橡树岭国家实验室

橡树岭国家实验室橡树岭国家实验室（OakRidgeNationalLaboratory）是美国能源部所属的一个大型国家实验室，成立于1943年，最初是作为美国曼哈顿计划的一部分，以生产和分离铀和钚为主要目的建造的，原称克林顿实验室。2000年4月以后由田纳西大学和Battelle纪念研究所共同管理。他们的使命是攻克美国当下面临的最严峻的科学难题，并且开发新技术，为人类创造更加美好的生活，保护人类。最新新闻人类科技最前沿阵地：美国橡树岭国家实验室探秘2015-10-2522:57橡树岭是隶属于美国能源部的一个大型国家实验室，最初是作为美国曼哈顿计划的一部分，以生产和分离铀和钚为主要目的建造的，原称克林顿实验室，1939年时发现了核裂变。据说在很长一段时间，地图上都找不到这个地方。...详情中文名橡树岭国家实验室外文名OakRidgeNationalLaboratory简称ORNL成立时间1943年目录1设立背景2历史沿革3科研实力4研究领域5大事记6实验设施▪等时性回旋加速器▪中子源▪生物处理研究设施▪建筑技术中心▪锎用户装置7主要成就8现任所长设立背景第二次世界大战期间，为了赶在德国之前造出原子弹，美国启动了“曼哈顿工程”。作为曼哈顿工程的一部分，1943年2月，在田纳西州诺克斯维尔以西30公里处的克林顿小镇，从事核武试验研究的克林顿实验室破土动工（后改称为橡树岭国家实验室ORNL）。一年之内，在一片荒无人烟的不毛之地建成了一座秘密城市“橡树岭”以及用于核武试验研究的国家实验室。很长一段时间，在公开出版的地图上是找不到橡树岭的。即使在2013年，用GPS也只能查出该实验室所在的街道，但找不到它具体的门牌号码位置。历史沿革20世纪50、60年代，ORNL是从事核能和物理及生命科学相关研究的国际中心。70年代成立美国能源部后，ORNL的研究计划扩展到能源产生、传输和保存领域。到21世纪初，该实验室用和平时期同样重要但与曼哈顿计划时期不同的任务支持着美国。科研实力编辑ORNL拥有众多的重要科学研究设施，向更高层次发展，建设了新的纳米材料科学中心、基因科学中心、每秒进行40*1012次计算的世界上最大的超级计算机中心等，负责由6个美国实验室共同合作建设的美国最大的民用科学研究项目——价值14亿美元的散裂中子源，设有多个核科学实验室如高通量同位素反应推等，逐渐发展成为大型综合性研究基地，对美国的发展做出了巨大贡献。ORNL现有雇员4600人，包括科学家和工程师3000人。ORNL每年接待客座研究人员3000名，为期2周或更长的时间，其中约有25%的客座人员来自工业部门。每年接待参观者30000人，另外加上进大学前的10000名学生。ORNL每年的经费超过16.5亿美元，其中80%来自能源部，20%来自联邦政府和私营部门的客户。其2003财政年度的经费首次超过10亿美元。田纳西大学-Battelle纪念研究所已经提供数百万美元，用于支持大橡树岭地区的数学和科学教育、经济发展和其他项目。ORNL正计划投资3亿美元，为下一代大科学研究提供现代化的场所。经费由联邦政府、州政府和私营部门提供，用于建造11个新的装置，包括功能性基因组中心、纳米材料科学、先进材料表征实验室和计算科学联合研究所。投资16亿美元的散裂中子源SNS是世界上最大的民用科学项目，ORNL从而成为世界上首屈一指的中子科学研究中心。[1]研究领域ORNL的任务是开展基础和应用的研究与开发，提供科学知识和技术上解决复杂问题的创新方法，增强美国在主要科学领域里的领先地位；提高洁净能源的利用率；恢复和保护环境以及为国家安全作贡献。随着现代设施的建设使前沿研究成为可能，ORNL正在对未来的大科学任务进行重新定位，涉及先进的计算、先进材料、生物系统、能源科学、纳米技术、国家安全、中子科学、研究设施和其他有关的研究领域。ORNL从事跨越广泛领域科学学科的研发活动，ORNL在许多科学领域处于国际领先地位。