【17 National Labs】跟随美国能源部长逛遍17个国家实验室

美国现任能源部长里克·佩里自2017年上任伊始就承诺要逛遍能源部监管的所有17个国家实验室。到了2018年底，他实现了这一目标。下面让我们随着他的步伐，一瞥这世界闻名的17处设施吧。

美国能源部17个国家实验室：改变我们生存的世界（翻译&字幕 by 防务菌）

美国能源部监管的十七个国家实验室指的是一系列研究设施和实验室系统，目的是促进科学研究和技术进步，进而推动完成美国能源部的使命。这十七个实验室里面，其中有十个归属能源部科学办公室管理，三个由能源部下属的美国国家核安全管理局（NNSA）管理，其余四处则归属能源部直接管理。

大部分的国家实验室采取“美国联邦政府所有、由政府委托的机构运营（Government-owned，Contractor-operated，GOCO）”的方式管理，也有部分采用“政府所有、由政府运营（Government-owned，Government-operated，GOGO）”的方式。国家实验室系统为美国提供了战略性的科技实力，其执行的往往是长期的，具有挑战性的科研任务，发展的跨领域科学研究超越了普通学术机构以及工业研究机构的研究范围，使得美国国内的其他科研工作者获益匪浅。

美国能源部监管的十七个国家实验室分布、归属

下面分别简要介绍17个实验室。

1.国家能源技术实验室

国家能源技术实验室(National Energy Technology Laboratory，NETL）成立于1910年，位于宾夕法尼亚州的匹兹堡，主要是以研究科学、技术与能源为主，NETL全力支援美国能源部对于推动国家，经济与能源安全的使命。

NETL开发的技术主要是以不影响自然环境的前提下，生产开采出可靠的矿物燃料。解决这些问题并生产出环保、干净的能源对于国家经济的成长是极为重要的。NETL是美国唯一一所针对矿物燃料技术的国家实验室。

NETL共有5处实验室，雇用了超过1200研究人员，其中一半是联邦雇员，另外一半则是承包商。主要的承包商包括有Eagle Facility Management Systems、Performance Results Corp、Prologic、Research and Development Solutions, LLC及Technology and Management Services等。

2.劳伦斯伯克利国家实验室

劳伦斯伯克利国家实验室（Lawrence Berkeley National Laboratory，LBNL）成立于1931年，它坐落在加州大学伯克利分校的中心校园内，位于伯克利山的山顶。该实验室从事非绝密级的科学性研究，现由美国能源部委托加州大学代为管理。

实验室前身是“加州大学放射实验室”，而后为了纪念伯克利著名实验物理学家欧内斯特·劳伦斯（Ernest O. Lawrence, 1939年物理诺贝尔奖得主）而更名为劳伦斯伯克利国家实验室 。

劳伦斯伯克利国家实验室的研究领域包括物理学、生命科学、化学等基础科学，还包括能源效率、回旋加速器、先进材料、粒子加速器、检测器，工程学、计算机科学等，在材料研究方面主要是纳米材料、磁性材料、薄膜材料、超导材料等。在科学界，LBNL相当于“卓越”（Excellence）的同义词。截止2015年，与劳伦斯实验室相关的13个科学家及组织获得诺贝尔奖 、70位科学家是美国国家科学院（NAS）的院士（院士在美国是科学家最高的荣誉之一）、13 位科学家获得了科研领域国家最高终身成就奖—美国国家科学奖章、18位工程师当选为美国国家工程院院士、3位科学家被选入医学研究所等等 。此外，LBNL培养了数千名大学理科和工程专业的学生，他们推动着全美国和世界各地的技术革新。该实验室为美国第一颗原子弹及氢弹的研制提供了最原始最基本的实验以及机械支持。劳伦斯实验室实验室对帮助判断什么是二战的三个最有价值的技术开发项目（原子弹，低空爆炸信管和雷达）作出了贡献。

