美國能源部國家實驗室

美國能源部國家實驗室與技術中心（英語：United States Department of Energy National Laboratories and Technology Centers），是指在美國能源部監管之下的一系列研究設施和實驗室系統，目的是促進科學的研究和技術的進步，進而推動完成美國能源部的使命。截至2017年，美國能源部下屬的實驗室與研究設施一共是十七處，其中有十處下屬科學辦公室（英語：Office of Science），三處由美國國家核安全管理局（英語：National Nuclear Security Administration）（NNSA）管理^[1]。大部分的國家實驗室採取「美國聯邦政府所有、由政府委託的機構運營（Government-owned，Contractor-operated，GOCO）」的方式管理^[2]，也有部分採用「政府所有、由政府運營（Government-owned，Government-operated，GOGO）」的方式。國家實驗室系統為美國提供了戰略性的科技實力；實驗室執行的往往是長期的，具有挑戰性的科研任務，發展的跨領域科學研究超越了普通學術機構以及工業研究機構的研究範圍，使得美國國內的其他科研工作者獲益匪淺^[1]。

歷史

建立一個集中的國家實驗室系統的想法緣於第二次世界大戰中科學的迅猛發展。戰爭中發明的雷達、計算機、近炸引信和原子彈等新技術，在日後被認為是同盟國取得勝利的決定性因素。雖然美國政府於一戰伊始便已對科學研究進行了投資，但直到1930年代末期，美國才開始投入了巨量資源用於解決戰時的科學問題。1940年，政府建立了國家防禦研究委員會（英語：National Defense Research Committee）以管理和支持戰時的科學研究。之後，麻省理工的工程師萬尼瓦爾·布什領導的科學研究與發展辦公室（英語：Office of Scientific Research and Development）取代了國家防禦研究委員會的職責，在戰時被給予了資金和資源的無限使用權^[3]。集中化的研究中心——例如麻省理工的放射實驗室（英語：Radiation Laboratory (MIT)）和伯克利加州大學的勞倫斯實驗室，讓大量科學家有機會以前所未有的方式相互合作，並且近乎無限地使用着政府的資源以攻克科研難關。

1942年，隨着曼哈頓計劃的開始實施，這個最終製造出人類歷史上第一個核武器的軍事工程派生出了一系列以研究炸彈和發展軍用材料為目標的秘密科研地點。這些地點包括：位於新墨西哥州山區的洛斯阿拉莫斯實驗室（由羅伯特·奧本海默一手主導）、漢福德區和橡樹嶺。漢福德和橡樹嶺的研究所是由私有企業運營的，而洛斯阿拉莫斯實驗室由一所公立學校（加州大學）運營。這種由政府出資，私有企業或研究型大學承擔科研任務的經營方式，在美國國內的其他地方也大獲成功，例如芝加哥大學的核反應堆研究——各項研究的成功最後促成了阿爾貢國家實驗室的建立。

戰後，美國原子能委員會接管了這些戰時臨時建立的實驗室，並將它們轉為永久的實驗室，即國家實驗室。各個國家實驗室都從政府獲得了資金和基礎設施的保障，能夠進行特定領域或是基礎科學的研究，特別是物理學方面的研究。實驗室一般都與一個或者多個大型科研設施（例如粒子加速器或核反應堆）相鄰。

國家實驗室系統的構成

美國的國家實驗室系統是世界上最大的科研系統之一。大部分的國家實驗室里有常駐的工作人員和科學家，允許外來的訪問學者蒞臨實驗室進行科學上的交流，或借用實驗室的設備和儀器進行科學研究。集中的資金和智力資源使得美國的這些國家實驗室成為了大科學研究的典範。

不同的實驗室之間既有競爭也有合作。一般來說，具有相同研究方向的兩個實驗室（例如勞倫斯利福摩爾實驗室與洛斯阿拉莫斯實驗室）相互有資金上的競爭關係，而研究領域不同的兩個實驗室往往會相互合作（例如勞倫斯利福摩爾實驗室與勞倫斯伯克利實驗室的合作，而後者常常與布魯克黑文實驗室具有競爭關係）。

美國能源部在國家實驗室投入的資金占美國國內對物理、化學、材料科學以及物理科學的其他領域研究的總投資的40%以上。一些國家實驗室是由私營企業管理的，也有由研究型大學運營的實驗室。美國國家實驗室在軍事、學術、產業所構成的「鐵三角」中扮演着極為重要且影響深遠的角色。

