아르곤 국립연구소

Argonne National Laboratory
아르곤 국립연구소
Argonnelablogo.PNG
설립된1946년 2월 8일, 76년 전(1946-02-08)
조사유형조사.
예산.12억달러(최소)[1]
연구 분야
물리과학
생명과학
환경과학
에너지 과학
광자 과학
데이터 과학
계산과학
감독.폴 쿤스
직원3400
주소.9700 S. 캐스 애비뉴
위치Lemont, DuPage County, Dowers Grove Township, 미국 일리노이 주
캠퍼스1,700에이커(6.9km2)
제휴미국 에너지부
시카고 대학교
제이콥스 엔지니어링
운영기관
UChicago Argonne LLC
엔리코 페르미
마리아 괴퍼트 메이어
알렉세이 알렉세예비치 아비코소프
웹 사이트www.anl.gov
아르곤 국립연구소 항공사진

Argonne National Laboratory는 UChicago Argonne LLC가 미국 에너지부를 위해 운영하는 이공계 연구소의 국립 연구소입니다.이 시설은 시카고 외곽 일리노이주 레몬트에 위치해 있으며 중서부에서 규모와 범위 면에서 가장 큰 국립 연구소입니다.

아르곤은 제2차 세계대전 중 맨하탄 프로젝트를 위한 원자로에 대한 엔리코 페르미의 연구를 수행하기 위해 설립된 시카고 대학의 야금 연구소에서 시작되었다.전후 1946년 [2]7월 1일 미국 최초의 국립 연구소로 지정되었다.전후 시대에 연구소는 주로 비무기 관련 핵물리학에 초점을 맞추고, 최초의 발전용 원자로를 설계 및 건설하고, 미국 원자력 해군이 사용하는 원자로와 다양한 유사한 프로젝트를 설계하는 데 도움을 주었다.1994년, 이 연구소의 핵 미션은 종료되었고, 오늘날에는 기초 과학 연구, 에너지 저장 및 재생 에너지, 환경 지속 가능성, 슈퍼 컴퓨팅 및 국가 안보에 대한 광범위한 포트폴리오를 유지하고 있습니다.

실험실 운영자인 UChicago Argonne, LLC는 "Jacobs Engineering Group Inc."[3]와 (LLC의 유일한 회원인) 시카고 대학의 전문 지식을 결합합니다.Argonne은 일리노이 테크놀로지 앤 리서치 코리더의 일부입니다.Argonne은 이전에 아이다호에서 Argonne National Laboratory-West(또는 단순히 Argonne-West)라고 불리는 소규모 시설을 아이다호 National Engineering and Environmental Laboratory 옆에 운영했습니다.2005년에 아이다호에 본부를 둔 두 연구소는 합병하여 아이다호 국립 [4]연구소가 되었습니다.

개요

Argonne은 5가지 주요 분야를 가지고 있다.이러한 [5]목표는 2008년 DOE가 명시한 바와 같이 다음과 같이 구성된다.

  • 기초과학연구 실시
  • 국가 과학 시설 운영
  • 국가의 에너지 자원 강화
  • 환경 문제를 관리하기 위한 보다 나은 방법 개발
  • 국가 안보를 보호하다.

역사

아르곤의 세 번째 감독인 앨버트 크루(오른쪽)는 제로 그라데이션 싱크로트론의 콕크로프트-월튼 발전기 옆에 서 있다.