3.洛斯阿拉莫斯国家实验室

洛斯阿拉莫斯国家实验室（Los Alamos National Laboratory，LANL）成立于1943年，位于新墨西哥州洛斯阿拉莫斯，管理和运行则归洛斯阿拉莫斯国家安全会（LANS）负责，是美国承担核武器设计工作的两个实验室之一（另一个是劳伦斯利弗莫尔国家实验室）。洛斯阿拉莫斯国家实验室是世界上最大的科学和技术研究机构之一，它在国家安全、太空探索、 可再生能源、医药、纳米技术和超级计算机等多个学科领域开展研究。

洛斯阿拉莫斯国家实验室是新墨西哥州北部最大的研究机构和最大的雇主，拥有大约9,000名的直接雇员和774人左右的合同雇员。此外还有大约120名的美国能源部员工驻扎在实验室，负责监督那里的工作和运行情况。实验室约三分之一的技术人员是物理学家，四分之一是工程师，六分之一为化学家和材料科学家，其余的则在数学和计算科学、生物学、地球科学等其他学科的工作。外部的科学家和学生也会访问洛斯阿拉莫斯国家实验室参与科研项目。实验室联合大学和业界进行能源方面的基础和应用研究。洛斯阿拉莫斯国家实验室2016年的预算约为22亿美元。

4.橡树岭国家实验室

橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，ORNL）成立于1943年，位于田纳西州橡树岭，最初是作为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。

橡树岭国家实验室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。

5.阿贡国家实验室

阿贡国家实验室（Argonne National Laboratory，ANL）成立于1946年，位于美国伊利诺伊州杜佩奇县。它是美国政府规模最大、历史最悠久的科研机构之一。实验室的前身是曼哈顿工程的一部分。

阿贡国家实验室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。

6.埃姆斯实验室

埃姆斯实验室（Ames Laboratory）位于艾奥瓦州的埃姆斯，成立于1947年，附属于爱荷华州立大学。实验室致力于新材料的设计、合成与制备；材料的表征；计算化学；凝聚体物理学理论等方面的研究。实验室位于爱荷华州立大学的校园内。

2013年1月，美国能源部宣布在埃姆斯实验室建立关键材料研究所（Critical Materials Institute，CMI）以解决美国国内日益短缺的稀土金属资源问题，以及发展其他与美国能源安全相关的材料。

7.布鲁克海文国家实验室

布鲁克海文国家实验室（Brookhaven National Laboratory，BNL）成立于1947年，位于纽约州长岛苏福克县布鲁克黑文镇的阿普顿。该实验室由布鲁克海文镇而得名。

实验室本来由美国原子能委员会所拥有，后来因委员会被合并而转交给美国能源部再外判予各大学及研究机构。现时实验室由石溪大学及巴特尔纪念研究所合伙经营的的布鲁克海文科学协会管理。实验室约雇用3000名科学家、工程师及其他技术人员，每年接待4000名访问学者。实验室的研究共产生七名诺贝尔奖得奖者。

8.桑迪亚国家实验室

桑迪亚国家实验室（Sandia National Laboratories，SNL）成立于1948年，

位于新墨西哥州的阿尔伯克基和加利福尼亚州的利弗莫尔，现由桑迪亚国家技术和工程解决方案（National Technology and Engineering Solutions of Sandia，霍尼韦尔所有的一个子公司）管理和运营，是美国国家核安全局（National Nuclear Security Administration）下属的三个研究发展实验室之一。实验室的主要目标是核武器非核部分的发展测试。主实验室位于新墨西哥州的阿布奎基的科特兰空军基地，另一个位于加州的利弗莫尔，在劳伦斯利弗莫尔国家实验室的旁边。