美國能源部國家實驗室列表

截至2017年，美國能源部一共有十七個下屬實驗室，除了國家能源技術實驗室以GOGO模式營運，其他實驗室皆為GOCO模式營運^[1]。

右圖位置	名稱	所在地	成立年	營運者
科學辦公室
綠5	勞倫斯伯克利國家實驗室	加利福尼亞州伯克利	1931年	加州大學（1931年起）
綠6	橡樹嶺國家實驗室	田納西州橡樹嶺	1943年	芝加哥大學與杜邦公司（1943年至1945年）^[4] 孟山都（1945年至1947年）^[4] 美國聯合碳化物（1947年至1984年）^[4] 馬丁·瑪麗埃塔公司（Martin Marietta，1984年至2000年）^[5] 田納西大學拜特爾有限責任公司（UT–Battelle，2000年4月起）
綠2	阿爾貢國家實驗室	伊利諾伊州杜佩奇縣	1946年	芝加哥大學阿貢有限責任公司（UChicago Argonne, LLC）
綠1	埃姆斯國家實驗室	愛荷華州埃姆斯	1947年	愛荷華州立大學（1947年起）
綠3	布魯克黑文國家實驗室	紐約州阿普頓（英語：Upton, New York）	1947年	美國大學聯盟法人組織（Associated Universities, Inc.，1947年至1998年）石溪大學（1998年起） (since 1998)
綠8	普林斯頓等離子體物理實驗室	新澤西州普林斯頓	1951年	普林斯頓大學（1951年起）
綠9	SLAC國家加速器實驗室	加利福尼亞州門洛帕克	1962年	史丹福大學（1962年起）
綠7	西北太平洋國家實驗室	華盛頓州里奇蘭	1965年	巴特爾紀念研究所（Battelle Memorial Institute，1965年起）
綠4	費米國立加速器實驗室	伊利諾州巴塔維亞	1967年	費米研究聯盟（Fermi Research Alliance，2007年起）
綠10	托馬斯·傑斐遜國家加速器裝置	弗吉尼亞州紐波特紐斯	1984年	傑斐遜科學協會有限責任公司（Jefferson Science Associates, LLC，2006年起）
國家核安全管理局（NNSA）
藍2	洛斯阿拉莫斯國家實驗室	新墨西哥州洛斯阿拉莫斯	1943年	加州大學（1943年至2007年）洛斯阿拉莫斯國家安全有限責任公司（Los Alamos National Security, LLC，2007年至2018年） Triad國家安全有限責任公司（Triad National Security, LLC，2018年起）
藍3	桑迪亞國家實驗室	新墨西哥州阿爾伯克基	1948年	加州大學（1948年至1949年）美國電話電報公司（1949年至1993年）洛克希德馬丁（1993年至2017年）霍尼威爾（2017年起）^[6]
藍3	桑迪亞國家實驗室	加利福尼亞州利弗莫爾	1948年
藍1	勞倫斯利福摩爾國家實驗室	加利福尼亞州利弗莫爾	1952年	加州大學（1952年至2007年）勞倫斯利福摩爾國家安全有限責任公司（Lawrence Livermore National Security, LLC，2007年起）
能源效率與再生能源辦公室（EERE）
黃3	國家可再生能源實驗室	科羅拉多州戈爾登	1977年	MRIGlobal（1997年至2008年）永續能源聯盟有限責任公司（Alliance for Sustainable Energy, LLC，2008年起）
環境管理辦公室
黃4	薩凡納河國家實驗室	南卡羅來納州艾肯	1952年	薩凡納河核能方案有限責任公司（Savannah River Nuclear Solutions, LLC，2008年起）
化石能源辦公室
黃2	國家能源技術實驗室	賓夕法尼亞州匹茲堡	1910年	能源部
		西弗吉尼亞州摩根敦	1946年
		俄勒岡州奧爾巴尼	2005年
核能辦公室
黃1	愛達荷國家實驗室	愛達荷州阿科 (愛達荷州)和愛達荷福爾斯的交界處	1949年	貝泰公司（1949年至2005年）巴特爾紀念研究所（2005年起）