Argonne이 될 것은 1942년 맨하탄 프로젝트의 일부가 된 시카고 대학의 야금 연구소로 시작되었다.Met Lab은 세계 최초의 원자로인 Chicago Pile-1을 시카고 대학 스포츠 경기장 관중석 아래에 건설했다.안전하지 않은 것으로 간주된 CP-1은 1943년 현재 레드 게이트 우즈로 알려진 곳에서 CP-2로 재건되었지만, 당시 팔로스 힐스 인근 쿡 카운티의 산림 보호 구역에 있는 아르곤 숲이었다.이 연구소는 제1차 [6]세계대전 당시 미군이 참전했던 프랑스 아르곤 숲의 이름을 따서 명명됐다. 페르미의 말뚝은 원래 아르곤 숲에 건설될 예정이었으나 노동쟁의로 인해 프로젝트가 중단되었다.속도가 가장 중요했기 때문에, 프로젝트는 시카고 대학의 캠퍼스에 있는 축구 경기장인 Stagg Field 아래의 스쿼시 코트로 옮겨졌습니다.페르미는 그들에게 자신의 계산이 확실하다고 말했고, 그것은 도시를 오염시킬 수 있는 폭주 반응을 일으키지 않을 것이라고 말했다.

그 후 5년 동안 아르곤느에 다른 활동들이 추가되었다.1946년 7월 1일, "금속외과 실험실"은 공식적으로 "핵학에서의 협력 연구"를 위해 아르곤 국립 연구소로 재도입되었다.미국 원자력 위원회의 요청에 따라, 북한은 평화적인 원자력 프로그램을 위한 원자로를 개발하기 시작했다.1940년대 후반과 1950년대 초, 이 연구소는 일리노이주 듀페이지 카운티에 있는 더 큰 장소로 이전했고, 더 많은 핵 연구를 수행하기 위해 아이다호에 "아르곤-웨스트"라고 불리는 외딴 장소를 설립했습니다.

실험실은 빠른 속도로 세계 최초의 중수 감속 원자로인 시카고 파일 3(1944년)와 1951년 세계 최초의 핵발전 전력으로 4개의 전구를 연속적으로 켜는 실험 증식로 I(시카고 파일 4)를 설계하고 건설했다.현재 세계에서 두 번째로 인기 있는 설계인 BWR 발전소 원자로는 BORAX 실험을 통해 만들어졌다.아르곤에 의해 설계되고, 대부분의 경우, 아르곤에 의해 건설 및 운영되는 원자로의 전체 목록은 "아르곤에 의해 설계된 원자로" 페이지에서 볼 수 있다.

이러한 원자로로 수행된 아르곤 실험에서 얻은 지식은 1) 현재 전 세계에서 발전용으로 사용되는 대부분의 상업용 원자로 설계의 기초를 형성하고 2) 미래 상업용 발전소를 위한 액체 금속 원자로의 현재 진화하는 설계를 알려준다.

기밀 조사를 실시해, 연구실은 엄중하게 보안되고 있었다.모든 직원과 방문객은 검문소를 통과하기 위해서 배지가 필요했고, 많은 건물들은 기밀로 분류되어 있었으며, 실험실 자체는 울타리를 치고 경비를 서고 있었다.이러한 고혹적인 비밀은 벨기에의 레오폴드 3세와 그리스의[7] 프레데리카 여왕을 포함한 허가된 방문객과 허가되지 않은 방문객 모두를 끌어들였다.1951년 2월 6일 새벽 1시가 조금 넘었을 때, 아곤 경비원들은 폴 하비의 외투가 철조망에 엉킨 채 10피트(3.0미터)의 울타리 근처에서 기자를 발견했다.그의 차를 수색하던 중, 경비원들은 그가 "핫존"에 무단 진입한 사연이 담긴 미리 준비된 4페이지 분량의 방송을 발견했다.그는 국가 안보에 관한 정보를 입수하여 대중에게 전달하려는 음모 혐의로 연방 대배심에 회부되었지만 [8]기소되지 않았다.