桑迪亚国家实验室致力于维持核武系统的可靠性和准确性，在军备控制和防止核武器扩散方面，以及美国核武计划产生的有害废弃物的处理方式进行各项研究。实验室也对能源和环境领域，以及对国家关键基础设施的保障进行研究。桑迪亚国家实验室的研究涉及广泛；除了上述几项主要的研究之外，实验室还在计算生物学、数学、材料科学、替代能源、心理学、微机电系统和认知科学在内的各个学科有所涉足。桑迪亚国家实验室曾经拥有世界上运算速度最快的超级计算机——ASCI Red；世界上最大的X射线发生器——Z脉冲功率设施（Z机）也位于桑迪亚国家实验室。Z机被用于极端温度与压强之下的材料测试；收集的数据可用于辅助核武器研发的计算机模拟。

9.爱达荷国家实验室

爱达荷国家实验室（Idaho National Laboratory，INL）成立于1949年，位于美国爱达荷州的东部，是以科学为基础的应用工程实验室。它帮助美国能源部完成在环境、能源、科学和国防等方面的任务。现有雇员8000名。

该实验室的业务主要包括：对美国能源部任务中具有挑战性的课题，提供以科学为基础的工程解决方法；完成现场环境净化；为优化能源部的环境管理投资，并为该实验室的战略合伴提供领导和支持；强化该实验室的科技能力以及设施和设备，以便更好地为国家和西北地区服务。

该实验室的业务能力体现在：生物技术、化学工程、化学、计算机科学和工程、工程科学和生态学、地质学、材料科学、机械工程、传感器、系统和决策科学等。

10.普林斯顿等离子体物理实验室

普林斯顿等离子体物理实验室（Princeton Plasma Physics Laboratory，PPPL）成立于1951年，是一个研究等离子体物理学与核聚变的国家实验室。实验室主要的工作是研究聚变能作为能源的发展和应用。

普林斯顿等离子体物理实验室的建立源于一个控制热核反应的冷战最高机密计划——“马特洪计划（Project Matterhorn）”。1961年，在马特洪计划解密后，此计划相关的实验室被更名为普林斯顿等离子体物理实验室。普林斯顿等离子体物理实验室实际上位于普林斯顿大学的 Forrestal 校园，与普林斯顿大学主校区有一定距离；但实验室仍然有一个位于普林斯顿的地址。

11.劳伦斯利弗莫尔国家实验室

劳伦斯利弗莫尔国家实验室（Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL）成立于1952年，与洛斯阿拉莫斯国家实验室是美国的两个为了核武设计而建立的部门，位于加利福尼亚州利弗莫尔。至2007年9月30日为止，管理者为加州大学。从2007年10月1日起，此研究机构将会改由加州大学、Bechtel National、BWX Technologies、Washington Group International共同组成的保全机构来管理。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室最初是劳伦斯伯克利国家实验室设在加州旧金山湾区利弗莫尔（Livermore）的分支实验室，由加州大学伯克利分校物理学教授欧内斯特·劳伦斯（诺贝尔奖得主）、爱德华·泰勒（氢弹之父）共同建立。实验室主要负责研发包括核武器在内的美国国防科技。

劳伦斯利弗莫尔国家实验室发现或参与发现了6种化学元素（113号- 118号元素）。 值得注意的是，加州大学伯克利分校和劳伦斯伯克利国家实验室此前共同发现或参与发现了16种化学元素， 后化学元素的研究项目被劳伦斯利弗莫尔国家实验室所继承。 

12.萨凡纳河国家实验室

萨凡纳河国家实验室（Savannah River National Laboratory，SRNL）成立于1951年，位于美国能源部（DOE）下属的萨凡纳河区（SRS），是一个应用型研究和发展实验室。实验室最初叫萨凡纳河实验室。2004年5月7日，实验室正式成为了国家实验室。

萨凡纳河国家实验室的研究方向包括环境整治、氢经济技术、危险物质处理和防止核武器扩散的技术。在冷战期间，实验室在支援氚和钚的生产中积累了一系列将核废料玻璃化和氢气储存的特殊经验。

从2008年起，萨凡纳河国家实验室由萨凡纳河核能解决方案有限公司（Savannah River Nuclear Solutions, LLC）运营；此公司与福陆公司，Newport News Nuclear, Inc.（亨廷顿·英格尔斯工业的子公司）以及霍尼韦尔有合作关系。

