阿贡国家实验室

美国阿贡国家实验室(ArgonneNationalLaboratory，简称ANL)是美国*最早建立的国家实验室，也是美国最大的科学与工程研究实验室之一——在美国中西部为最大。阿贡前身是芝加哥大学的冶金实验室(MetallurgicalLab)，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，ChicagoPile-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。

中文名：美国阿贡国家实验室

外文名：ArgonneNationalLaboratory(ANL)

隶属：美国能源部，芝加哥大学

创立时间：1946年7月1日

1、发展历史

阿贡国家实验室

过去半个多世纪中，芝加哥大学为美国能源部及其前身监管阿贡国家实验室的运行。阿贡是二次世界大战曼哈顿工程的一部分，从芝加哥大学的冶金实验室的基础上发展起来的。1942年12月2日，美国物理学家费米(EnricoFermi，1901-1954)和他约50名的同事在芝加哥大学的壁球场里产生了世界上第一个受控核链式反应，“芝加哥一号堆”。阿贡国家实验室成功完成受控核链式反应后，由橡树岭国家实验室随后完成了浓缩铀235的提炼，并最终由洛斯·阿拉莫斯国家试验室组装并实施试验。阿贡、橡树岭、洛斯·阿拉莫斯一起完成了原子弹制造的重要环节。

第二次世界大战后，阿贡接受开发和平利用原子反应堆的任务。数年来，阿贡的研究不断扩大，包括了科学、工程和技术的许多其他领域。

2、地理位置

阿贡有两个场所。伊利诺伊州-东场所被芝加哥环路西南约25英里的森林保护区所环绕。阿贡的4000名雇员中约有3200名在该1500英亩树木繁茂的场所工作。美国能源部芝加哥工作办公室也设在这里。

爱达荷州-西场所占地约900英亩，位于蛇河谷爱达荷瀑布西约50英里处。它是阿贡多数主要核反应堆研究设施的所在地。约有800名阿贡的雇员在此工作。

现今阿贡有雇员3200名，包括大约2000名科学家和工程师，其中约1600人具有博士学位。2017年阿贡的运行经费约为7.7亿美元，支持200多个研究项目，从原子核研究到全球气候变化研究。1990以来，阿贡曾与600多家公司、无数的联邦*部门以及其他组织一道工作。

阿贡实验室有四个主要的研究领域，每个领域完成*和能源部的赋予职责，以及为全社会提供重要的效益。它们是：计算、环境与生命科学，能源与全球安全，光子科学，物理科学与工程。

3、管理模式

阿贡国家实验室实行的是*所有、委托经营(GOCO)管理模式。在此模式中，实验室的土地、研究设施和主要经费由*提供，而管理工作则通过合同委托给企业、大学或非营利机构等承包商，实验室主任和职员都不是*公务员，而是承包商的雇员，*不直接干预实验室的具体运行。GOCO模式有利于实验室对国家战略和社会需求做出快速响应，使资源配置和使用更加灵活有效，有助于吸引世界一流的科学人才，还可以更好地利用大学和企业的研发管理经验，从而被大多数美国国家实验室所采用。如能源部17个国家实验室中，有16个都采用GOCO模式，其中有六个国家实验室通过竞标合同由总部在俄亥俄州哥伦布斯的非营利性的私营公司Battelle管理。

能源部对阿贡实验室采取的是目标任务合同制管理。2006年10月前，芝加哥大学一直为能源部代管阿贡实验室，之后则由芝加哥大学成立的实体“芝加哥大学阿贡有限责任公司”负责实验室的管理和运营，能源部与芝加哥大学阿贡有限责任公司签署了有效期为5年的管理合同。能源部提出项目目标和运营目标的战略方向后，与受托管理方共同研讨确定实验室的绩效标准和考核办法，并写入合同。合同到期后，能源部对实验室的运营绩效进行综合评估，并决定合同续签或变更。依据合同规定，阿贡实验室每年需向能源部提交年度报告，能源部则根据一系列复杂而严格的年度考核办法对实验室绩效进行考评。

4、组织架构

芝加哥大学阿贡有限责任公司的最高决策机构是理事会，成员都是全国知名的各界领导者、科研人员和学者。理事会法定人数29人中，6人来自阿贡实验室与芝加哥大学，9人来自其他大学，6人来自其他科研机构、行政部门和社会团体，8人来自企业。理事会授权公司首席执行官(CEO)对实验室进行行政管理和日常监督。

