Laboratorios Nacionales del Departamento de Energía de los Estados Unidos
Los Laboratorios Nacionales y Centros de Tecnología del Departamento de Energía de los Estados Unidos son un sistema de laboratorios supervisados por el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) para la investigación científica y tecnológica . La misión principal de los laboratorios nacionales del DOE es realizar investigación y desarrollo (I+D) que aborde las prioridades nacionales: energía y clima , medio ambiente, seguridad nacional y salud . [1] Dieciséis de los diecisiete laboratorios nacionales del DOE son centros de investigación y desarrollo financiados por el gobierno federal , administrados, gestionados, operados y atendidos por organizaciones del sector privado bajo contratos de gestión y operación (M&O) con el DOE. [2] El sistema de Laboratorios Nacionales se estableció a raíz de la Segunda Guerra Mundial, durante la cual Estados Unidos había establecido y llevado a cabo rápidamente una investigación científica avanzada en el extenso Proyecto Manhattan .
Los laboratorios y su misión de investigación
El Departamento de Energía es el mayor patrocinador de la investigación en ciencias físicas e ingeniería del país, y es el segundo después del Departamento de Defensa en el apoyo a las ciencias informáticas y las matemáticas. [3] La mayor parte de esa investigación se lleva a cabo en los laboratorios nacionales. [4]
Aunque los laboratorios nacionales forman un sistema integrado, cada uno de ellos tiene su misión, capacidades y estructura individuales.
El gráfico muestra la naturaleza de la investigación realizada en cada laboratorio.
- Cada laboratorio científico multipropósito posee una serie de capacidades e instalaciones básicas que permiten una amplia gama de investigaciones multidisciplinarias.
- Cada uno de los laboratorios científicos del programa individual centra su investigación en la investigación fundamental en un campo particular de la ciencia física.
- Tres laboratorios de seguridad multipropósito apoyan principalmente la misión de seguridad nuclear, al tiempo que utilizan sus capacidades para realizar una amplia gama de investigaciones.
- Cada uno de los tres laboratorios de tecnología energética centra su investigación en un sector específico de las tecnologías energéticas.
- Un laboratorio ambiental multipropósito se centra en la investigación que respalda el trabajo de gestión ambiental del DOE.
A continuación se enumeran los 17 laboratorios, junto con la ubicación, la fecha de creación y la organización que opera actualmente cada uno.
Instalaciones para usuarios científicos nacionales
La Oficina de Ciencia del DOE opera una extensa red de 28 instalaciones nacionales para usuarios científicos. [15] Un total de más de 30.000 usuarios científicos de universidades, laboratorios nacionales y empresas tecnológicas utilizan estas instalaciones para avanzar en sus investigaciones y desarrollos. El personal de expertos de cada instalación construye y opera los instrumentos asociados y trabaja con los científicos visitantes para montar experimentos con ellos. Este acceso y apoyo se proporciona sin cargo a los grupos científicos calificados, con prioridad basada en recomendaciones de paneles de revisión de expertos. Las seis oficinas de investigación apoyan las instalaciones para usuarios científicos de los laboratorios nacionales.
| Oficina de Ciencias Instalaciones para usuarios científicos nacionales | |||
|---|---|---|---|
| Oficina del programa de patrocinio | Tipo de instalación | Nombre de la instalación del usuario y laboratorio | Número de personal (aprox.)/número de usuarios científicos (2021) |
| Investigación en Computación Científica Avanzada (ASCR) [16] | Instalaciones de computación de alto rendimiento (HPC) [17] | Centro de computación de liderazgo de Argonne (ALCF) @ ANL [18] | 170/1.168 |
| Centro Nacional de Computación Científica para la Investigación Energética (NERSC) @ LBNL [19] | 130/8.751 | ||
| Centro de computación de liderazgo de Oak Ridge (OLCF) en ORNL [20] | 180/1.696 | ||
| Red de investigación de alto rendimiento | Red de Ciencias de la Energía (ESnet) @ LBNL [21] | 135/ | |
| Investigación biológica y ambiental (BER) [22] | Instalación para observaciones atmosféricas | Instalación de medición de radiación atmosférica (ARM) en el PNNL (laboratorio principal) [23] | 100/960 |
Instalación para ciencias moleculares ambientales | Laboratorio de Ciencias Moleculares Ambientales (EMSL) @ PNNL [24] | 180/801 | |
