основном для изучения химии и материалов: пяти источников рентгеновского света, пяти наномасштабных исследовательских центров и двух центров рассеяния нейтронов. «Пользовательские возможности BES» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 14 февраля 2023 г.
- ^ «Источники рентгеновского света» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Усовершенствованный источник света» . Лаборатория Беркли . Проверено 15 февраля 2023 г. «Обзор АЛС-У» . Лаборатория Беркли .
- ^ «Усовершенствованный источник фотонов» . Аргоннская национальная лаборатория . «О модернизации АПС» . Аргоннская национальная лаборатория .
- ^ «Национальный источник синхротронного света II» . Брукхейвенская национальная лаборатория .
- ^ «Линейный когерентный источник света» . Национальная ускорительная лаборатория SLAC . «LCLS-II, машина открытий мирового класса» . Национальная ускорительная лаборатория SLAC .
- ^ «О Стэнфордском источнике света синхротронного излучения» . Национальная ускорительная лаборатория SLAC .
- ^ «Наномасштабные научные исследовательские центры» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Центр функциональных наноматериалов» . Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Центр комплексных нанотехнологий» . Лос-Аламосская национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2023 г. «Центр комплексных нанотехнологий» . Сандия Национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Центр наноразмерных материалов» . Аргоннская национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Центр наук о нанофазных материалах» . Окриджская национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Молекулярная литейная» . Лаборатория Беркли . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Установки нейтронного рассеяния» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Высокопоточный изотопный реактор» . Окриджская национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Источник расщепительных нейтронов» . Окриджская национальная лаборатория . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ Программа Fusion Energy Sciences обеспечивает поддержку двух пользовательских объектов. «Удобства пользователя ФЭС» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 20 февраля 2023 г.
- ^ «Национальная термоядерная установка DIII-D» . Дженерал Атомикс . Проверено 20 февраля 2023 г.
- ^ «Национальный эксперимент по сферическому тору-обновление» . Принстонская лаборатория физики плазмы . Проверено 20 февраля 2023 г.
- ^ Программа «Физика высоких энергий» обеспечивает поддержку трех пользовательских установок, одного многоступенчатого ускорительного комплекса, поддерживающего широкую физическую программу, и двух испытательных установок ускорителей. «Пользовательские возможности HEP» . Управление науки Министерства энергетики США . Проверено 24 февраля 2023 г.
- ^ «Фермилаб» . Проверено 24 февраля 2023 г.
- ^ «Ускорительный испытательный стенд» . Брукхейвенская национальная лаборатория . Проверено 24 февраля 2023 г.
- ^ «Установка FACET-II для экспериментальных испытаний перспективных ускорителей» . Национальная лаборатория SLAC . Проверено 24 февраля 2023 г.
- ^ «Федеральные обязательства по исследованиям в области физических наук с разбивкой по агентствам и подробным областям: 2019 финансовый год» (PDF) . Национальный научный фонд — Национальный центр науки и инженерной статистики . Проверено 27 декабря 2021 г. 3 197 261,8 тыс. долларов США из общей суммы 9 816 132,9 тыс. долларов США предоставлено Министерством энергетики. В 2016 финансовом году эта доля была выше (~40%) ( [1] ).
- ^ «Что в сериале «Очень странные дела» было не совсем правильно в отношении Министерства энергетики» . Министерство энергетики США . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ Брамфил, Джефф (17 июня 2003 г.). «Настоящие звезды-экспериментаторы в фильме Халк» . Научный журнал . Проверено 19 февраля 2023 г.
- ^ «Усовершенствованный источник света» . Lightsources.org . Проверено 19 февраля 2023 г.
Дальнейшее чтение [ править ]
- Вествик, Питер Дж. (2003). Национальные лаборатории: наука в американской системе, 1947–1974 гг . Кембридж: Издательство Гарвардского университета . ISBN 978-0-674-00948-6 .
Внешние ссылки [ править ]
- Energy.gov: веб-сайт национальных лабораторий Министерства энергетики.
- Science.energy.gov: Министерство энергетики США; Десятилетние планы национальных лабораторий Управления науки
- Energy.gov: Страница бюджета Министерства энергетики со ссылкой на бюджеты национальных лабораторий.
