Argonne anteriormente dirigió una instalación más pequeña llamada Argonne National Laboratory-West (o simplemente Argonne-West) en Idaho junto al Laboratorio Nacional de Ingeniería y Medio Ambiente de Idaho. En 2005, los dos laboratorios con sede en Idaho se fusionaron para convertirse en el Laboratorio Nacional de Idaho . [6]
Argonne tiene cinco áreas de enfoque, según afirmó el laboratorio en 2022, incluidos los descubrimientos científicos en ciencias físicas y biológicas; investigación sobre energía y clima; avances en la seguridad global para proteger a la sociedad; operar instalaciones de investigación que apoyan a miles de científicos e ingenieros de todo el mundo; y desarrollar la fuerza laboral científica y tecnológica. [7]
El 1 de julio de 1946, el Sitio A del "Laboratorio Metalúrgico" fue formalmente reestructurado como Laboratorio Nacional Argonne para la "investigación cooperativa en nucleónica". A petición de la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos , comenzó a desarrollar reactores nucleares para el programa pacífico de energía nuclear del país. A finales de la década de 1940 y principios de la de 1950, el laboratorio se trasladó al oeste, a una ubicación más grande en el condado no incorporado de DuPage y estableció una ubicación remota en Idaho , llamada "Argonne-West", para realizar más investigaciones nucleares.
El conocimiento obtenido de los experimentos de Argonne fue la base para los diseños de la mayoría de los reactores comerciales utilizados en todo el mundo para la generación de energía eléctrica, y sirvió de base para los diseños actuales en evolución de reactores de metal líquido para futuras centrales eléctricas.
Sin embargo, no toda la tecnología nuclear se destinó al desarrollo de reactores. Mientras diseñaba un escáner para elementos combustibles de reactores en 1957, el físico de Argonne William Nelson Beck introdujo su propio brazo dentro del escáner y obtuvo una de las primeras imágenes ultrasónicas del cuerpo humano. [8] Los manipuladores remotos diseñados para manipular materiales radiactivos sentaron las bases para máquinas más complejas utilizadas para limpiar áreas contaminadas, laboratorios sellados o cuevas. [9]
Además del trabajo nuclear, el laboratorio realizó investigaciones básicas en física y química . En 1955, los químicos de Argonne co-descubrieron los elementos einstenio y fermio , elementos 99 y 100 de la tabla periódica . [10]
1960-1995
En 1962, los químicos de Argonne produjeron el primer compuesto del gas noble inerte xenón , abriendo un nuevo campo de investigación de enlaces químicos. [11] En 1963, descubrieron el electrón hidratado . [12]
En 1964, el reactor "Janus" se inauguró para estudiar los efectos de la radiación de neutrones en la vida biológica, proporcionando investigaciones para directrices sobre niveles de exposición seguros para los trabajadores de centrales eléctricas, laboratorios y hospitales. [14] Los científicos de Argonne fueron pioneros en una técnica para analizar la superficie de la Luna utilizando radiación alfa , que se lanzó a bordo del Surveyor 5 [15] en 1967 y luego analizó muestras lunares de la misión Apolo 11 .
En 1978, se inauguró el Sistema Acelerador Argonne Tandem Linac (ATLAS) como el primer acelerador superconductor del mundo para proyectiles más pesados que un electrón. [dieciséis]
Los experimentos de ingeniería nuclear durante este tiempo incluyeron el Reactor Experimental de Agua en Ebullición , el precursor de muchas plantas nucleares modernas, y el Reactor Reproductor Experimental II (EBR-II), que estaba refrigerado por sodio e incluía una instalación de reciclaje de combustible. Posteriormente, el EBR-II se modificó para probar otros diseños de reactores, incluido un reactor de neutrones rápidos y, en 1982, el concepto de Reactor Rápido Integral , un diseño revolucionario que reprocesó su propio combustible, redujo sus desechos atómicos y resistió pruebas de seguridad de las mismas fallas. que desencadenó los desastres de Chernobyl y Three Mile Island . [17] En 1994, sin embargo, el Congreso de Estados Unidos puso fin a la financiación de la mayor parte de los programas nucleares de Argonne.
Argonne pasó a especializarse en otras áreas, al tiempo que capitalizaba su experiencia en física, ciencias químicas y metalurgia . En 1987, el laboratorio fue el primero en demostrar con éxito una técnica pionera llamada aceleración de estela de plasma , que acelera partículas en distancias mucho más cortas que los aceleradores convencionales. [18] También cultivó un sólido programa de investigación de baterías .
