撰稿|小曦
“小男孩”是誰(shuí)？只有對(duì)世界現(xiàn)代史有所了解的人才知道，“小男孩”是二戰(zhàn)期間美軍實(shí)戰(zhàn)使用的第一顆原子彈（1945年8月6日投在日本長(zhǎng)崎上空），投在長(zhǎng)崎上空三天后，日本。第二顆原子彈被命名為“胖子”。 “小男孩”和“胖子”徹底削弱了依然囂張的日軍，日本天皇無(wú)奈于1945年8月15日宣布投降。
美軍在日本廣島上空投下原子彈“小男孩”（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
“小男孩”的出生地在哪里？這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)高層機(jī)密。 70多年過(guò)去了，那個(gè)神秘的地方如今又發(fā)生了什么？
曼哈頓計(jì)劃
1939年初，一些因世界大戰(zhàn)而流亡美國(guó)的科學(xué)家得知納粹德國(guó)正在研制原子彈。他們擔(dān)心世界上可能發(fā)生巨大的核災(zāi)難。他們認(rèn)為物理學(xué)家小資料，防止災(zāi)難的唯一方法就是在納粹德國(guó)之前制造出原子彈。一封由著名物理學(xué)家阿爾伯特·愛(ài)因斯坦 ( ) 簽署的信件原本打算轉(zhuǎn)交給時(shí)任美國(guó)總統(tǒng)富蘭克林·羅斯福 ( ) ( )。這封信談到了用鈾制造原子彈的可行性。納粹德國(guó)也開(kāi)始了類(lèi)似的研究。講述了原子彈的巨大威力以及研制原子彈的重要性。建議羅斯福總統(tǒng)盡快安排人力、物力投入研究制造原子彈。
1939年8月2日愛(ài)因斯坦提交給羅斯福總統(tǒng)的信（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
1939年8月2日物理學(xué)家小資料，愛(ài)因斯坦將這封信交給了羅斯福總統(tǒng)的科學(xué)顧問(wèn)亞歷山大·薩克斯博士（Sachs）。然而，直到10月11日，薩克斯才找到與羅斯福總統(tǒng)會(huì)面的機(jī)會(huì)留學(xué)之路，并遞交了這封信。他懇求羅斯福總統(tǒng)充分重視科學(xué)家們的建議。羅斯福總統(tǒng)最終召集了他的軍事顧問(wèn)、陸軍少將埃德溫·馬丁·沃森來(lái)討論此事。
在羅斯福總統(tǒng)的指示下，美國(guó)于1939年10月12日成立了“鈾咨詢(xún)委員會(huì)”，負(fù)責(zé)對(duì)利用核裂變效應(yīng)制造核武器進(jìn)行可行性研究。 1941年12月6日，一項(xiàng)研制原子彈的絕密計(jì)劃得到羅斯福總統(tǒng)的正式批準(zhǔn)。該計(jì)劃旨在將近年來(lái)取得的相關(guān)研究成果與發(fā)展核武器和利用核能的目標(biāo)結(jié)合起來(lái)，從而在納粹德國(guó)之前造出原子彈，就是盡快為美軍提供原子彈武器。這個(gè)計(jì)劃后來(lái)被稱(chēng)為“曼哈頓計(jì)劃（）”。由于當(dāng)時(shí)技術(shù)上無(wú)法確定制造原子彈所需的鈾235的三種裂變方法中哪一種最有效，因此必須同時(shí)開(kāi)發(fā)幾種方法，這使得整個(gè)“曼哈頓計(jì)劃”非常困難。規(guī)模大。
克林頓實(shí)驗(yàn)室
由于保密程度很高，曼哈頓計(jì)劃相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室和工廠都建在偏遠(yuǎn)、隱蔽的地點(diǎn)。作為“曼哈頓計(jì)劃”的一部分，1943年2月在田納西州諾克斯維爾以西約30公里處的黑橡樹(shù)嶺山谷（Black Oak Ridge）附近建立了一個(gè)秘密實(shí)驗(yàn)室（用于大規(guī)模分離和制造原子彈） ，美國(guó)。需要鈾并嘗試生產(chǎn)具有更大裂變能力的钚）。該實(shí)驗(yàn)室最初被稱(chēng)為“克林頓實(shí)驗(yàn)室（）”，因?yàn)椴贿h(yuǎn)處有一個(gè)叫“克林頓（）”的小鎮(zhèn)。當(dāng)時(shí)在地圖上很難找到這個(gè)地方。
克林頓實(shí)驗(yàn)室（黑橡樹(shù)嶺山谷）位置示意圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
克林頓實(shí)驗(yàn)室鳥(niǎo)瞰圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
“克林頓實(shí)驗(yàn)室”召集了數(shù)千名科學(xué)家、工程師和工作人員，在那里建造了三座大型核設(shè)施：鈾235濃縮設(shè)施（代號(hào)“Y-12”）和更經(jīng)濟(jì)的超大型核設(shè)施鈾235電磁分離設(shè)施（代號(hào)“K-25”）、將鈾轉(zhuǎn)化為钚的石墨原子反應(yīng)堆（代號(hào)“X-10”）。