它主要从事以下科学领域的研究，包括中子科学、复杂生物系统、能源、先进材料、国家安全和高性能计算等。1、中子科学2、生物系统3、能源·生物能项目·电力传输技术技术·能源效益和电力技术·能源效率和可再生能源（EERE）·工业技术项目·美国参与国际热核聚变实验堆项目4、先进材料·催化作用基础和应用研究中心·结构材料缺陷物理中心·纳米材料科学中心·高温材料实验室·工业技术项目5、国家安全6、高性能计算7、纳米技术·生物和纳米尺度系统组·纳米应用中心—超导线（SuperconductingWires）ORNL通过绝缘纳米点的三维自组装研制出高温超导线。分布在厚膜超导第二代线的整个厚度上的纳米点阵列作为有效磁通钉扎中心，满足了最实际的功率应用的要求。2006年，该项成就作为“最佳之最佳”被《纳米技术摘要》专业杂志授予国际纳米技术50强奖。2008年，该实验室的AmitGoyal博士因开发区出此项技术获得发明者奖。—诊断(Diagnostics)ORNL正在开发和实施直接操纵转录过程的纳米结构器件–凭借转录过程，细胞内的基因可通过电子控制被诱导或压抑。该方法是利用细胞渗透纳米电极作为细胞界面的纳米功能，使拴系的遗传物质可被引入到一个细胞和通过多尺度设备平台应用的外部刺激进行监管。该研究平台是一个包括了解在一个单细胞内单个基因功能广泛应用的有力工具。—纳米发酵(Nanofermentation)纳米发酵采用自然金属还原菌株创造定制的各种重要工程材料的单晶纳米颗粒。细菌可以在工业生物加工中用于制造混合金属氧化物的发现，取得了大规模纳米粉体合成的突破。颗粒的大小和形态可由集中方法加以控制，包括温度、孵化时间和选择电子供体或某些化学添加剂。采用熟悉、成熟的工业设备和简单的发酵做法，纳米发酵在室温或接近室温进行。该菌株是完全自然的，并不危险。操作过程可在使产品符合特殊需要的广泛条件下进行，并可容易地按比例增加。纳米发酵产生广泛成分的极其细微，控制良好并具有很强的结晶产品。—纳米强化合金(Nano-StrengthenedAlleys)ORNL的革命性的快速红外线加热过程控制在纳米级晶粒细化到生产具有优越的抗拉强度和抗疲劳性能的高性能锻件。ORNL正与锻造业协会一起使这个研发100大奖获奖技术实现商业化。—超疏水材料(SuperhydrophobicMaterials)ORNL开发了具有通过减少摩擦和减少腐蚀，以减少能量损耗潜力的超疏水（防水）纳米结构材料。ORNL正致力于将超疏水氧化物为基础的粉末商业化。这种粉末具有精确重复和每个粒子表面有高度统一尺寸的纳米特性。这些功能都涂有一个含氟化合物处理单层。这些超防水材料有许多一般的和高级的用途，包括针对减阻和强化传热的节能应用、新型传感器和生物医学的应用。ORNL目前正在努力提高粉末的质量和开发粘结剂系统。—实时表征(Real–TimeCharacterization)ORNL开发了一种技术，利用商用微分迁移率分析仪实时抽样气相工艺生产的纳米颗粒。已对金属氧化物颗粒和碳纳米材料的生产工艺进行了演示。该系统在LunananoWorks公司的等离子体电弧反应器上进行了试验。·纳米尺度科学和设备组纳米尺度科学和设备组是ORNL生物科学部的一部分。其研究领域包括：吸收引起的应力、纳米电子机械系统和微电子机械系统传感器、纳米尺度分子力学、接口的物理和化学、扫描探针显微镜和分子梳。通过开展这些领域的研究，建立一个许多传统上单独的科学领域令人兴奋的融合基础，分子生物学，流体力学，量子力学和光子学之间一度明显的边界划线被跨越。所取得的技术进展有可能造福人类，从对癌症的改进检查和治疗，地雷的探测，人工恢复视觉和听觉受损的视力和听力，到保护平民和部队防止常规武器以及核武器和生化武器的袭击。·生物和纳米尺度组生物和纳米尺度组的纳米技术研究包括以下几个项目：利用纳米类似物的纳米传感和驱动；生物功能表面分子尺度通过扫描探针光刻；和生物分子接口纳米尺度设备图案化。这些项目针对设计，建造和实施对接口、模仿或表征生物系统有用的纳米结构。