Tras un importante impulso del entonces director Alan Schriesheim, el laboratorio fue elegido como sede de Advanced Photon Source , una importante instalación de rayos X que se completó en 1995 y produjo los rayos X más brillantes del mundo en el momento de su construcción. construcción.
Desde 1995
El laboratorio continuó desarrollándose como un centro de investigación energética, así como un sitio para instalaciones científicas demasiado grandes para albergarlas en universidades.
A principios de la década de 2000, se fundó Argonne Leadership Computing Facility y albergó múltiples supercomputadoras , varias de las cuales se encontraban entre las 10 más potentes del mundo en el momento de su construcción. El laboratorio también construyó el Centro de Materiales a Nanoescala para realizar investigaciones de materiales a nivel atómico; y amplió enormemente sus programas de investigación de baterías y tecnología cuántica. [19]
El Chicago Tribune informó en marzo de 2019 que el laboratorio estaba construyendo la supercomputadora más poderosa del mundo. Costará 500 millones de dólares y tendrá una potencia de procesamiento de 1 quintillón de FLOPS . Las aplicaciones incluirán el análisis de estrellas y mejoras en la red eléctrica. [20]
Iniciativas
Ciencias de rayos X duros : Argonne alberga una de las fuentes de luz de alta energía más grandes del mundo: la Fuente Avanzada de Fotones (APS). Cada año, los científicos hacen miles de descubrimientos mientras utilizan el APS para caracterizar materiales orgánicos e inorgánicos e incluso procesos, como la forma en que los inyectores de combustible de los vehículos rocían gasolina en los motores. [21]
Computación de liderazgo : Argonne mantiene una de las computadoras más rápidas para ciencia abierta y ha desarrollado software de sistema para estas máquinas masivas. Argonne trabaja para impulsar la evolución de la informática de liderazgo de petaescala a exaescala , desarrollar nuevos códigos y entornos informáticos y ampliar los esfuerzos computacionales para ayudar a resolver desafíos científicos. Por ejemplo, en octubre de 2009, el laboratorio anunció que se embarcaría en un proyecto conjunto para explorar la computación en la nube con fines científicos. [22] En la década de 1970, Argonne tradujo los programas de álgebra lineal numérica Numerische Mathematik de ALGOL a Fortran y esta biblioteca se amplió a LINPACK y EISPACK , por Cleve Moler , et al.
Materiales para obtener energía : los científicos de Argonne trabajan para predecir, comprender y controlar dónde y cómo colocar átomos y moléculas individuales para lograr las propiedades materiales deseadas. Entre otras innovaciones, los científicos de Argonne ayudaron a desarrollar una suspensión de hielo para enfriar los órganos de las víctimas de ataques cardíacos, [23] describieron qué hace que los diamantes sean resbaladizos a nivel nanométrico , [24] y descubrieron un material superaislante que resiste más completamente el flujo de corriente eléctrica. que cualquier otro material anterior. [25]
Almacenamiento de energía eléctrica : Argonne desarrolla baterías para tecnología de transporte eléctrico y almacenamiento en red para fuentes de energía intermitentes como la eólica o la solar , así como los procesos de fabricación necesarios para estos sistemas que requieren un uso intensivo de materiales. El laboratorio lleva más de 50 años trabajando en la investigación y el desarrollo de materiales avanzados para baterías. [26] En los últimos 10 años, el laboratorio se ha centrado en las baterías de iones de litio y, en septiembre de 2009, anunció una iniciativa para explorar y mejorar sus capacidades. [27] Argonne también mantiene una instalación independiente de prueba de baterías, que prueba muestras de baterías tanto del gobierno como de la industria privada para ver qué tan bien se desempeñan con el tiempo y bajo estrés de calor y frío. [28]
Energía alternativa y eficiencia : Argonne desarrolla combustibles químicos y biológicos adaptados a los motores actuales, así como esquemas de combustión mejorados para futuras tecnologías de motores. El laboratorio también ha recomendado mejores prácticas para conservar combustible; por ejemplo, un estudio que recomendaba instalar calentadores auxiliares de cabina para camiones en lugar de dejar el motor en ralentí. [29] Mientras tanto, el programa de investigación de energía solar se centra en dispositivos y sistemas de combustible solar y electricidad solar que sean escalables y económicamente competitivos con las fuentes de energía fósil . [30] Los científicos de Argonne también exploran las mejores prácticas para una red inteligente , tanto modelando el flujo de energía entre servicios públicos y hogares como investigando la tecnología para interfaces. [31]