鈾濃縮設(shè)施K-25外景（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
電磁鈾分離設(shè)施Y-12外觀圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
鈾制钚設(shè)施X-10反應(yīng)堆的外觀（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
“曼哈頓計(jì)劃”進(jìn)展順利，生產(chǎn)出了三顆原子彈，分別是“小玩意”、“男孩”和“胖子”。這個(gè)“小玩意”于1945年7月16日用于人類(lèi)歷史上第一次核試驗(yàn)。“小男孩”于1945年8月6日被美軍飛機(jī)在日本長(zhǎng)崎上空投下，并首次投入實(shí)戰(zhàn)，而三天后，“胖子”在日本長(zhǎng)崎上空墜落。
鈾基原子彈“小男孩”的誕生地就是當(dāng)時(shí)神秘的“克林頓實(shí)驗(yàn)室”（“胖子”的誕生地并不在這里）。
《小男孩》（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
隨著二戰(zhàn)的結(jié)束，“曼哈頓計(jì)劃”完成了預(yù)定的使命。 1947年1月1日，新成立的美國(guó)原子能委員會(huì)（US，AEC）接管了與“曼哈頓計(jì)劃”相關(guān)設(shè)施的管理。 “克林頓實(shí)驗(yàn)室”更名為“克林頓國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ ）”，并于1948年2月1日正式命名為“橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge，ORNL）”。 1974年底，國(guó)會(huì)將該實(shí)驗(yàn)室更名為霍利菲爾德國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ ）。 1975年底，國(guó)會(huì)決定恢復(fù)該實(shí)驗(yàn)室的名稱(chēng)為“橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室”。
“國(guó)家實(shí)驗(yàn)室”的命名寓意新形勢(shì)下，原核武器研究機(jī)構(gòu)要致力于和平核能研究。這也意味著該實(shí)驗(yàn)室的研究領(lǐng)域不僅限于基礎(chǔ)科學(xué)研究，還涉及國(guó)家研究。能源、環(huán)境、國(guó)防、技術(shù)轉(zhuǎn)化等方面。
到20世紀(jì)50年代和1960年代，橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室已發(fā)展成為從事核能、物理和生命科學(xué)相關(guān)研究的國(guó)際中心。 20世紀(jì)70年代美國(guó)能源部成立后，ORNL的研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。 ORNL的使命是進(jìn)行基礎(chǔ)和應(yīng)用研究與開(kāi)發(fā)，提供科學(xué)知識(shí)和技術(shù)創(chuàng)新來(lái)解決復(fù)雜問(wèn)題，增強(qiáng)美國(guó)在重大科學(xué)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)地位，增加清潔能源的可用性，恢復(fù)和保護(hù)環(huán)境，并為國(guó)家安全做出貢獻(xiàn)。
ORNL位置圖（圖片來(lái)自）
ORNL鳥(niǎo)瞰圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
ORNL入口處的指示牌（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
主要研發(fā)設(shè)施
橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室擁有眾多重要的科學(xué)研究設(shè)施。一系列現(xiàn)代化研究設(shè)施的建設(shè)，為橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展前沿研究創(chuàng)造了更多可能性。橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室重新定位關(guān)系未來(lái)發(fā)展的重大科學(xué)任務(wù)，組織跨領(lǐng)域、跨學(xué)科的研發(fā)活動(dòng)。涉及的研究領(lǐng)域有：先進(jìn)計(jì)算、先進(jìn)材料、生物系統(tǒng)、能源科學(xué)、納米技術(shù)、國(guó)家安全、中子科學(xué)、研究設(shè)施等相關(guān)領(lǐng)域。這些研究設(shè)施不僅為實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家和工程師服務(wù)，還向美國(guó)其他國(guó)家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)、工業(yè)界和國(guó)外研究機(jī)構(gòu)的研究人員開(kāi)放。