Instalación para la ciencia genómica integradora | El Instituto Conjunto del Genoma (JGI) @ LBNL [25] | 250/2.180 | |
| Ciencias Básicas de la Energía (BES) [26] | Instalaciones de fuentes de luz de rayos X [27] | La fuente de luz avanzada (ALS) @ LBNL [28] | 200/1.159 |
| La fuente avanzada de fotones (APS) @ ANL [29] | 450/3.686 | ||
| Fuente Nacional de Luz Sincrotrón II (NSLS-II) @ BNL [30] | 375/1.022 | ||
| La fuente de luz coherente Linac (LCLS) @ SLAC [31] | 326/720 | ||
| La fuente de luz de radiación sincrotrón de Stanford (SSRL) en SLAC [32] | 150/1030 | ||
| Centros de investigación científica a nanoescala (NSRC) [33] | El Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN) @ BNL [34] | 65/571 | |
| El Centro de Nanotecnologías Integradas (CINT) @ LANL & SNL [35] | 100/721 | ||
| El Centro de Materiales a Nanoescala (CNM) @ ANL [36] | 54/702 | ||
| El Centro de Ciencias de Materiales en Nanofase (CNMS) @ ORNL [37] | 108/656 | ||
| La Fundición Molecular (TMF) @ LBNL [38] | 67/654 | ||
| Instalaciones de dispersión de neutrones [39] | El reactor de isótopos de alto flujo (HFIR) del ORNL [40] | 100/202 | |
| La fuente de neutrones por espalación (SNS) en ORNL [41] | 450/483 | ||
| Ciencias de la Energía de Fusión (FES) [42] | Instalaciones de fusión | Instalación Nacional de Fusión DIII -D (tokamak) en General Atomics [43] | N/A/429 |
| Experimento Nacional de Torus Esféricos (NSTX) @ PPPL [44] | 300/358 | ||
| Física de Altas Energías (HEP) [45] | Complejo acelerador que apoya experimentos de física | El complejo de aceleradores Fermilab @ FNAL [46] | 500/1.725 |
| Instalaciones de prueba de aceleradores | La instalación de pruebas del acelerador @ BNL [47] | 16/80 | |
| Instalación para pruebas experimentales de aceleradores avanzados (FACET) en SLAC [48] | 25/111 | ||
Historia
El sistema de laboratorios nacionales comenzó con los masivos esfuerzos científicos de la Segunda Guerra Mundial , en los que varias tecnologías nuevas, especialmente la bomba atómica , resultaron decisivas para la victoria aliada . Aunque el gobierno de los Estados Unidos había comenzado a invertir seriamente en investigación científica para la seguridad nacional en la Primera Guerra Mundial , fue solo en este período de guerra que se destinaron recursos significativos a problemas científicos, bajo los auspicios primero del Comité de Investigación de Defensa Nacional y luego de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico , organizada y administrada por Vannevar Bush .
Durante la Segunda Guerra Mundial, sitios centralizados como el Laboratorio de Radiación del MIT , el laboratorio de Ernest O. Lawrence en Berkeley y el Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago permitieron que un gran número de científicos expertos colaboraran hacia objetivos definidos como nunca antes, y con recursos gubernamentales de una escala sin precedentes a su disposición.
Durante la guerra, el proyecto nuclear aliado, el Proyecto Manhattan , creó varios sitios secretos para la investigación y el desarrollo de materiales para bombas, incluyendo un laboratorio en las montañas de Nuevo México dirigido por Robert Oppenheimer ( Los Álamos ), y sitios en Hanford, Washington y Oak Ridge, Tennessee . Hanford y Oak Ridge eran administrados por empresas privadas, y Los Álamos era administrado por una universidad pública (la Universidad de California ). Se obtuvo un éxito adicional en la investigación de reactores en la Universidad de Chicago , lo que llevó a la creación del Laboratorio Nacional Argonne en las afueras de Chicago, y en otras instituciones académicas repartidas por todo el país.
Después de la guerra y de sus éxitos científicos, la recién creada Comisión de Energía Atómica se hizo cargo del futuro de los laboratorios de guerra, extendiendo su vida indefinidamente (originalmente se los concibió como creaciones temporales). Se aseguraron fondos e infraestructura para patrocinar otros "laboratorios nacionales" para investigación tanto clasificada como básica, especialmente en física , y cada laboratorio nacional se centró en una o varias máquinas costosas (como aceleradores de partículas o reactores nucleares ).
La mayoría de los laboratorios nacionales mantenían un personal de investigadores locales y permitían que los investigadores visitantes utilizaran su equipo, aunque la prioridad para los investigadores locales o visitantes variaba a menudo de un laboratorio a otro. Con su centralización de recursos (tanto monetarios como intelectuales), los laboratorios nacionales sirven como un ejemplo de la Gran Ciencia .