阿贡实验室实行实验室主任负责制。根据公司理事会和能源部的授权，CEO任命实验室主任。实验室主任全权负责管理实验室的各方面工作，向芝加哥大学阿贡有限责任公司理事会和CEO汇报，并向能源部呈递年度报告。实验室设置两位副主任，分别分管科研和运营，与实验室主任共同构成实验室管理层。在实验室管理层之下，设有5名实验室助理主任，每名助理主任负责一个主要研究领域，他们均直接向实验室管理层负责。在每个研究领域中，实验室分设若干研究中心和项目团队，并与外部机构和大学合作，建立了储能联合研究中心和分子工程学院等联合科研机构。为保障实验室的顺利运行和科研成果向产业转移，实验室还设有商业与信息、基础设施和人力资源等服务部门，并建立了包括财务、法务和*事务等运营支撑机构。此外，阿贡实验室还设立了两个独具特色的专门机构，一是首席联络官(COO)办公室，主要负责对外界的交流、宣传与合作等;二是领导力学院，其目的是培育更多具有前沿领导能力的科学家和创新管理者。

5、经费投入

阿贡国家实验室

阿贡实验室年度预算超过7亿美元，其中绝大部分来源于联邦*直接拨款，也有少部分来自竞争性研发项目经费。*规定，在实验室的年度业务总预算中，外部合同经费不得超过20%。其他发达国家国家实验室经费结构也普遍类似，如德国亥姆霍兹联合会国家实验室*固定拨款占到年度开支的80%左右(其中90%来自联邦*，10%来自州*)，瑞士保罗谢勒研究所的固定预算资金约占总预算的70%，英国卡文迪许实验室约占65%，*立研究所预算中*拨款约占80%等。在美国国家实验室的经费中，间接费的比例一般高达60%甚至80%，而直接费的预算中大部分的预算都用于支付科研人员薪酬。阿贡实验室仅有10%的直接经费预算用于设备更新，而90%直接经费是花在人员薪水上(包含管理、服务人员的薪酬)。

6、人员管理

阿贡实验室的科研人员按编制分为固定人员与流动人员两类，其比例接近1:1。固定人员属于芝加哥大学的雇员，其管理按照大学管理方式。流动人员主要为客座科学家、博士后、研究生等，实验室与他们采取聘用合同制方式，其工资薪酬和福利待遇比大学和公司普遍要高一些。在阿贡实验室，经常根据课题临时组成项目团队，由科研带头人根据项目需求和经费资助情况选择、聘用外部流动人员，待课题结束后，团队即行解散。这一机制有效保障了实验室科研人员的灵活流动性，避免了组织僵化。为了保证拥有领域内最顶尖的科研人才，与大学、科研机构共同聘用科研人员特别是前沿领域领军人才正在成为阿贡实验室人员聘用中越来越重要的组成部分。高级科研人员经常同时与阿贡实验室和芝加哥地区的主要研究型大学签订合同。

7、科研管理

在阿贡实验室，科研评价非常重要。据阿贡实验室储能研究中心主管GeorgeCrabtree介绍，阿贡实验室的科研项目每年都要接受由6-8位外部专家进行的第三方评价，并由专家组出具正式意见报告，项目组必须在一个月内做出回应或改变。除外部评价机制外，阿贡实验室也建立了由内部研究人员组成的评价委员会，每3到6个月对正在进行的工作进行一次自我评价，并根据讨论结果对研究策略进行调整，以保证科研工作时刻紧跟创新前沿。阿贡实验室不仅重视科研项目评价，还建立了对机构整体的科研评价机制，由高水平科学家、企业家等组成实验室顾问委员会，在一年内对整个实验室的工作进行6次综合评价。

8、设施管理

阿贡实验室拥有许多大科学研究设施，如先进光子源、串列直线加速器系统、大气辐射测量气候研究设施、纳米材料中心、电子显微中心和强脉冲中子源等。这些精密复杂、造价昂贵的设施都作为国家科学资源加以管理。能源部在签订的委托运营合同中要求阿贡实验室将这些设施向来自其他国家实验室以及学术界、产业界的研究人员开放共享。通过设施共享，阿贡实验室已经建成了具有国际影响力的大型公共实验平台，并形成了包含全球数以万计科研人员的“用户社区”。如果利用实验室仪器设施形成的研究成果在公开文献上发表，研究人员能够免费使用这些设施。如果成果属于私人拥有，则向用户收取设施使用费。

9、科学挑战

阿贡谋求解决许多科学挑战，包括在材料科学、物理、化学、生物学、生命和环境科学、高能物理、数学和计算科学，包括高性能计算方面的实验和理论工作(现有Mira超级计算机,2021年将部署美国下一代exaFLOPS超级计算机Aurora)。阿贡令人激动和领先的研究今天为社会带来价值，也为未来的技术突破打下基础。

10、科研环境

阿贡国家实验室

设施装置

阿贡运行世界水平的*科学研究装置，如先进光子源APS，提高了美国的科学领先地位，打造美国的未来。阿贡设计、建造和运行费用太高以至于单个公司或大学不能建造和运行的负载的研究设施。这些设施被来自阿贡、工业界、学术界和其他国家实验室的科学家所用。阿贡还是强脉冲中子源、阿贡串列直线加速器系统和其他设施的所在地。