01
BTRIC建筑技術(shù)研究與集成中心
建筑技術(shù)研究與集成中心（BTRIC）是美國(guó)能源部指定的用戶機(jī)構(gòu)，其研究重點(diǎn)是建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、設(shè)備、建筑系統(tǒng)集成、能源存儲(chǔ)以及建筑與電網(wǎng)交互、傳感器、交互控制、和數(shù)據(jù)。建模和仿真可提高住宅和商業(yè)建筑的能源效率和環(huán)境兼容性。
BTRIC，建筑技術(shù)研究與集成中心示意圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
02
碳纖維技術(shù)設(shè)施CFTF
碳纖維技術(shù)設(shè)施CFTF（Fiber）是美國(guó)能源部指定的用戶設(shè)施。 CFTF 提供了一個(gè)平臺(tái)，用于識(shí)別高潛力、低成本的原材料，包括紡織品、木質(zhì)素、聚合物和碳?xì)浠衔锴绑w。 CFTF正在開(kāi)發(fā)碳纖維材料的最佳機(jī)械性能，重點(diǎn)關(guān)注結(jié)構(gòu)性能和工藝優(yōu)化。
碳纖維技術(shù)設(shè)施CFTF示意圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
03
納米材料科學(xué)中心 CNMS
納米材料科學(xué)中心 (CNMS) 為美國(guó)和國(guó)際用戶提供最先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，用于廣泛的納米科學(xué)研究。
納米材料科學(xué)中心CNMS大樓（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
04
結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)中心 CSMB
結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)中心（CSMB）致力于先進(jìn)的儀器和方法，用于確定生物大分子及其組分的三維結(jié)構(gòu)，以及層次結(jié)構(gòu)和仿生系統(tǒng)。
結(jié)構(gòu)分子生物學(xué)中心CSMB的生物小角中子散射儀（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
05
高通量同位素反應(yīng)堆 HFIR
高通量同位素反應(yīng)堆 (HFIR) 是一個(gè)多用途同位素生產(chǎn)和測(cè)試反應(yīng)堆，運(yùn)行功率為 85 兆瓦。它是美國(guó)最強(qiáng)大的反應(yīng)堆中子源。高頻紅外產(chǎn)生的熱中子和冷中子用于物理、化學(xué)、材料科學(xué)、工程和生物學(xué)的研究。每年有 500 多名研究人員利用強(qiáng)中子通量、恒定功率密度和恒定長(zhǎng)度燃料循環(huán)對(duì)凝聚態(tài)物質(zhì)的基本特性進(jìn)行中子散射研究。
高通量同位素反應(yīng)堆HFIR鳥(niǎo)瞰圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
06
制造示范設(shè)施MDF
制造示范設(shè)施 (MDF) 是美國(guó)能源部指定的用戶設(shè)施。 MDF發(fā)揮綜合優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)先進(jìn)制造新材料、軟件和系統(tǒng)發(fā)展。從粘合劑噴射到3D斷層掃描，再到現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，MDF進(jìn)行材料建模和仿真演示，將材料特性與現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程監(jiān)控緊密聯(lián)系起來(lái)，幫助企業(yè)采用新的生產(chǎn)技術(shù)。有效利用國(guó)內(nèi)能源資源，支持清潔能源產(chǎn)品生產(chǎn)，促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展。