El sistema nacional de laboratorios, administrado primero por la Comisión de Energía Atómica, luego por la Administración de Investigación y Desarrollo Energético y actualmente por el Departamento de Energía , es uno de los sistemas de investigación científica más grandes (si no el más grande) del mundo. El DOE proporciona aproximadamente un tercio de la financiación nacional total para física , química , ciencia de los materiales y otras áreas de las ciencias físicas . [49]
En la cultura popular
- En la serie web de Netflix Stranger Things , un laboratorio ficticio llamado Laboratorio Nacional Hawkins dirigido por el DOE está ubicado en la ciudad ficticia de Hawkins, Indiana . [50]
- En el programa de AMC Breaking Bad , Walter White trabaja para Sandia National Laboratories antes de la primera temporada.
- En la película de 2003 Hulk , se utiliza un modelo de la Esfera Gamma, construida en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley como detector de rayos gamma, como la poderosa fuente de rayos gamma. [51] Hulk termina arrojándola a través de la icónica cúpula de la Fuente de Luz Avanzada, que fue diseñada por Arthur Brown Jr. alrededor de 1940 para el ciclotrón de 184 pulgadas. [52]
Referencias
- ^ "Laboratorios Nacionales". Departamento de Energía de Estados Unidos . Consultado el 11 de febrero de 2023 .
- ^ El Laboratorio Nacional de Tecnología Energética es el único laboratorio que es propiedad del gobierno y está operado por el gobierno (GOGO, por sus siglas en inglés) o es administrado directamente por el Departamento de Energía. Los demás son propiedad del gobierno y están operados por contratistas (GOCO, por sus siglas en inglés).
- ^ "Fondos federales para investigación y desarrollo: años fiscales 2020-21". Centro Nacional de Estadísticas de Ciencia e Ingeniería (Fundación Nacional de la Ciencia) . Consultado el 11 de febrero de 2023 .
- ^ "El estado de los laboratorios nacionales del DOE (edición 2020)" (PDF) . Departamento de Energía de Estados Unidos . Consultado el 11 de febrero de 2023 .
- ^ Los contratistas anteriores de gestión y operaciones (M&O) para ORNL fueron la Universidad fundadora de Chicago y el Ejército de los EE. UU .; Monsanto (aproximadamente 1945-1947), Union Carbide (1947-1984), Martin Marietta (1984-1995) y Lockheed Martin (1995-2000) "Swords to Plowshares: A Short History of Oak Ridge National Laboratory (1943-1993)". 17 de octubre de 2012. Archivado desde el original el 17 de octubre de 2012. Consultado el 3 de mayo de 2019 . "Reseña de ORNL: Sesenta años de gran ciencia" (PDF) . pág. 21.
- ^ Associated Universities, Incorporated administró Brookhaven desde 1947 hasta 1998
- ^ University Research Associates gestionó el Fermilab desde 1967 hasta 2007.
- ^ Los contratistas anteriores de M&O para LANL fueron la Universidad de California (1943-2007) y Los Alamos National Laboratory, LLC (2007-2018). Ver más detalles en "Los Alamos National Laboratory". Oficina del Presidente de la Universidad de California . Consultado el 14 de febrero de 2023 .
- ^ La División Z del LANL se estableció como un laboratorio independiente, Sandia, en 1948. Los contratistas anteriores de M&O para SNL fueron la Universidad de California (1948-1949), AT&T Corporation (1949-1993) y Lockheed Martin (1993-2017). Ver más detalles en "Una herencia audaz". Laboratorio Nacional Sandia . Consultado el 14 de febrero de 2023 .
- ^ La Universidad de California administró el LLNL desde 1952 hasta 2007. Ver más detalles en "Livermore National Laboratory". Oficina del Presidente de la Universidad de California . Consultado el 14 de febrero de 2023 .
- ^ El Instituto de Investigación del Medio Oeste y MRI Global administraron el NREL desde 1977 hasta 2008. Ver más detalles en "Historia del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL)" (PDF) . Laboratorio Nacional de Energías Renovables . Consultado el 14 de febrero de 2023 .
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- ^ "Lo que Stranger Things no acertó del todo con el Departamento de Energía". Departamento de Energía de Estados Unidos . Consultado el 19 de febrero de 2023 .
- ^ Brumfiel, Geoff (17 de junio de 2003). "Un experimento real protagoniza la película Hulk". Revista Science . Consultado el 19 de febrero de 2023 .
- ^ "La fuente de luz avanzada". Lightsources.org . Consultado el 19 de febrero de 2023 .
Lectura adicional
- Westwick, Peter J. (2003). Los laboratorios nacionales: la ciencia en un sistema estadounidense, 1947-1974. Cambridge: Harvard University Press . ISBN 978-0-674-00948-6 .
Enlaces externos
- Energy.gov: sitio web de los Laboratorios Nacionales del Departamento de Energía
- Science.energy.gov: Departamento de Energía de EE. UU.; Planes decenales para los Laboratorios Nacionales de la Oficina de Ciencias
- Energy.gov: Página de presupuesto del DOE, con vínculo a los presupuestos de los Laboratorios Nacionales