其他相關科學設施列表

加速器測試設施（英語：Accelerator Test Facility）
先進光源（英語：Advanced Light Source）
先進光子源
Alcator C-Mod
阿爾貢頂尖計算設施：IBM Mira
阿爾貢串聯線性加速器系統（英語：Argonne Tandem Linear Accelerator System）
大氣放射性測量（英語：Atmospheric Radiation Measurement）
B-工廠（英語：B-Factory）
功能性納米材料中心（英語：Center for Functional Nanomaterials）
納米相材料科學中心（英語：Center for Nanophase Materials Sciences）
納米尺度材料中心（英語：Center for Nanoscale Materials）
DIII-D托卡馬克設施（英語：DIII-D Tokamak Facility）
電子顯微鏡中心（英語：Electron Microscopy Center）
能源科學網絡（英語：Energy Sciences Network）
環境分子科學實驗室（英語：Environmental Molecular Sciences Laboratory）
聯合基因組研究所
線性加速器相干光源（英語：Linac Coherent Light Source）
激光能量學實驗室（英語：Laboratory for Laser Energetics）
洛斯阿拉莫斯中子科學中心（英語：Los Alamos Neutron Science Center）
分子鑄造廠（英語：Molecular Foundry）
國家電子顯微鏡中心（英語：National Center for Electron Microscopy）
國家強磁場實驗室（英語：National High Magnetic Field Laboratory）
國家能源研究科學計算中心（英語：National Energy Research Scientific Computing Center）
國家點火裝置
國家球形環面實驗（英語：National Spherical Torus Experiment）
國家同步加速器光源（英語：National Synchrotron Light Source）
國家交通運輸研究中心（英語：National Transportation Research Center）
NuMI（英語：Neutrinos at the Main Injector）
相對論性重離子對撞機
散裂中子源（英語：Spallation Neutron Source）
斯坦福同步輻射光源（英語：Stanford Synchrotron Radiation Lightsource）
同步輻射中心（英語：Synchrotron Radiation Center）
兆電子伏特加速器
三角大學核物理實驗室（英語：Triangle Universities Nuclear Laboratory）

流行文化中的美國能源部國家實驗室

Netflix網劇《怪奇物語》中出現了一個虛構的、由美國能源部運營的「霍金斯國家實驗室（Hawkins National Laboratory）」，坐落於印第安納州的一個虛構的小鎮——霍金斯（Hawkins）。實驗室在後來被關閉了，因為實驗室內部出現了一個被稱作「顛倒世界（Upside Down）」的、通往另一維度的傳送門。
AMC頻道播出的電視連續劇《絕命毒師》中的主角華特·懷特（Walter White）在第一季的故事發生之前曾是桑迪亞國家實驗室的化學家。

參見

大學-國家海洋學實驗室系統（英語：University-National Oceanographic Laboratory System）

參考文獻

^ ^1.0 ^1.1 ^1.2 Laboratories - U.S. DOE Office of Science (SC). 美國能源部. [2017-06-16]. （原始內容存檔於2017-06-14）（英語）.
^ Management & Operating (M&O) Contracts - U.S. DOE Office of Science (SC). 美國能源部. [2017-06-16]. （原始內容存檔於2017-05-08）（英語）.
^ Franklin D. Roosevelt: Executive Order 8807 Establishing the Office of Scientific Research and Development.. 加州大學聖巴巴拉分校. [2017-06-16]. （原始內容存檔於2017-09-17）（英語）.
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^ ORNL Review: Sixty Years of Great Science (PDF): 21. [2021-03-24]. （原始內容 (PDF)存檔於2021-03-22）.
^ NNSA Awards Sandia National Laboratories Management & Operating Contract to National Technology and Engineering Solutions of Sandia (NTESS). Energy.gov. [2019-05-03]. （原始內容存檔於2021-04-30）（英語）.

外部連結

延伸閱讀

Westwick, Peter J. The National Labs: Science in an American System, 1947–1974. （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Cambridge: Harvard University Press, 2003, ISBN 978-0-674-00948-6.

[nl-1] 1.0 ^1.1 ^1.2 Laboratories - U.S. DOE Office of Science (SC). 美國能源部. [2017-06-16]. （原始內容存檔於2017-06-14）（英語）.

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[3] Franklin D. Roosevelt: Executive Order 8807 Establishing the Office of Scientific Research and Development.. 加州大學聖巴巴拉分校. [2017-06-16]. （原始內容存檔於2017-09-17）（英語）.