MDF制造示范設(shè)施示意圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
07
國(guó)家交通研究中心NTRC
國(guó)家交通研究中心（NTRC）是美國(guó)能源部指定的用戶設(shè)施，其研究重點(diǎn)是先進(jìn)的儲(chǔ)能和電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括快速有線和無(wú)線充電、適用于惡劣環(huán)境的輕質(zhì)材料和多材料結(jié)構(gòu)、先進(jìn)的內(nèi)部?jī)?nèi)燃機(jī)和替代生物燃料、數(shù)據(jù)科學(xué)分析和車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)安全、車(chē)輛系統(tǒng)集成和智能移動(dòng)系統(tǒng)等。
國(guó)家交通研究中心NTRC示意圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
08
領(lǐng)先計(jì)算設(shè)施 OLCF
領(lǐng)先計(jì)算設(shè)施OLCF（Oak Ridge）定位于保持國(guó)際高性能計(jì)算的前沿，為政府、學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的研究人員提供高性能開(kāi)放計(jì)算資源，以幫助生物學(xué)、化學(xué)、地震學(xué)和工程學(xué)。能源和許多其他領(lǐng)域的研究人員解決了最具挑戰(zhàn)性的計(jì)算問(wèn)題。
OLCF的計(jì)算系統(tǒng)（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
09
散裂中子源 SNS
散裂中子源 SNS ( ) 是一種基于加速器的中子源，可提供世界上最強(qiáng)大的脈沖中子束。來(lái)自世界各地的研究人員可以將該設(shè)備用于能源、通信、制造和運(yùn)輸。 、新技術(shù)、信息技術(shù)、生物技術(shù)和健康材料科學(xué)的研究。 SNS由美國(guó)能源部六個(gè)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室共同建設(shè)：前端系統(tǒng)（Front End）由勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，積聚環(huán)（Ring）由布魯克海文國(guó)家實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，直線加速器（Linac）由洛斯阿拉莫斯開(kāi)發(fā)。它由莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和杰斐遜實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)，靶材 ( ) 由 ORNL 開(kāi)發(fā)，儀器系統(tǒng) ( ) 由阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和 ORNL 開(kāi)發(fā)。
散裂中子源SNS鳥(niǎo)瞰圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
散裂中子源SNS系統(tǒng)布局示意圖（圖片來(lái)自網(wǎng)絡(luò)）
結(jié)論
經(jīng)過(guò)幾十年的變遷，神秘“小男孩”的誕生地，從地圖上找不到的克林頓實(shí)驗(yàn)室，發(fā)展成為舉世聞名的美國(guó)最大的多功能科學(xué)實(shí)驗(yàn)室和大型綜合研究實(shí)驗(yàn)室能源部。基地 - 美國(guó) ORNL 橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室。
ORNL目前擁有5800多名員工（包括100多個(gè)學(xué)科的科學(xué)家和工程師），每年接待超過(guò)3200名用戶和訪問(wèn)科學(xué)家，年度預(yù)算約為24億美元。通過(guò)具有世界影響力的研究，ORNL充分發(fā)揮廣泛合作的優(yōu)勢(shì)，取得了多項(xiàng)重要科學(xué)發(fā)現(xiàn)和技術(shù)突破，為美國(guó)和世界科學(xué)發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。
參考文獻(xiàn)1.； 2. 75 年前，美國(guó)如何在橡樹(shù)嶺的一座“城市”制造原子彈
3.橡樹(shù)嶺（K-25、Y-12、X-10）
4. 的
，美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室