高性能计算

阿贡运行有目前时间排名第九的超级计算机Mira，开发了广泛使用的MPICH。将于2021年部署美国下一代exaFLOPS超级计算机Aurora。

能源计划

能源资源计划帮助确保为未来稳定提供有效和清洁能源。阿贡的科学和工程师们正在开发新的先进电池和燃料电池，以及先进的电力生成和储存系统，增加美国的能源资源，确保美国的能源未来，还在为提高美国和苏联设计的核反应堆的安全和寿命而工作。

环境管理

环境管理包括解决美国的环境问题和促进环境管理。该领域的研究包括可选择性的能源系统、环境风险和经济影响评估、有害垃圾场分析和补救计划编制、电冶金处理准备失去效能的核燃料进行处理，以及排除污染和使老化核反应堆退役的新技术。阿贡在开发管理和解决美国环境问题、促进环境服务新方法中处于前沿。

国家安全对美国和阿贡研究的重要性提高。数年来，阿贡为此目的所开发的能力正帮助美国抗击*的威胁。这些能力包括核燃料循环、生物学、化学、系统分析和系统建模方面的专门技术。该项研究正在帮助开发探测化学、生物和放射性威胁以及识别它们来源的高灵敏度仪器和技术。其他研究正帮助探测和阻止武器的可能扩散或实际攻击。

为使阿贡受公众资助的研究让工业界受益，帮助加强美国的技术基础，阿贡也将工业技术开发作为一项重要的工作。

阿贡教育计划部为从主要的国家大学到地区初中的全体教员和学生提供广泛的教育机会。阿贡参加教育计划的人比任何其他能源部的国家实验室的人都多，每年培训1000名研究生和博士后研究人员的工作已经作为他们正常研究与开发活动的一部分，以帮助公众了解科学，提高美国人的科学、工程和数学水平的责任。

阿贡设计、建造、运行和/或管理许多科学和工程研究设施，并将这些设施向来自工业界、学术界和其他*实验室的研究人员开放。这些设施中的6个属于美国能源部正式的国家用户设施或用户中心。它们是：先进光子源、串列直线加速器系统、大气辐射测量气候研究设施、纳米尺度材料中心、电子显微中心和强脉冲中子源。

这些复杂、造价昂贵的设施，一个公司或大学无法建造和运行，作为国家科学资源加以管理。

阿贡还有许多对来自工业界、学术界和其他国家实验室的研究人员开放，收取成本费的实验室和研究设施。在谈判的基础上，研究成果根据用户的决定可以私人拥有或在公开文献上发表。如研究成果在公开文献上发表，研究人员能够免费使用这些设施。如果成果属于私人拥有，收取设施使用费一般根据运行费的回收情况加以确定。

研究人员可使用的其他实验室和设施有：

2-MeV直线加速器;3-MeV静电加速器;锕类设备;先进计算试验台;先进动力系试验设备;气溶胶实验室;阿儿法-伽吗热室设施;分析化学实验室;大气边界层实验;大气场测量设备;汽车粉碎残余物实验室;基础能源科学同步辐射中心;电池分析和诊断实验室;钴60源((20,000居里);柴油机试验设备;地区冷暖供应模拟器;电气化学能的储存;电渗析典型实验设备;电子显微实验室-阿贡-西场所;工程开发实验室;泡沫浮选分离典型试验设备;燃料电池试验设备;燃料调节设备;高温电解炉设备;热性燃料检查设备;辐照材料实验室;激光应用实验室;激光实验室;磁成像设备;磁共振成像设备;溶解腐蚀和冷却能力实验(MACE);微型质谱仪实验室;毫米波实验室;中子放射照相术反应堆;非破坏性的评估实验室;非破坏性的评估试验负载系统设施;非破坏性的评估显微镜设备;优质煤取样设备;动力系和放射实验室;脉冲电子直线加速器;RDT&E稀释设备;反应堆模拟设备;机器人技术实验室;安全分析培训中心;芒硝设备试验工厂;结构生物学中心;摩擦学实验室。

11、诺奖得主

恩里科·费米(EnricoFermi，1901-1954)：因利用中子辐射发现新的放射性元素，及慢中子所引起的有关核反应，获1938年诺贝尔物理学奖。

迈耶夫人(MariaGoeppertMayer，1906-1972)：因研究原子核壳模式取得的成果，获得1963年诺贝尔物理学奖。

阿列克谢·阿布里科索夫(AlexeiAbrikosov，1928-2017)：因其提出的在极端低温时物质如何显示其奇异行为理论，获2003年诺贝尔物理学奖。