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橡樹嶺國家實驗室:從原子彈“搖籃”到軍民兩用研究基地
2019-03-18 08:29:33 來源: 科技日報
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  橡樹嶺國家實驗室利用3D打印技術,打造了一輛汽車和一間房屋,這輛汽車使用的電池能夠與這間房屋配對,而房屋則由屋頂的太陽能板提供能源。圖片來源于網絡

  在美國田納西州東部有座二戰時期的“秘密城市”——橡樹嶺市,這裏生産了世界上第一枚用于戰爭並投放于日本長島的原子彈“小男孩”。

  作為世界上著名的核能實驗室,美國橡樹嶺國家實驗室的前身就誕生于此,為原子彈研制作出了巨大貢獻。

  雖出身于戰爭需求,和平時代的橡樹嶺國家實驗室仍延續著守衛國土安全、迎難而上的精神,緊密圍繞美國國家利益和重大需求,在中子科學、復雜生物係統、能源、先進材料、國家安全和高性能計算等領域領航全球。

  不毛之地成秘密基地

  時間追溯到1941年12月,日本偷襲珍珠港,給了美國沉重一擊。不久之後,美國正式加入第二次世界大戰。為了爭奪先機,美國啟動了“曼哈頓計劃”,開始實施利用核裂變反應研制原子彈。

  作為曼哈頓工程的一部分,1943年2月,在田納西州諾克斯維爾以西30公裏處的克林頓小鎮,從事核武器試驗研究的橡樹嶺國家實驗室(原稱“克林頓實驗室”)破土動工了。

  一年之內,成千上萬的工人涌向這片荒無人煙的不毛之地,海量的建築材料從四面八方運來,房屋、市政設施拔地而起。歷史資料顯示,此後的很長一段時間內,公開出版的地圖上是找不到橡樹嶺市的,更別説橡樹嶺國家實驗室了。不僅如此,這座“秘密之城”的所有入口均設有崗哨,工人們被要求宣誓保密,每個人只被告知需要執行的具體任務,大部分工人都不知最終生産的産品為何物。據相關媒體報道,一位女性工人直到50年後在一次公開巡展上看到自己當時的照片,才明白自己一直以來做的是什麼。

  彼時,幾個實驗項目同步進行,包括分離鈾-235(代號“Y-12”)、以超大規模設備低成本分離鈾-235(代號“K-25”)以及石墨原子反應堆(代號“X-10”)等,橡樹嶺國家實驗室便以“X-10”為主,將濃縮鈾通過石墨反應堆生成另一種原子彈裝料钚材料。

  二戰之後,武器級钚的需求下降,實驗室人員便不再參與核武器生産,轉而致力于民用的科學研究。1946年,在“X-10”反應堆設施中生産出了第一批醫用同位素。資料顯示,截至1950年,近2萬份核材料從原子彈的“搖籃”走入了各個醫院的X光檢查室。

  科技創新應用橫跨“軍”“民”

  在美國“財大氣粗”的能源部支持之下,橡樹嶺國家實驗室每年可獲得十幾億美元的經費,建有納米材料科學中心、基因科學中心、世界上最大的超級計算機中心等全球領先的科學研究設施,設有高通量同位素反應堆等多個核科學實驗室,負責美國最大的民用科學研究項目——散裂中子源(SNS)項目,該項目由6個國家實驗室共同合作建設而成,耗資14億美元。

  經過70多年的發展,橡樹嶺國家實驗室已經演變成了一個大型綜合性研究基地。橡樹嶺國家實驗室如今擁有近5000名員工,其中包括約3000名科學家和工程師,每年接待近3000名訪問學者或客座人員,訪問時間為期2周或以上,其中25%左右的人員來自工業部門。

  誕生于軍事需要,成長于富足的科研資源之中的實驗室也從未忘記過它的使命和責任。在基礎的科學研究之外,同時發展軍民兩翼的成果技術轉化。

  據報道,2018年底橡樹嶺國家實驗室與美國工業界合作開展多個新項目的研究,靶向尋找現有反應堆的潛在改進方法,獲得更適合商用的核能技術。為了集眾家之力,美國能源部承諾為參與公司提供渠道,可利用橡樹嶺國家實驗室的核專家和核設施。

  橡樹嶺國家實驗室不僅在“老本行”上傳承並“翻新”,還在前文提及的多個領域大力推進民用技術,也與軍方保持著合作關係。

  眾所周知,潛艇一直是耗資巨大的工程,各國海軍都在竭力尋找降低成本的方法。2017年7月,橡樹嶺國家實驗室與美國海軍顛覆性技術實驗室合作,開發出美軍的第一個3D打印潛艇船體。據稱,該技術最高可降低90%的成本。橡樹嶺國家實驗室還將材料科學研究成果應用于國防任務,生産出具有傳熱能力的石墨泡沫,有利于單兵武器在炎熱的環境中散熱。

  一路走來,橡樹嶺國家實驗室的成長堪稱傳奇,這個“巨無霸”實驗室也正吸引著全世界的科學家。它的未來,也許將是下一代大科學園區。(于紫月)

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【糾錯】 責任編輯: 張樵蘇
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