| Laboratorio Nacional Argonne | ||
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| Tipo | laboratorio,instituto de investigación y United States national laboratory | |
| Fundación | 1 de julio de 1946 | |
| Presupuesto | 750 000 000 dólares estadounidenses | |
| Empresa matriz | Departamento de Energía de los Estados Unidos yUniversidad de Chicago | |
| Miembro de | ORCID yarXiv | |
| Coordenadas | 41°43′06″N87°58′44″O / 41.718292491138,-87.978865855122 | |
| Sitio web | www.anl.gov ywww.anl.gov | |
ElLaboratorio Nacional Argonne (eninglés:Argonne National Laboratory) es el primer laboratorio nacional de investigación en ciencia e ingeniería en losEstados Unidos, y recibe esta denominación desde el 1 de julio de 1946.[1] Se trata del mayor laboratorio nacional, por su tamaño y alcance, en elMedio Oeste. Es un laboratorio que trabaja en múltiples áreas, dirigido desde 2009 por el directorEric Isaacs.[2] Desarrolla un amplio catálogo de investigaciones en ciencias básicas, almacenamiento de energía y energías renovables, sostenibilidad ambiental y seguridad nacional. Está administrado por elDepartamento de Energía de Estados Unidos medianteUChicago Argonne, LLC, grupo que se compone de laUniversidad de Chicago yJacobs Engineering Group Inc.[3] Argonne forma parte deIllinois Technology and Research Corridor.
El laboratorio está ubicado en una parcela de 1.700 acres (6,9 km²) en elCondado de DuPage, 25 millas (40 kilómetros) al suroeste deChicago,Illinois, en la carretera interestatal 55, completamente rodeada por laWaterfall Glen Forest Preserve. Cuando se estableció por primera vez, fue llamadoLaboratorio Metalúrgico (Met Lab) de laUniversidad de Chicago, y anteriormente se encontraba enRed Gate Woods. A principios de su historia, el laboratorio formaba parte delProyecto Manhattan, que construyó la primerabomba atómica.
El Laboratorio Nacional Argonne tenía una instalación más pequeña llamadaLaboratorio Nacional Argonne-Oeste (o simplemente Argonne-Oeste) enIdaho junto alLaboratorio Nacional de Ingeniería y Medio Ambiente de Idaho. En 2005, los dos laboratorios con sede en Idaho se fusionaron para convertirse en elLaboratorio Nacional de Idaho.[4]
Argonne cuenta con cinco principales áreas de interés[5][6] Estos objetivos, según lo declarado por elDOE en 2008,[7] consisten en:
El nacimiento del Laboratorio Argonne se remonta al encargo secreto que recibióEnrico Fermi - el Proyecto Manhattan - para crear la primera reacción nuclear autosuficiente del mundo. Con el nombre en código de "Laboratorio Metalúrgico", el equipo construyó laPila Chicago-1, que alcanzó la criticidad el 2 de diciembre de 1942, por debajo de las gradas del campo de fútbolStagg Field de laUniversidad de Chicago.[8] Debido a que los experimentos eran considerados demasiado peligrosos para llevarlos a cabo en una gran ciudad, las operaciones se trasladaron a un lugar en las cercanías dePalos Hills y denominado "Argonne" por el bosque circundante.
El 1 de julio de 1946, el laboratorio fue fundado formalmente comoLaboratorio Nacional Argonne para llevar a cabo "investigación cooperativa en nucleónica". A petición de laComisión de Energía Atómica de los EE. UU., se inició el desarrollo dereactores nucleares para el programa pacífico deenergía nuclear de la nación. A fines de 1940 y principios de 1950, el laboratorio se trasladó a un local más amplio enLemont, Illinois, y se estableció un lugar remoto en Idaho, llamado "Argonne-Oeste", para llevar a cabo nuevas investigaciones nucleares.
En rápida sucesión, el laboratorio diseñó y construyó laPila Chicago 3, el primerreactor moderado por agua pesada, y elreactor reproductor experimental I (EBR-I), construido en Idaho, que alimentó una cadena de cuatro bombillas de luz al producir la primera electricidad de origen nuclear en el año 1951.
Debido a la realización de investigaciones clasificadas, el laboratorio era muy seguro: todos los empleados y visitantes necesitaban credenciales para pasar un puesto de control, muchos de los edificios tenían acceso restringido, y el propio laboratorio estaba vallado y vigilado. El secreto resultaba atractivo, y atrajo a muchos visitantes, tanto autorizados - incluyendo el reyLeopoldo III de Bélgica y la reinaFederica de Grecia[9] - como no autorizados.