Energía nuclear : Argonne genera tecnologías avanzadas de reactores y ciclos de combustible que permiten la generación segura y sostenible de energía nuclear . Los científicos de Argonne desarrollan y validan modelos computacionales y simulaciones de reactores nucleares de futura generación . [32] Otro proyecto estudia cómo reprocesar el combustible nuclear gastado , de modo que los residuos se reduzcan hasta en un 90%. [33]
Sistemas biológicos y ambientales : comprender el efecto local del cambio climático requiere la integración de las interacciones entre el medio ambiente y las actividades humanas. Los científicos de Argonne estudian estas relaciones desde la molécula hasta el organismo y el ecosistema. Los programas incluyen biorremediación utilizando árboles para extraer contaminantes del agua subterránea ; [34] biochips para detectar cánceres antes; [35] un proyecto para atacar células cancerosas utilizando nanopartículas ; [36] metagenómica del suelo ; y una instalación para usuarios del proyecto de investigación sobre el cambio climático mediante medición de la radiación atmosférica . [37]
Seguridad Nacional : Argonne desarrolla tecnologías de seguridad que evitarán y mitigarán eventos con potencial de interrupción o destrucción masiva. Estos incluyen sensores que pueden detectar materiales químicos, biológicos, nucleares y explosivos; [38] máquinas portátiles de radiación de Terahercios ("rayos T") que detectan materiales peligrosos más fácilmente que los rayos X en los aeropuertos; [39] y rastrear y modelar las posibles rutas de las sustancias químicas liberadas en un metro. [40]
Instalaciones de usuario
Argonne construye y mantiene instalaciones científicas que serían demasiado costosas para que una sola empresa o universidad las construyera y operara. Estas instalaciones son utilizadas por científicos de Argonne, la industria privada, el mundo académico, otros laboratorios nacionales y organizaciones científicas internacionales.
Centro de Materiales a Nanoescala (CNM): instalación para usuarios ubicada en la APS que proporciona infraestructura e instrumentos para estudiar nanotecnología y nanomateriales . El CNM es uno de los cinco centros de investigación científica a nanoescala de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. [42]
Argonne Leadership Computing Facility (ALCF): una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE que proporciona recursos de supercomputación a la comunidad de investigación para permitir avances en ciencia e ingeniería.
Centros
El Centro de Materiales Avanzados para Sistemas Energía-Agua [44] (AMEWS) es un Centro de Investigación de la Frontera Energética patrocinado por el Departamento de Energía de Estados Unidos. Dirigido por el Laboratorio Nacional Argonne e incluyendo a la Universidad de Chicago y la Universidad Northwestern como socios, AMEWS trabaja para resolver los desafíos que existen en la interfaz del agua y los materiales que componen los sistemas que manejan, procesan y tratan el agua.
Centro de microscopía electrónica (EMC): una de las tres instalaciones científicas para usuarios respaldadas por el DOE para la microcaracterización por haz de electrones. El EMC realiza estudios in situ de transformaciones y procesos de defectos, modificación de haces de iones y efectos de irradiación, superconductores, ferroeléctricos e interfaces. Su microscopio electrónico de voltaje intermedio, que está acoplado a un acelerador, representa el único sistema de este tipo en los Estados Unidos. [45]
Centro de biología (SBC): El SBC es una instalación para usuarios ubicada junto a la instalación de rayos X de fuente avanzada de fotones, que se especializa en cristalografía macromolecular . Los usuarios tienen acceso a un dispositivo de inserción, un imán doblador y un laboratorio de bioquímica. Las líneas de luz SBC se utilizan a menudo para trazar las estructuras cristalinas de las proteínas ; En el pasado, los usuarios han obtenido imágenes de proteínas del ántrax , bacterias que causan meningitis , salmonella y otras bacterias patógenas . [46]
El Centro Conjunto para la Investigación del Almacenamiento de Energía (JCESR) es un consorcio de varios laboratorios nacionales, instituciones académicas y socios industriales con sede en el Laboratorio Nacional Argonne. La misión de JCESR es diseñar y construir materiales transformadores que permitan baterías de próxima generación que satisfagan todas las métricas de rendimiento para una aplicación determinada. [47] [48]
El Centro ReCell es una colaboración nacional de la industria, la academia y los laboratorios nacionales, liderada por el Laboratorio Nacional Argonne, que trabaja para avanzar en las tecnologías de reciclaje a lo largo de todo el ciclo de vida de la batería. El centro tiene como objetivo hacer crecer una industria de reciclaje de baterías avanzada y sostenible mediante el desarrollo de procesos de reciclaje económicos y ambientalmente racionales que puedan ser adoptados por la industria para las futuras químicas de baterías de iones de litio .
