阿貢國家實驗室

美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory，簡稱ANL）是美國政府最早建立的國家實驗室，也是美國最大的科學與工程研究實驗室之一——在美國中西部為最大。阿貢前身是芝加哥大學的冶金實驗室(Metallurgical Lab)，現在隸屬于美國能源部和芝加哥大學。諾貝爾物理學獎得主費米于1942年在此領導小組建立了人類第一臺可控核反應堆（芝加哥一號堆，Chicago Pile-1），完成了曼哈頓計劃的重要一環，并且使人類從此邁入原子能時代。

發展歷史

過去半個多世紀中，芝加哥大學為美國能源部及其前身監管阿貢國家實驗室的運行。阿貢是二次世界大戰曼哈頓工程的一部分，從芝加哥大學的冶金實驗室的基礎上發展起來的。1942年12月2日，美國物理學家費米（Enrico Fermi，1901-1954）和他約50名的同事在芝加哥大學的壁球場里產生了世界上第一個受控核鏈式反應，“芝加哥一號堆”。阿貢國家實驗室成功完成受控核鏈式反應后，由橡樹嶺國家實驗室隨后完成了濃縮鈾235的提煉，并最終由洛斯·阿拉莫斯國家試驗室組裝并實施試驗。阿貢、橡樹嶺、洛斯·阿拉莫斯一起完成了原子彈制造的重要環節。

第二次世界大戰后，阿貢接受開發和平利用原子反應堆的任務。數年來，阿貢的研究不斷擴大，包括了科學、工程和技術的許多其他領域。

地理位置

阿貢有兩個場所。伊利諾伊州-東場所被芝加哥環路西南約25英里的森林保護區所環繞。阿貢的4000名雇員中約有3200名在該1500英畝樹木繁茂的場所工作。美國能源部芝加哥工作辦公室也設在這里。

愛達荷州-西場所占地約900英畝，位于蛇河谷愛達荷瀑布西約50英里處。它是阿貢多數主要核反應堆研究設施的所在地。約有800名阿貢的雇員在此工作。

今天，阿貢有雇員3200名，包括大約2000名科學家和工程師，其中約1600人具有博士學位。2017年阿貢的運行經費約為7.7億美元，支持200多個研究項目，從原子核研究到全球氣候變化研究。1990以來，阿貢曾與600多家公司、無數的聯邦政府部門以及其他組織一道工作。

阿貢實驗室有四個主要的研究領域，每個領域完成政府和能源部的賦予職責，以及為全社會提供重要的效益。它們是：計算、環境與生命科學，能源與全球安全，光子科學，物理科學與工程。

科學挑戰

阿貢謀求解決許多科學挑戰，包括在材料科學、物理、化學、生物學、生命和環境科學、高能物理、數學和計算科學，包括高性能計算方面的實驗和理論工作(現有Mira超級計算機，2021年將部署美國下一代exaFLOPS超級計算機Aurora)。阿貢令人激動和領先的研究今天為社會帶來價值，也為未來的技術突破打下基礎。

科研

設施裝置

阿貢運行世界水平的國家級科學研究裝置，如先進光子源APS，提高了美國的科學領先地位，打造美國的未來。阿貢設計、建造和運行費用太高以至于單個公司或大學不能建造和運行的負載的研究設施。這些設施被來自阿貢、工業界、學術界和其他國家實驗室的科學家所用。阿貢還是強脈沖中子源、阿貢串列直線加速器系統和其他設施的所在地。

高性能計算

阿貢運行有世界排名第九的超級計算機Mira，開發了廣泛使用的MPICH。將于2021年部署美國下一代exaFLOPS超級計算機Aurora。

能源計劃

能源資源計劃幫助確保為未來穩定提供有效和清潔能源。阿貢的科學和工程師們正在開發新的先進電池和燃料電池，以及先進的電力生成和儲存系統，增加美國的能源資源，確保美國的能源未來，還在為提高美國和蘇聯設計的核反應堆的安全和壽命而工作。

環境管理

環境管理包括解決美國的環境問題和促進環境管理。該領域的研究包括可選擇性的能源系統、環境風險和經濟影響評估、有害垃圾場分析和補救計劃編制、電冶金處理準備失去效能的核燃料進行處理，以及排除污染和使老化核反應堆退役的新技術。阿貢在開發管理和解決美國環境問題、促進環境服務新方法中處于前沿。