Poco más allá de 1 de la mañana del 6 de febrero de 1951, los guardias de Argonne descubrieron al periodista Paul Harvey, cerca de la valla perimetral de 10 pies (3,0 m), con la chaqueta enredada en el alambre de púas. Buscaron su coche, y allí los guardias encontraron un programa de cuatro páginas, preparado previamente, en el que se detallaba la saga de su entrada ilegal en un "zona restringida". Fue llevado ante un gran jurado federal con el cargo de conspiración para obtener información sobre la seguridad nacional y transmitirla a la opinión pública, pero no fue acusado.[10]
Sin embargo, no toda la tecnología nuclear buscaba el desarrollo de los reactores. Mientras se diseñaba un escáner de elementos combustibles del reactor en 1957, el físico de Argonne,William Nelson Beck puso su brazo en el interior del escáner y obtuvo una de las primeras imágenes del cuerpo humano, mediante ultrasonidos.[11] Los manipuladores a distancia diseñados para manejar materiales radiactivos sentaron las bases para máquinas más complejas utilizadas para limpiar zonas contaminadas, laboratorios sellados o cuevas.[12] En 1964, el reactor "Janus" fue abierto para estudiar los efectos de la radiación de neutrones sobre la vida biológica, lo que permitió investigar directrices sobre los niveles seguros de exposición para los trabajadores en las plantas de energía nuclear, laboratorios y hospitales.[13] Los científicos de Argonne fueron pioneros en una técnica para analizar la superficie de laLuna usando laradiación alfa, que fue lanzada a bordo delSurveyor 5[14] en 1967 y posteriormente analizaron las muestras lunares de la misiónApolo 11.
Además de su programa nuclear, el laboratorio mantiene una fuerte presencia en la investigación básica de lafísica y laquímica. En 1955, varios químicos de Argonne co-descubrieron loselementos químicoseinstenio yfermio, los elementos 99 y 100 de latabla periódica.[15] En 1962, otros químicos de laboratorio sintetizaron el primer compuesto delgas noble inertexenón, abriendo a la investigación un nuevo campo de los enlaces químicos.[16] En 1963, se descubrió en Argonne elelectrón hidratado.[17]
Lafísica de altas energías dio un salto hacia adelante cuando Argonne fue elegido como el lugar para instalar el sincrotrón de gradiente cero de 12,5GeV, unacelerador deprotones que se inauguró en 1963. Una cámara de burbujas permitió a los científicos rastrear los movimientos de las partículas subatómicas cuando son comprimidas al atravesar la cámara;. En 1970, se observó por primera vez el neutrino en una cámara de burbujas de hidrógeno.[18]
Mientras tanto, el laboratorio también colaboraba en el diseño del reactor para el primersubmarino de propulsión nuclear, elUSS Nautilus (SSN-571), que le permite desplazarse más de 513.550 millas náuticas (951.090 kilómetros). El siguiente modelo dereactor nuclear fue elreactor experimental de agua en ebullición, el precursor de muchas centrales nucleares modernas, y posteriormente elExperimental Breeder Reactor II (EBR-II), que estaba enfriado porsodio, e incluía una planta de reciclado de combustible. El EBR-II fue modificado más adelante para poner a prueba otros diseños de reactores, incluyendo unreactor de neutrones rápidos, y en 1982, el concepto delreactor integral rápido - un diseño revolucionario que reprocesa su propio combustible, reduce los residuos atómicos y resiste las pruebas de seguridad de los mismos errores que provocaron losdesastres nucleares deChernobyl y deThree Mile Island.[19] En 1994, sin embargo, el Congreso de EE. UU. terminó la financiación de la mayor parte de los programas nucleares de Argonne.
Argonne se especializó en otras áreas, aprovechando su experiencia en física, ciencias químicas ymetalurgia. En 1987, el laboratorio fue el primero en demostrar con éxito una técnica pionera llamadaaceleración de láser-plasma, que acelera las partículas en distancias mucho más cortas que los aceleradores convencionales.[20] También desarrolla un fuerte programa de investigación sobrebaterías eléctricas.
Después de un gran impulso por el entonces director Alan Schriesheim, el laboratorio fue elegido como emplazamiento de laAdvanced Photon Source (fuente avanzada defotones), una de las principales instalaciones derayos X que, tras ser completada en 1995, produjo los rayos X más brillantes del mundo en el momento de su construcción.