13.SLAC国家加速器实验室

SLAC国家加速器实验室（SLAC National Accelerator Laboratory）成立于1962年，原名斯坦福直线加速器中心，在能源部的方案下由斯坦福大学指挥运作。主要的研究方向有运用电子束进行基本粒子物理的实验及理论研究、原子物理、固态物理、使用同步辐射光源的化学、生物以及医学研究。

在2009年4月，SLAC所有的LSLC激光器成功发射出0.15纳米波长的同步辐射，作为全球首台HXFEL,其光源亮度比当今第三代同步辐射光源高出一亿倍。

14.西北太平洋国家实验室

西北太平洋国家实验室（Pacific Northwest National Laboratory ，PNNL）创建于1965年，位于美国华盛顿州东部哥伦比亚河和亚基马河交界的沙漠地带，在第二次世界大战“曼哈顿工程”里生产美国原子弹核材料的汉福德基地（Hanford Site）的基础上建成。PNNL最初的任务是从事原子弹核材料生产的研究，20世纪80年代末开始从事整个基础科学研究。

PNNL现拥有4000多名科学家。其优势研究领域包括能源、环境、计算机、核能、放射化学等，特别是基础分子科学和计算机科学。

15.费米国家加速器实验室

费米国家加速器实验室（Fermi National Accelerator Laboratory，FNAL）简称费米实验室，成立于1967年，位于美国伊利诺斯州巴达维亚附近的草原上。

实验室原名为“国立加速器实验室”，主要研究领域为高能物理学、粒子物理学。第一任所长是罗伯特·R·威尔逊（Robert R.Wilson）。实验室的原则是杰出的科学、艺术的瑰丽、土地的守护神、经费上精打细算和机会均等。1974年为纪念美国物理学家恩里科·费米而更名为“费米国立加速器实验室”。

费米实验室曾拥有质子-反质子对撞机Tevatron（980GeV×980GeV），附属有两大探测器CDF和D∅。2008年9月欧洲粒子物理研究中心建成的大型强子对撞机，设计可产生七倍于费米实验室记录的能量。2011年9月30日，Tevatron被正式关闭。费米实验室现为美国仅有的一个单一研究目标实验室。

16.国家可再生能源实验室

国家可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory，NREL）成立于1977年，位于美国科罗拉多州戈尔登，是专门从事可再生能源和能源效率的研究和开发的机构。NREL是政府所有的、由承包商经营设施，并由美国能源部提供资金支持。在这样的安排下，个人实体代表联邦政府经营整个实验室。NREL也会收到国会的资金，以用于研究和进一步开发的项目。

NREL还国家光伏中心之下开展太阳能光电 (PV)的研究。因此NREL在光伏发电领域具有不小的研究实力，包括研究、开发、测试和部署。NREL的研究基地内有多个设施专门用于光伏研究。NREL的研究领域包括研究和发展可再生发电、能源生产、系统集成化，以及能源的持续运输。

17.托马斯·杰斐逊国家加速器装置

托马斯·杰斐逊国家加速器装置（Thomas Jefferson National Accelerator Facility，TJNAF） 成立于1984年，位于弗吉尼亚州的纽波特纽斯，常被称作“杰斐逊实验室”或者“JLab”。自2006年6月1日起，杰斐逊实验室由东南部大学研究协会和 PAE 应用技术（PAE Applied Technologies）共同创建的杰斐逊科学协会有限公司（Jefferson Science Associates, LLC）运营。杰斐逊实验室在1996年之前曾被称作“连续电子束加速器设施（Continuous Electron Beam Accelerator Facility，CEBAF）”；这个名称现被用于称呼杰斐逊实验室中的主加速器。

杰斐逊实验室现拥有多达675人的雇员，超过2000名来自于世界各地的科学家使用此设施进行过科学实验。实验室的使命是：“为发现核材料的基础结构提供前沿的科学设施、科研机会以及领导力；协助工业界进行高新技术的应用；以及通过教育和科普的方式为国家服务。

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