Divulgación educativa y comunitaria
Argonne da la bienvenida a todos los miembros del público mayor de 16 años para realizar visitas guiadas a las instalaciones y terrenos científicos y de ingeniería. Para niños menores de 16 años, Argonne ofrece actividades de aprendizaje prácticas adecuadas para excursiones de jardín de infantes a 12.º grado. El laboratorio también alberga actividades de divulgación en ciencias educativas e ingeniería para escuelas de los alrededores.
Los científicos e ingenieros de Argonne participan cada año en la formación de casi 1.000 estudiantes universitarios e investigadores postdoctorales como parte de sus actividades de investigación y desarrollo. [ cita necesaria ]
Directores
A lo largo de su historia, 13 personas han ocupado el cargo de Director de Argonne:
^ "Argonne: en cifras". Laboratorio Nacional Argonne. 2020 . Consultado el 1 de junio de 2023 .
^ "Lista maestra gubernamental de centros de investigación y desarrollo financiados con fondos federales | NCSES | NSF". www.nsf.gov . Consultado el 8 de marzo de 2023 .
^ "Acerca de | UChicago Argonne LLC". www.uchicagoargonnellc.org . Consultado el 8 de marzo de 2023 .
^ Holl, Hewlett y Harris, página xx (Introducción).
^ "Reactores diseñados por el Laboratorio Nacional Argonne". División de Ingeniería Nuclear del Laboratorio Nacional Argonne . Consultado el 22 de mayo de 2023 .
^ Menser, Paul. "Limpiar la casa y trazar un futuro en INL". Registro de publicaciones . Cataratas de Idaho, identificación. Archivado desde el original el 13 de noviembre de 2013.
^ "Nuestro camino a seguir". Laboratorio Nacional Argonne . Consultado el 22 de mayo de 2023 .
^ "William Nelson" Nels "Beck: el trabajo del físico de Joliet cambió el mundo médico". CityofJoliet.com. Archivado desde el original el 21 de julio de 2011 . Consultado el 4 de febrero de 2010 .
^ Holl, Hewlett y Harris, página 126
^ Holl, Hewlett y Harris, página 179.
^ Holl, Hewlett y Harris, página 226.
^ "Historia de Argonne: innovación y serendipia". Laboratorio Nacional Argonne. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010 . Consultado el 4 de febrero de 2010 .
^ Patel, página 23
^ "La investigación ayuda a proteger a los trabajadores nucleares en todo el mundo". Laboratorio Nacional Argonne.
^ Jacobsen, Sally (diciembre de 1971). "Subir a bordo del Viking: no hay espacio en el módulo de aterrizaje en Marte".
^ "Acerca de ATLAS". Laboratorio Nacional Argonne . Consultado el 22 de mayo de 2023 .
^ "Primera línea: reacción nuclear: entrevista con el Dr. Charles Till". PBS.
^ "Historia de Argonne: comprensión del universo físico". Laboratorio Nacional Argonne. Archivado desde el original el 9 de septiembre de 2004.
^ "Nuestra Historia". Laboratorio Nacional Argonne . Consultado el 22 de mayo de 2023 .
^ Marotti, aliado (18 de marzo de 2019). "La computadora más rápida del mundo se está construyendo a 40 kilómetros de Chicago. Su nombre es Aurora". Tribuna de Chicago .
^ "La nueva técnica de rayos X puede conducir a inyectores de combustible mejores y más limpios para los automóviles". Laboratorio Nacional Argonne. 2008-02-19.
^ "DOE explorará la computación científica en la nube en Argonne, laboratorios nacionales Lawrence Berkeley". Laboratorio Nacional Argonne. 2009-10-14.
^ Gupta, Manya (10 de noviembre de 2009). "Atención médica sobre hielo". Informes Medill. Archivado desde el original el 30 de septiembre de 2011.
^ Universidad de Pennsylvania (25 de junio de 2008). "Los ingenieros revelan qué hace que los diamantes sean resbaladizos a nanoescala". Ciencia diaria .
^ "Los 'superaisladores' recién descubiertos prometen transformar la investigación de materiales y el diseño electrónico". Laboratorio Nacional Argonne. 2008-04-04. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2009.