[:0-4] 4.0 ^4.1 ^4.2 Swords to Plowshares: A Short History of Oak Ridge National Laboratory (1943-1993). web.archive.org. 2012-10-17 [2019-05-03]. （原始內容存檔於2012-10-17）.

[5] ORNL Review: Sixty Years of Great Science (PDF): 21. [2021-03-24]. （原始內容 (PDF)存檔於2021-03-22）.

[6] NNSA Awards Sandia National Laboratories Management & Operating Contract to National Technology and Engineering Solutions of Sandia (NTESS). Energy.gov. [2019-05-03]. （原始內容存檔於2021-04-30）（英語）.

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[6]

閱論編美國聯邦政府研究與發展機構（英語：Science policy of the United States）
獨立機構	國家科學基金會 (NSF) 國家航空暨太空總署（NASA）美國國家環境保護局（EPA）情報高等研究計劃署（IARPA）史密森尼學會
農業部	農業研究局（ARS）國家食品暨農業研究院（NIFA）經濟研究局（ERS）美國林業局研究發展處
商務部	國家標準技術研究所（NIST）國家海洋暨大氣總署（NOAA）
國防部	國防高等研究計劃署（DARPA）陸軍研究實驗室（ARL）海軍研究實驗室（NRL）海軍研究辦公室（ONR）空軍研究實驗室（AFRL）海軍航空武器站（NAWS）
教育部	教育科學研究院（IES）國家身心障礙暨復健研究院（NIDRR）
能源部	科學辦公室（DOE SC）能源高等研究計劃署（ARPA-E）國家實驗室
衛生及公共服務部	國家衛生研究院（NIH）食品藥物監督管理局（FDA）
國土安全部	科學技術處（S&T）海岸防衛隊研究及發展中心（CG RDC）
內政部	美國地質調查局（USGS）
運輸部	聯邦公路總署研究發展處（英語：Federal Highway Administration）聯邦航空總署研究發展處
退伍軍人部	退伍軍人健康總署研究發展處（ORD）
多部門推動	美國全球變遷研究計畫（USGCRP）網路與資訊科技研發計畫（NITRD）國家奈米科技推動計畫（NNI）
決策機構	科技政策辦公室（OSTP）科技評估局（OTA）眾議院科學、太空及科技委員會美國參議院商務、科學和交通委員會國家學院

閱論編美國能源部國家實驗室
科學辦公室（英語：Office of Science）下屬	伯克利 ALS（英語：Advanced Light Source） MF（英語：Molecular Foundry） NERSC（英語：National Energy Research Scientific Computing Center） JGI 橡樹嶺散裂中子源（英語：Spallation Neutron Source） CNMS（英語：Center for Nanophase Materials Sciences） HFIR（英語：High Flux Isotope Reactor） NCCS（英語：National Center for Computational Sciences）阿爾貢新布朗斯威克（英語：New Brunswick Laboratory）納米尺度材料（英語：Center for Nanoscale Materials）先進光子源 ATLAS（英語：Argonne Tandem Linear Accelerator System）埃姆斯布魯克海文交變梯度同步加速器 CFN（英語：Center for Functional Nanomaterials）國家同步輻射光源（英語：National Synchrotron Light Source）國家同步輻射光源二期（英語：National Synchrotron Light Source II） RHIC 普林斯頓等離子體物理學 NSTX（英語：National Spherical Torus Experiment）斯坦福線形加速器 SSRL（英語：Stanford Synchrotron Radiation Lightsource）西北太平洋 EMSL（英語：Environmental Molecular Sciences Laboratory）費米兆電子伏特加速器傑斐遜
國家核安全局（英語：National Nuclear Security Administration）（NNSA）下屬	利弗莫爾 NARAC（英語：National Atmospheric Release Advisory Center）國家點火設施洛斯阿拉莫斯 DARHTF（英語：Dual-Axis Radiographic Hydrodynamic Test Facility）桑迪亞 Z機
其他美國能源部下屬實驗室	國家能源技術阿爾巴尼（英語：Albany Research Center）愛達荷 RESL（英語：Radiological and Environmental Sciences Laboratory）國家可再生能源薩凡納河 SREL（英語：Savannah River Ecology Laboratory）