A lo largo de su historia, 11 eminentes científicos han ocupado el puesto de directores de los laboratorios Argonne:
Ensayos con Rayos X de alta energía - Argonne es la sede de una de las mayoresfuentes de luz en el mundo de las altas energías: laAdvanced Photon Source (APS). Cada año, los científicos hacen miles de descubrimientos durante el uso de la APS para caracterizar materiales orgánicos e inorgánicos, e incluso para estudiar ciertos procesos, por ejemplo, cómo losinyectores de combustible de los vehículos vaporizan la gasolina dentro de los motores.[21]
Liderazgo en Informática - Argonne posee uno de los ordenadores más rápidos usados para aplicaciones científicas, el superordenador IBM Blue Gene/P, y ha desarrollado elsoftware del sistema para estas enormes máquinas. Argonne trabaja para impulsar la evolución del liderazgo en computación depetaescala aexaescala, desarrollar nuevos códigos y entornos de computación, y ampliar los esfuerzos de cálculo para ayudar a resolver problemas científicos.[22]
Materiales para la energía - Los científicos de Argonne trabajan para predecir, entender y controlar dónde y cómo colocar los átomos y moléculas individuales para lograr las propiedades deseadas de un material. Entre otras innovaciones, los científicos de Argonne han ayudado a desarrollar una suspensión de hielo para enfriar los órganos de las víctimas de un ataque al corazón,[23] han descrito lo que hace que los diamantes sean resbaladizos a escala nanométrica,[24] y descubrieron un materialsuperaislante que resiste el flujo de corriente eléctrica de una forma más completa que cualquier otro material anteriormente conocido.[25]
Almacenamiento de energía eléctrica - Argonne desarrollabaterías para tecnología del transporte eléctrico,almacenamiento en elsistema de suministro eléctrico de fuentes de energía intermitentes como laeólica o lasolar, y los procesos de fabricación de estos dispositivos y materiales.[26] El laboratorio ha estado trabajando en la investigación y el desarrollo avanzado de baterías durante más de 40 años.[27] En los últimos 10 años, el laboratorio se ha centrado en lasbaterías de ion-litio, y en septiembre de 2009, se anunció una iniciativa para explorar y mejorar sus capacidades.[28] Argonne también mantiene una instalación independiente para pruebas de baterías, que realiza ensayos sobre los prototipos de baterías, tanto del gobierno como de la industria privada para ver cómo resisten el tiempo y las circunstancias extremas de calor y frío.[29]
Energías alternativas yEficiencia energética - Argonne desarrollacombustibles químicos ybiológicos adaptados para los actuales motores, así como mejora lossistemas de combustión de los motores del futuro. El laboratorio también recomienda las mejores prácticas para el ahorro de combustible, por ejemplo, un estudio que recomienda la instalación de calentadores auxiliares del combustible de los camiones en lugar de mantener el motor al ralentí.[30] Mientras tanto, el programa de investigación en energía solar se centra en combustibles solares y en dispositivos y sistemas de electricidad solar que son escalables y económicamente competitivos con las fuentes de energía fósiles.[31] Los científicos de Argonne también exploran las mejores prácticas para unared inteligente, tanto por el modelado del flujo de energía entre las empresas y los hogares, como por la investigación de la tecnología de las interfaces.[32]
Energía nuclear - Argonne diseña reactores avanzados y las tecnologías del ciclo del combustible que permiten la generación segura y sostenible de laenergía nuclear. Científicos de Argonne desarrollan y validan modelos computacionales y simulaciones de reactor de la futura generación de reactores nucleares.[33] Otro proyecto estudia cómo reprocesar el combustible nuclear gastado, para que los residuos se reduzcan hasta un 90%.[34]
Sistemas biológicos y ambientales - Comprender los efectos locales del cambio climático requiere la integración de las interacciones entre elmedio ambiente y las actividades humanas. Científicos de Argonne estudian estas relaciones que van desde lamolécula alorganismo y alecosistema. Otros programas incluyen labiorremediación con árboles para extraer loscontaminantes de lasaguas subterráneas;[35]biochips para detección temprana delcáncer,[36] un proyecto para atacar las células cancerosas utilizandonanopartículas;[37]metagenómica del suelo; y un importante proyecto de investigación sobre elcambio climático, ARM.[38]
Seguridad nacional - Argonne desarrolla tecnologías de seguridad que permitirán prevenir y mitigar los eventos con potencial de alteración o destrucción. Estos desarrollos incluyen sensores que pueden detectar materiales químicos, biológicos, nucleares y explosivos;[39] máquinas portátiles deradiación Terahertz ("T-ray") que detectan materiales peligrosos con más facilidad que losrayos X en los aeropuertos;[40] y el seguimiento y modelado de las rutas posibles de los productos químicos liberados en unmetro.[41]
Argonne construye y mantiene instalaciones científicas que serían demasiado caras de construir y operar para una sola empresa o universidad. Estas instalaciones son utilizadas por los científicos de Argonne, el sector privado, las universidades, otros laboratorios nacionales y organizaciones científicas internacionales.
Argonne recibe a todos los miembros del público mayores de 16 años para excursiones guiadas a las instalaciones científicas y de ingeniería, y a sus alrededores. Los recorridos duran aproximadamente dos horas y media. Para los niños menores de 16 años, Argonne ofrece una amplia gama de actividades prácticas de aprendizaje adecuadas para viajes de estudios escolares y excursionesscouts. El laboratorio también acoge actividades educativas sobre ciencia e ingeniería para las escuelas de los alrededores.
Científicos e ingenieros de Argonne ayudan al avance de la ciencia, la ingeniería y la educación matemática en los Estados Unidos participando en la formación de cerca de 1000 estudiantes universitarios de postgrado e investigadores post-doctorales cada año como parte de sus actividades de investigación y desarrollo.
Una parte significativa de la película de persecuciónReacción en cadena (Chain reaction, 1996) fueron filmadas en la sala del anillo delSincrotrón de gradiente cero y en el antiguo laboratorio delDemostrador de onda continua de deuterio[1].
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