8、其他研究领域除主要的重点领域之外，ORNL还在以下科学领域开展世界一流水平的研究：·化学科学领域ORNL采用实验、理论和计算的方法开展化学的基础和应用研究，包括：化学生物科学、流体界面反应、结构和运输、地球化学与水溶液化学、多种多样催化作用、激光光谱学、质谱测定法、材料化学、分子变换和燃料化学、中子科学、聚合物，合成与表征、放射性材料表征、分离化学、表面科学与界面化学、以及理论、建模和模拟。·核物理领域研究的重点领域是，在实验方面，重点放在重离子和原子物理；在理论研究上，重点放在核物理、天体物理和核-粒子界面的物理。[1]大事记1939年发现核裂变1942年橡树岭被选为二战曼哈顿计划的场地1943年世界上第一台连续运转造价1200万美元的石墨反应堆经过9个月的建造达到临界1944年石墨反应堆生产出钚，为生产结束二战的原子弹所需钚的Hanford反应堆做好准备1945年在石墨反应堆上发现元素61（钷）；在反应堆上首次开展中子散射研究（实验者为ErnieWollan和CliffShull（右图）;后者因在石墨反应堆上所做的开拓性工作荣获1994年诺贝尔物理奖）1946年首次将反应堆生产的放射性同位素送到癌症医院；提出压水反应堆的设想(后用于核电和潜水推力)；设计出放射探测器和剂量仪1947年老鼠用来研究辐射对哺乳动物的遗传影响；原子委员会成立1948年设计用于研究反应堆的燃料成分；材料实验反应堆在ORNL设计，建在爱达荷州1949年在ORNL开发出普雷克斯过程，后来在世界范围内成为从用过的反应堆燃料中回收铀和钚的方法1950年橡树岭反应堆技术学校成立；低流强测试反应堆首次运行1951年整体屏蔽反应堆开始运行；测量中子半寿命；安装5MW静电加速器1952年建造ORNL第一台重离子回旋加速器；根据对被辐照老鼠胚胎的研究，ORNL告戒不要对可能怀孕的妇女进行X光检查；均匀反应堆实验首次运行1953年在ORNL安装当时世界上功率最大的橡树岭自动计算机和逻辑机；ORNL为军队在遥远场地使用所设计的可移动反应堆1954年ORNL生态计划开始；测试ORNL实验飞机反应堆；塔式屏蔽设施首次运行，为倒运的核飞机计划提供数据和利用两种不同反应物对撞分子束流首次详细研究化学反应1955年在联合国和平利用原子大会上ORNL小的“游泳池”式反应堆展示给艾森豪威尔总统；AlvinWeinberg被任命为ORNL所长，在此职位历时18年1956年核糖核酸（RNA）被发现；展示首例骨髓移植。国家科学院委员会根据ORNL老鼠数据就辐射对人类遗传效应进行预测1957年在ORNL领导的影响下，对可允许的医用辐射水平和工作地点的放射性核素作出决定；ORNL第一台聚变研究装置建成1958年橡树岭研究反应堆开始运行；美国首次寻找高水平核废料储存地的努力由ORNL开始1959年发现老鼠的雄性取决于Y染色体的存在；ORNL研究人员对用于美国第一台核动力民用船只的掩映队屏蔽进行了鉴定1960年制作出用作个人辐射监视器的袖珍啸声器；测量化学制品对老鼠的遗传影响的实验计划启动1961年开始开发放射性同位素加热源，为空间卫星提供动力；在ORNL反应堆上开发出嬗变搀杂法；后用于制造电子学部件1962年开展辐射防护物理研究；研究反应堆竣工；借助计算机模拟发现离子沟道效应；军民研究计划启动；木实验台用放射性同位素铯-137作标记；分析表明核武器实验产生的放射性微粒具有危害性1963年辐射屏蔽信息中心成立；橡树岭等时性回旋加速器首次运行1964年成为第一个雇佣社会科学家（开始时进行军民研究）的国家实验室；在联合国大会上介绍ORNL核脱盐概念1965年高通亮同位素反应堆(HFIR)和熔盐反应堆运行(MSR)1966年石墨反应堆被命名为国家历史性里程碑；开发出评价核临界安全的KENO蒙特卡洛代码1967年WalkerBranchWatershed研究设施对生态系统研究开放；ORNL被选为领导国际生物计划下美国的生态系统研