그러나 모든 핵 기술이 원자로 개발에 들어간 것은 아니다.1957년 아곤의 물리학자 윌리엄 넬슨 벡은 원자로 연료 원소를 위한 스캐너를 설계하면서 자신의 팔을 스캐너 안에 넣어 인체의 [9]첫 초음파 이미지 중 하나를 얻었다.방사능 물질을 다루도록 설계된 원격 조작기는 오염된 지역, 밀폐된 실험실 또는 [10]동굴을 청소하는 데 사용되는 보다 복잡한 기계의 토대를 마련했습니다.1964년, "야누스" 원자로는 발전소, 실험실 및 [11]병원의 근로자를 위한 안전 피폭 수준에 대한 지침을 제공하면서 생물학적 삶에 대한 중성자 방사선의 영향을 연구하기 위해 문을 열었다.아르곤의 과학자들은 1967년 탐사선[12] 5호에 실려 발사된 알파 방사선을 이용해 달 표면을 분석하는 기술을 개척했고 이후 아폴로 11호의 달 표본을 분석했다.

핵 연구 외에도, 그 연구소는 물리학과 화학의 기초 연구에서 강한 입지를 유지했다.1955년, 아르곤의 화학자들은 [13]주기율표에서 99와 100의 원소인 아인슈타인늄과 페르뮴을 함께 발견했습니다.1962년 실험실 화학자들은 불활성 귀가스 크세논의 첫 번째 화합물을 생산하여 화학 결합 연구의 [14]새로운 분야를 열었다.1963년에 그들은 수화 전자를 [15]발견했다.

1963년 문을 연 양성자 가속기 12.5GeV 제로 그라데이션 싱크로트론의 부지로 아르곤이 선정되면서 고에너지 물리학이 약진했다.기포실을 통해 과학자들은 아원자 입자들이 기포실을 통과할 때의 움직임을 추적할 수 있었다; 1970년에 그들은 수소 기포실에서 중성미자를 처음으로 [16]관찰했다.

한편, 이 연구소는 세계 최초의 핵추진 잠수함인 미국 노틸러스호의 원자로 설계도 도왔으며, 노틸러스호는 51만3,550해리 (95만1,090km) 이상을 항해했다.다음 원자로 모델은 많은 현대 원자력 발전소의 선구자인 실험 비등수형 원자로와 나트륨 냉각되고 연료 재활용 시설이 포함된 실험 증식로 II(EBR-II)였다.EBR-II는 이후 고속 중성자 원자로와 1982년 자체 연료를 재처리하고, 원자 폐기물을 줄였으며, 체르노빌과 스리마일 섬 [17]재난을 촉발한 것과 동일한 고장에 대한 안전성 테스트를 견뎌낸 혁명적 고속 원자로 개념을 포함한 다른 원자로 설계를 시험하기 위해 수정되었다.그러나 1994년 미국 의회는 아르곤의 핵 프로그램 대부분을 위한 자금 지원을 중단했다.

Argonne은 물리, 화학, 야금 분야의 경험을 살리면서 다른 분야를 전공하기 위해 이동했다.1987년, 그 연구소는 플라즈마 웨이크필드 가속이라고 불리는 선구적인 기술을 성공적으로 입증한 최초의 연구소가 되었다. 이것은 기존의 [18]가속기보다 훨씬 짧은 거리에서 입자를 가속시킨다.그것은 또한 강력한 배터리 연구 프로그램을 배양했다.

당시 소장인 앨런 슈리스하임의 강력한 추진에 따라, 이 연구소는 1995년에 완공되어 건설 당시 세계에서 가장 밝은 X선을 생산한 주요 X선 시설인 Advanced Photon Source 부지로 선정되었다.

Argonne 국립 연구소의 IVN-Tandem에 대한 에너지부 비디오.

2019년 3월 19일 시카고 트리뷴에 연구소가 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터를 만들고 있다는 사실이 보도되었다.5억 달러가 들면서 1조 번의 실패의 처리 능력을 갖게 될 것이다.응용 프로그램에는 별 분석 및 전력 그리드의 개선이 포함됩니다.

디렉터

지금까지 13명이 Argonne 이사로 재직했습니다.

