撰稿|小曦
“小男孩”是誰？只有對世界現(xiàn)代史有所了解的人才知道，“小男孩”是二戰(zhàn)期間美軍實戰(zhàn)使用的第一顆原子彈（1945年8月6日投在日本長崎上空），投在長崎上空三天后，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”（圖片來自網絡）
“小男孩”的出生地在哪里？這在當時是一個高層機密。 70多年過去了，那個神秘的地方如今又發(fā)生了什么？
曼哈頓計劃
1939年初，一些因世界大戰(zhàn)而流亡美國的科學家得知納粹德國正在研制原子彈。他們擔心世界上可能發(fā)生巨大的核災難。他們認為物理學家小資料，防止災難的唯一方法就是在納粹德國之前制造出原子彈。一封由著名物理學家阿爾伯特·愛因斯坦 ( ) 簽署的信件原本打算轉交給時任美國總統(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。納粹德國也開始了類似的研究。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?？偨y(tǒng)盡快安排人力、物力投入研究制造原子彈。
1939年8月2日愛因斯坦提交給羅斯福總統(tǒng)的信（圖片來自網絡）
1939年8月2日物理學家小資料，愛因斯坦將這封信交給了羅斯福總統(tǒng)的科學顧問亞歷山大·薩克斯博士（Sachs）。然而，直到10月11日，薩克斯才找到與羅斯?？偨y(tǒng)會面的機會留學之路，并遞交了這封信。他懇求羅斯福總統(tǒng)充分重視科學家們的建議。羅斯福總統(tǒng)最終召集了他的軍事顧問、陸軍少將埃德溫·馬丁·沃森來討論此事。
在羅斯福總統(tǒng)的指示下，美國于1939年10月12日成立了“鈾咨詢委員會”，負責對利用核裂變效應制造核武器進行可行性研究。 1941年12月6日，一項研制原子彈的絕密計劃得到羅斯福總統(tǒng)的正式批準。該計劃旨在將近年來取得的相關研究成果與發(fā)展核武器和利用核能的目標結合起來，從而在納粹德國之前造出原子彈，就是盡快為美軍提供原子彈武器。這個計劃后來被稱為“曼哈頓計劃（）”。由于當時技術上無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，因此必須同時開發(fā)幾種方法，這使得整個“曼哈頓計劃”非常困難。規(guī)模大。
克林頓實驗室
由于保密程度很高，曼哈頓計劃相關的實驗室和工廠都建在偏遠、隱蔽的地點。作為“曼哈頓計劃”的一部分，1943年2月在田納西州諾克斯維爾以西約30公里處的黑橡樹嶺山谷（Black Oak Ridge）附近建立了一個秘密實驗室（用于大規(guī)模分離和制造原子彈） ，美國。需要鈾并嘗試生產具有更大裂變能力的钚）。該實驗室最初被稱為“克林頓實驗室（）”，因為不遠處有一個叫“克林頓（）”的小鎮(zhèn)。當時在地圖上很難找到這個地方。
克林頓實驗室（黑橡樹嶺山谷）位置示意圖（圖片來自網絡）
克林頓實驗室鳥瞰圖（圖片來自網絡）
“克林頓實驗室”召集了數(shù)千名科學家、工程師和工作人員，在那里建造了三座大型核設施：鈾235濃縮設施（代號“Y-12”）和更經濟的超大型核設施鈾235電磁分離設施（代號“K-25”）、將鈾轉化為钚的石墨原子反應堆（代號“X-10”）。
鈾濃縮設施K-25外景（圖片來自網絡）
電磁鈾分離設施Y-12外觀圖（圖片來自網絡）
鈾制钚設施X-10反應堆的外觀（圖片來自網絡）
“曼哈頓計劃”進展順利，生產出了三顆原子彈，分別是“小玩意”、“男孩”和“胖子”。這個“小玩意”于1945年7月16日用于人類歷史上第一次核試驗?！靶∧泻ⅰ庇?945年8月6日被美軍飛機在日本長崎上空投下，并首次投入實戰(zhàn)，而三天后，“胖子”在日本長崎上空墜落。
鈾基原子彈“小男孩”的誕生地就是當時神秘的“克林頓實驗室”（“胖子”的誕生地并不在這里）。
《小男孩》（圖片來自網絡）
橡樹嶺國家實驗室
隨著二戰(zhàn)的結束，“曼哈頓計劃”完成了預定的使命。 1947年1月1日，新成立的美國原子能委員會（US，AEC）接管了與“曼哈頓計劃”相關設施的管理。 “克林頓實驗室”更名為“克林頓國家實驗室（ ）”，并于1948年2月1日正式命名為“橡樹嶺國家實驗室（Oak Ridge，ORNL）”。 1974年底，國會將該實驗室更名為霍利菲爾德國家實驗室（ ）。 1975年底，國會決定恢復該實驗室的名稱為“橡樹嶺國家實驗室”。
“國家實驗室”的命名寓意新形勢下，原核武器研究機構要致力于和平核能研究。這也意味著該實驗室的研究領域不僅限于基礎科學研究，還涉及國家研究。能源、環(huán)境、國防、技術轉化等方面。
到20世紀50年代和1960年代，橡樹嶺國家實驗室已發(fā)展成為從事核能、物理和生命科學相關研究的國際中心。 20世紀70年代美國能源部成立后，ORNL的研究領域不斷擴大。 ORNL的使命是進行基礎和應用研究與開發(fā)，提供科學知識和技術創(chuàng)新來解決復雜問題，增強美國在重大科學領域的領導地位，增加清潔能源的可用性，恢復和保護環(huán)境，并為國家安全做出貢獻。