國家安全對美國和阿貢研究的重要性提高。數年來，阿貢為此目的所開發的能力正幫助美國抗擊恐怖主義的威脅。這些能力包括核燃料循環、生物學、化學、系統分析和系統建模方面的專門技術。該項研究正在幫助開發探測化學、生物和放射性威脅以及識別它們來源的高靈敏度儀器和技術。其他研究正幫助探測和阻止武器的可能擴散或實際攻擊。

為使阿貢受公眾資助的研究讓工業界受益，幫助加強美國的技術基礎，阿貢也將工業技術開發作為一項重要的工作。

阿貢教育計劃部為從主要的國家大學到地區初中的全體教員和學生提供廣泛的教育機會。阿貢參加教育計劃的人比任何其他能源部的國家實驗室的人都多，每年培訓1000名研究生和博士后研究人員的工作已經作為他們正常研究與開發活動的一部分，以幫助公眾了解科學，提高美國人的科學、工程和數學水平的責任。

阿貢設計、建造、運行和/或管理許多科學和工程研究設施，并將這些設施向來自工業界、學術界和其他政府實驗室的研究人員開放。這些設施中的6個屬于美國能源部正式的國家用戶設施或用戶中心。它們是：先進光子源、串列直線加速器系統、大氣輻射測量氣候研究設施、納米尺度材料中心、電子顯微中心和強脈沖中子源。

這些復雜、造價昂貴的設施，一個公司或大學無法建造和運行，作為國家科學資源加以管理。

阿貢還有許多對來自工業界、學術界和其他國家實驗室的研究人員開放，收取成本費的實驗室和研究設施。在談判的基礎上，研究成果根據用戶的決定可以私人擁有或在公開文獻上發表。如研究成果在公開文獻上發表，研究人員能夠免費使用這些設施。如果成果屬于私人擁有，收取設施使用費一般根據運行費的回收情況加以確定。

研究人員可使用的其他實驗室和設施有：

2-MeV直線加速器；3-MeV靜電加速器；錒類設備；先進計算試驗臺；先進動力系試驗設備；氣溶膠實驗室；阿兒法-伽嗎熱室設施；分析化學實驗室；大氣邊界層實驗；大氣場測量設備；汽車粉碎殘余物實驗室；基礎能源科學同步輻射中心；電池分析和診斷實驗室；鈷60源（20000居里）；柴油機試驗設備；地區冷暖供應模擬器；電氣化學能的儲存；電滲析典型實驗設備；電子顯微實驗室-阿貢-西場所；工程開發實驗室；泡沫浮選分離典型試驗設備；燃料電池試驗設備；燃料調節設備；高溫電解爐設備；熱性燃料檢查設備；輻照材料實驗室；激光應用實驗室；激光實驗室；磁成像設備；磁共振成像設備；溶解腐蝕和冷卻能力實驗（MACE）；微型質譜儀實驗室；毫米波實驗室；中子放射照相術反應堆；非破壞性的評估實驗室；非破壞性的評估試驗負載系統設施；非破壞性的評估顯微鏡設備；優質煤取樣設備；動力系和放射實驗室；脈沖電子直線加速器；RDT&E稀釋設備；反應堆模擬設備；機器人技術實驗室；安全分析培訓中心；芒硝設備試驗工廠；結構生物學中心；摩擦學實驗室。

2022年，美國能源部阿貢國家實驗室研究人員希望用微小的磁渦流取代條形磁鐵。微小磁渦流或成下一代內存材料。

含氟電解質

2023年5月，美國能源部阿貢國家實驗室和勞倫斯伯克利國家實驗室科學家開發了一種含氟電解質，即使在低于0℃的溫度下也能很好地發揮作用。

諾貝爾獎得主

恩里科·費米（Enrico Fermi，1901-1954）：因利用中子輻射發現新的放射性元素，及慢中子所引起的有關核反應，獲1938年諾貝爾物理學獎。

邁耶夫人（Maria Goeppert Mayer，1906-1972）：因研究原子核殼模式取得的成果，獲得1963年諾貝爾物理學獎。

阿列克謝·阿布里科索夫（Alexei Abrikosov，1928-2017）：因其提出的在極端低溫時物質如何顯示其奇異行為理論，獲2003年諾貝爾物理學獎。

行政組成

阿貢國家實驗室所長：Paul K. Kearns

阿貢國家實驗室副所長：Matthew Tirrell

負責業務的首席官員：John P. Quintana