^ "Construyendo mejores baterías". Departamento de Energía de EE. UU. Archivado desde el original el 27 de mayo de 2010 . Consultado el 13 de diciembre de 2009 .
^ "Argonne abre un nuevo capítulo en la investigación de baterías: Li-Air". Laboratorio Nacional Argonne. 2009-09-15.
^ "Instalación de prueba de baterías". Laboratorio Nacional Argonne, Centro de Transporte. Archivado desde el original el 26 de agosto de 2011 . Consultado el 13 de diciembre de 2009 .
^ Leavitt, Wendy (1 de agosto de 1998). "No sólo charlas ociosas". Propietario de flota.
^ "Argonne y Northwestern buscan ANSER para los desafíos de la energía solar". Laboratorio Nacional Argonne. 2007-05-08.
^ "Investigación de la red: hacer la red más inteligente". Centro de transporte del laboratorio nacional Argonne. 2009-08-01. Archivado desde el original el 12 de septiembre de 2015 . Consultado el 14 de diciembre de 2009 .
^ "Poniendo lo nuevo en lo nuclear". Revista del Laboratorio Nacional Argonne. Otoño de 2009.
^ "Hacer lo imposible: reciclar residuos nucleares". Canal de la ciencia. Archivado desde el original el 11 de diciembre de 2021 . Consultado el 10 de junio de 2013 .
^ "Argonne limpia sitios abandonados [vídeo]". Red Cielos Limpios. 2009-11-10. Archivado desde el original el 21 de diciembre de 2009.
^ "Los biochips pueden detectar cánceres antes de que se desarrollen los síntomas". Laboratorio Nacional Argonne. 2008-05-09.
^ Wang, Ann (2 de diciembre de 2009). "Los microdiscos magnéticos apuntan e inician la muerte celular en los tumores". Boletín de Johns Hopkins.
^ "Financiamiento ARRA para ayudar a los científicos a comprender mejor el cambio climático". Laboratorio Nacional Argonne. 2009-12-08.
^ "La nueva tecnología de sensores detecta materiales químicos, biológicos, nucleares y explosivos". Laboratorio Nacional Argonne. 2006-03-21.
^ "Una nueva fuente de rayos T podría mejorar la seguridad de los aeropuertos y la detección del cáncer". Laboratorio Nacional Argonne. 2007-11-23.
^ Szaniszlo, Marie (6 de diciembre de 2009). "MBTA se prepara para un ataque terrorista biológico". Heraldo de Boston .
^ "Argonne sobre la APS". Archivado desde el original el 26 de septiembre de 2009.
^ Centros de investigación científica a nanoescala del Departamento de Energía Archivado el 8 de diciembre de 2009 en la Wayback Machine.
^ "División de Física de Argonne - ATLAS". www.phy.anl.gov . Consultado el 20 de junio de 2018 .
^ "Centro de Materiales Avanzados para Sistemas Energía-Agua". www.anl.gov . Laboratorio Nacional Argonne . Consultado el 10 de noviembre de 2021 .
^ "Acerca de la EMC". Archivado desde el original el 6 de septiembre de 2017 . Consultado el 20 de junio de 2018 .
^ "MCSG deposita su estructura de proteína número 1.000 en el banco de datos de proteínas". AZoNano.com . 27 de julio de 2009 . Consultado el 20 de junio de 2018 .
^ "Lista de publicaciones del Centro conjunto para la investigación del almacenamiento de energía". www.jcesr.org/publications/published-papers .
^ "Centro conjunto para la investigación del almacenamiento de energía". www.jcesr.org . Consultado el 20 de junio de 2018 .
^ "El DOE crea un nuevo Centro de Materiales Computacionales en Argonne". 2 de octubre de 2015 . Consultado el 28 de enero de 2019 .
^ "Misión MICCoM" . Consultado el 28 de enero de 2019 .
^ "Paul K. Kearns | Laboratorio Nacional Argonne". www.anl.gov . Consultado el 26 de febrero de 2019 .
^ "Argonne disfruta de la atención del aniversario de la película". 17 de septiembre de 1996 . Consultado el 20 de junio de 2018 .
Física nuclear: una introducción . SB Patel. Nueva Era Internacional Ltd., 1991. ISBN 81-224-0125-2 .
Resumen del trabajo de química nuclear en Argonne , Martin H. Studier, Informe del Laboratorio Nacional de Argonne, desclasificado el 13 de junio de 1949.
enlaces externos
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Presentaciones del Laboratorio Nacional Argonne: búsqueda de ayuda para las presentaciones del Laboratorio Nacional Argonne
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