대처

Argonne의 IBMBlue Gene/Qupercomputer.
  • 하드 X선 과학:Argonne은 세계에서 가장 큰 고에너지 광원 중 하나인 Advanced Photon Source(APS)의 본거지이다.매년 과학자들은 APS를 사용하여 유기 및 무기 재료와 심지어 자동차 연료 인젝터가 엔진에 [20]휘발유를 분사하는 방법 같은 과정을 특성화하면서 수천 개의 발견을 하고 있습니다.
  • 리더십 컴퓨팅:Argonne은 오픈 사이언스 분야에서 가장 빠른 컴퓨터 중 하나를 보유하고 있으며 이 거대한 기계들을 위한 시스템 소프트웨어를 개발했습니다.Argonne은 페타스케일에서 엑사스케일로 리더십 컴퓨팅의 진화를 추진하고 새로운 코드와 컴퓨팅 환경을 개발하며 과학적 과제를 해결하는 데 도움이 되는 컴퓨터 작업을 확장하기 위해 노력하고 있습니다.예를 들어, 2009년 10월, 연구소는 과학적 [21]목적을 위한 클라우드 컴퓨팅 탐색을 위한 공동 프로젝트를 시작할 것이라고 발표했습니다.1970년대에 Argonne은 Numerische Mathik 수치 선형 대수 프로그램을 ALGOL에서 Fortran으로 번역했고, 이 라이브러리는 Cleve Moler 등에 의해 LINPACK과 EISPACK으로 확장되었다.
  • 에너지 재료:Argonne 과학자들은 원하는 물질 특성을 달성하기 위해 개별 원자와 분자를 어디에 어떻게 배치해야 하는지 예측하고, 이해하고, 제어하기 위해 일한다.다른 발명품들 중에서, Argonne 과학자들은 심장마비 [22]희생자들의 장기를 식히는 얼음 슬러리를 개발하는 것을 도왔고, 다이아몬드를 나노 크기로 [23]미끄럽게 만드는 것을 설명했으며, 이전의 어떤 물질보다 [24]전류의 흐름을 완전히 막는 초절연 물질을 발견했다.
  • 전기 에너지 스토리지:Argonne은 풍력이나 태양열과 같은 간헐적인 에너지원을 위한 전기 운송 기술용 배터리 및 그리드 스토리지 및 이러한 재료 집약적인 시스템에 필요한 제조 공정을 개발합니다.이 연구소는 50년 [25]이상 첨단 배터리 재료의 연구 개발에 힘써왔다.과거 10년간은 리튬이온배터리에 초점을 맞추어, 2009년 9월에는 리튬이온배터리의 [26]능력의 탐색과 향상을 위한 이니셔티브를 발표했다.또한 Argonne은 독립적인 배터리 테스트 시설을 운영하고 있으며, 이 시설은 정부와 민간 업계의 배터리 샘플을 테스트하여 시간이 지남에 따라 열과 냉기의 스트레스 속에서 [27]얼마나 성능이 좋은지 확인합니다.
  • 대체 에너지 및 효율성:Argonne은 현재 엔진에 맞춘 화학 및 생물학적 연료와 미래의 엔진 기술을 위한 개선된 연소 계획을 개발합니다.실험실은 연료 절약을 위한 모범 사례도 권고했습니다. 예를 들어,[28] 엔진을 공회전하는 대신 트럭용 보조 캡 히터를 설치하는 것이 권장된 연구입니다.한편, 태양 에너지 연구 프로그램은 화석 에너지원과 [29]함께 확장 가능하고 경제적으로 경쟁력 있는 태양 연료 및 태양 전기 장치와 시스템에 초점을 맞추고 있다.Argonne 과학자들은 또한 유틸리티와 가정 간의 전력 흐름을 모델링하고 인터페이스 [30]기술을 연구하여 스마트 그리드의 모범 사례를 조사합니다.
  • 원자력:Argonne은 원자력 발전의 안전하고 지속 가능한 발전을 가능하게 하는 발전된 원자로와 연료 주기 기술을 개발한다.아르곤 과학자들은 미래 세대 원자로의 [31]계산 모델과 원자로 시뮬레이션을 개발하고 검증한다.또 다른 프로젝트는 폐기물을 90%까지 [32]줄이기 위해 사용후 핵연료를 재처리하는 방법을 연구한다.
  • 생물 및 환경 시스템:기후 변화의 국지적 영향을 이해하려면 환경과 인간 활동 간의 상호작용의 통합이 필요하다.아르곤 과학자들은 분자, 유기체, 생태계에 이르기까지 이러한 관계를 연구한다.이 프로그램에는 [33]지하수에서 오염 물질을 끌어내기 위해 나무를 이용한 생물 정화,[34] 암을 조기에 발견하기 위한 바이오 칩, 나노 [35]입자를 이용한 암세포를 대상으로 하는 프로젝트, 토양 메타제노믹스, 그리고 주요 기후 변화 연구 프로젝트인 [36]ARM 등이 포함됩니다.
  • 국가 보안:Argonne은 대규모 중단 또는 파괴 가능성이 있는 이벤트를 방지하고 완화하는 보안 기술을 개발합니다.여기에는 화학, 생물학, 핵 및 폭발 물질을 [37]탐지할 수 있는 센서, 공항에서 [38]X선보다 더 쉽게 위험한 물질을 탐지하는 휴대용 테라헤르츠 방사선("T-ray") 기계, [39]지하철로 방출되는 화학 물질의 가능한 경로를 추적 및 모델링하는 것이 포함됩니다.

사용자 설비

Argonne's Center for Nanoscale Materials
아르곤 나노스케일 재료 센터.

Argonne은 하나의 회사나 대학이 건설하고 운영하기에는 너무 많은 비용이 드는 과학 시설을 건설하고 유지합니다.이러한 시설은 Argonne, 민간 산업, 학계, 기타 국립 연구소 및 국제 과학 기구의 과학자들에 의해 사용됩니다.

  • Advanced Photon Source(APS): 서반구에서 [40]가장 밝은 X선 빔을 생성하는 국립 싱크로트론 X선 연구 시설.
  • CNM(Center for Nanscale Materials): APS에 있는 사용자 시설로, 나노테크놀로지 및 나노소재를 연구하기 위한 인프라스트럭처와 기기를 제공합니다.CNM은 과학나노스케일 과학연구센터 [41]에너지부 5곳 중 하나다.
  • Argonne Tandem Linac Accelerator System(ATLAS): ATLAS는 쿨롱 장벽 근처의 에너지에서 중이온을 위한 세계 최초의 초전도 입자 가속기입니다.이것은 핵, 물질의 핵, 별의 [42]연료의 특성을 연구하는데 적합한 에너지 영역이다.
  • Argonne Leadership Computing Facility(ALCF): DOE Office of Science User Facility로 과학 및 공학 분야의 비약적인 발전을 가능하게 하는 슈퍼컴퓨팅 리소스를 연구 커뮤니티에 제공합니다.

센터

  • AMEWS(Advanced Materials for Energy-Water[43] Systems) 센터는 미국 에너지부가 후원하는 에너지 프론티어 연구 센터입니다.Argonne National Laboratory가 주도하고 Chicago University of Chicago 및 Northwestern University를 파트너로 하는 AMEWS는 물을 취급, 가공, 처리하는 시스템을 구성하는 물과의 경계에 존재하는 과제를 해결하기 위해 노력하고 있습니다.
  • Electron Microscopy Center(EMC): 전자선 마이크로 특성 분석을 위해 DOE가 지원하는 세 가지 과학 사용자 시설 중 하나.EMC는 변환 및 결함 프로세스, 이온 빔 수정 및 조사 효과, 초전도체, 강유전체 및 인터페이스에 대한 현장 연구를 수행합니다.액셀러레이터와 결합된 중간전압 전자현미경은 미국 [44]유일의 시스템이다.
  • 생물학 센터(SBC):SBC는 고분자 결정학을 전문으로 하는 Advanced Photon Source X-ray 시설에서 떨어진 곳에 위치한 사용자 시설입니다.사용자는 삽입 장치, 벤딩 마그넷 및 생화학 실험실에 액세스할 수 있습니다.SBC 빔라인은 종종 단백질의 결정 구조를 그려내기 위해 사용된다; 과거에 사용자들은 탄저균, 뇌수막염을 일으키는 박테리아, 살모넬라, 그리고 다른 [45]병원성 박테리아로부터 단백질을 촬영했다.
  • Network Enabled Optimization System(NEOS; 네트워크 지원 최적화 시스템) 서버는 비즈니스, 과학 및 엔지니어링 분야의 다양한 애플리케이션을 위한 최초의 네트워크 지원 문제 해결 환경입니다.정수 프로그래밍, 비선형 최적화, 선형 프로그래밍, 확률 프로그래밍 및 상호보완성 문제에 대한 최첨단 솔버가 포함됩니다.대부분의 NEOS 솔버는 AMP 모델링 언어로 입력을 받아들입니다.
  • JCESR(Joint Center for Energy Storage Research)은 Argonne National Laboratory에 기반을 둔 여러 국립 연구소, 학술 기관 및 산업 파트너로 구성된 컨소시엄입니다.JCESR의 임무는 특정 애플리케이션의 [46][47]모든 성능 지표를 충족하는 차세대 배터리를 가능하게 하는 변환 재료를 설계하고 구축하는 것입니다.
  • MICCoM(Midwest Integrated Center for Computational Materials)은 연구소에 본부를 두고 있습니다.MICCoM은 상호 운용 가능한 오픈 소스 소프트웨어, 데이터 및 검증 절차를 개발 및 배포하여 에너지 변환 [48][49]프로세스의 기능성 재료의 특성을 시뮬레이션 및 예측합니다.
  • ReCell Center는 Argonne National Laboratory가 이끄는 산업, 학계 및 국립 연구소의 전국적인 협업으로 배터리 수명 주기 전체에 걸쳐 재활용 기술을 발전시키기 위해 노력하고 있습니다.이 센터는 리튬이온 및 미래 배터리 화학 분야에서 산업별로 채택할 수 있는 경제적이고 친환경적인 재활용 프로세스를 개발하여 지속 가능한 첨단 배터리 재활용 산업을 성장시키는 것을 목표로 하고 있다.

교육 및 커뮤니티 지원

A student examines Argonne's Gyro Wheel at the Open House.
오픈 하우스에서 한 학생이 아르곤의 자이로 휠을 살펴보고 있습니다.

Argonne은 16세 이상의 일반인이 과학 및 엔지니어링 시설과 지면을 안내하는 투어를 하는 것을 환영합니다.Argonne은 16세 미만 어린이를 위해 K-12 현장학습 및 스카우트 소풍에 적합한 체험학습 활동을 제공합니다.이 연구소는 또한 주변 지역의 학교들을 위한 교육 과학 및 공학 봉사 활동을 주최한다.

Argonne의 과학자와 엔지니어는 연구 개발 활동의 일환으로 매년 약 1,000명의 대학 대학원생과 박사 후 연구자들의 교육에 참여하고 있습니다.

미디어 내

1996년 체이스 필름 체인 리액션의 상당 부분은 제로 그라데이션 싱크로트론 링 룸과 이전의 연속파 중수소 실험실에서 [50]촬영되었다.

주목받는 스탭

「 」를 참조해 주세요.

메모들

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레퍼런스

  • Argonne 국립연구소, 1946-96.잭 M.홀, 리처드 G.휴렛, 루스 R.해리스.일리노이 대학교 출판사, 1997년.ISBN 978-0-252-02341-5.
  • 핵물리학: 소개.S.B. 파텔뉴에이지 인터내셔널 주식회사, 1991년.ISBN 81-224-0125-2.
  • 1949년 6월 13일 기밀 해제된 Argonne, Martin H. Studier, Argonne National Laboratory Report의 핵화학 연구 요약.

외부 링크

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좌표:41°42°33°N 87°58′55″w/41.709166°N 87.981992°W/ 41.709166; -87.981992