ORNL位置圖（圖片來自）
ORNL鳥瞰圖（圖片來自網絡）
ORNL入口處的指示牌（圖片來自網絡）
主要研發(fā)設施
橡樹嶺國家實驗室擁有眾多重要的科學研究設施。一系列現(xiàn)代化研究設施的建設，為橡樹嶺國家實驗室開展前沿研究創(chuàng)造了更多可能性。橡樹嶺國家實驗室重新定位關系未來發(fā)展的重大科學任務，組織跨領域、跨學科的研發(fā)活動。涉及的研究領域有：先進計算、先進材料、生物系統(tǒng)、能源科學、納米技術、國家安全、中子科學、研究設施等相關領域。這些研究設施不僅為實驗室的科學家和工程師服務，還向美國其他國家實驗室、大學、工業(yè)界和國外研究機構的研究人員開放。
01
BTRIC建筑技術研究與集成中心
建筑技術研究與集成中心（BTRIC）是美國能源部指定的用戶機構，其研究重點是建筑圍護結構、設備、建筑系統(tǒng)集成、能源存儲以及建筑與電網交互、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，建筑技術研究與集成中心示意圖（圖片來自網絡）
02
碳纖維技術設施CFTF
碳纖維技術設施CFTF（Fiber）是美國能源部指定的用戶設施。 CFTF 提供了一個平臺，用于識別高潛力、低成本的原材料，包括紡織品、木質素、聚合物和碳氫化合物前體。 CFTF正在開發(fā)碳纖維材料的最佳機械性能，重點關注結構性能和工藝優(yōu)化。
碳纖維技術設施CFTF示意圖（圖片來自網絡）
03
納米材料科學中心 CNMS
納米材料科學中心 (CNMS) 為美國和國際用戶提供最先進的實驗設備，用于廣泛的納米科學研究。
納米材料科學中心CNMS大樓（圖片來自網絡）
04
結構分子生物學中心 CSMB
結構分子生物學中心（CSMB）致力于先進的儀器和方法，用于確定生物大分子及其組分的三維結構，以及層次結構和仿生系統(tǒng)。
結構分子生物學中心CSMB的生物小角中子散射儀（圖片來自網絡）
05
高通量同位素反應堆 HFIR
高通量同位素反應堆 (HFIR) 是一個多用途同位素生產和測試反應堆，運行功率為 85 兆瓦。它是美國最強大的反應堆中子源。高頻紅外產生的熱中子和冷中子用于物理、化學、材料科學、工程和生物學的研究。每年有 500 多名研究人員利用強中子通量、恒定功率密度和恒定長度燃料循環(huán)對凝聚態(tài)物質的基本特性進行中子散射研究。
高通量同位素反應堆HFIR鳥瞰圖（圖片來自網絡）
06
制造示范設施MDF
制造示范設施 (MDF) 是美國能源部指定的用戶設施。 MDF發(fā)揮綜合優(yōu)勢，推動先進制造新材料、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)場監(jiān)控，MDF進行材料建模和仿真演示，將材料特性與現(xiàn)場過程監(jiān)控緊密聯(lián)系起來，幫助企業(yè)采用新的生產技術。有效利用國內能源資源，支持清潔能源產品生產，促進國民經濟發(fā)展。
MDF制造示范設施示意圖（圖片來自網絡）
07
國家交通研究中心NTRC
國家交通研究中心（NTRC）是美國能源部指定的用戶設施，其研究重點是先進的儲能和電力驅動系統(tǒng)，包括快速有線和無線充電、適用于惡劣環(huán)境的輕質材料和多材料結構、先進的內部內燃機和替代生物燃料、數(shù)據(jù)科學分析和車輛網絡安全、車輛系統(tǒng)集成和智能移動系統(tǒng)等。
國家交通研究中心NTRC示意圖（圖片來自網絡）
08
領先計算設施 OLCF
領先計算設施OLCF（Oak Ridge）定位于保持國際高性能計算的前沿，為政府、學術界和工業(yè)界的研究人員提供高性能開放計算資源，以幫助生物學、化學、地震學和工程學。能源和許多其他領域的研究人員解決了最具挑戰(zhàn)性的計算問題。
OLCF的計算系統(tǒng)（圖片來自網絡）
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，可提供世界上最強大的脈沖中子束。來自世界各地的研究人員可以將該設備用于能源、通信、制造和運輸。 、新技術、信息技術、生物技術和健康材料科學的研究。 SNS由美國能源部六個國家實驗室共同建設：前端系統(tǒng)（Front End）由勞倫斯伯克利國家實驗室開發(fā)，積聚環(huán)（Ring）由布魯克海文國家實驗室開發(fā)，直線加速器（Linac）由洛斯阿拉莫斯開發(fā)。它由莫斯國家實驗室和杰斐遜實驗室開發(fā)，靶材 ( ) 由 ORNL 開發(fā)，儀器系統(tǒng) ( ) 由阿貢國家實驗室和 ORNL 開發(fā)。
散裂中子源SNS鳥瞰圖（圖片來自網絡）
散裂中子源SNS系統(tǒng)布局示意圖（圖片來自網絡）
結論
經過幾十年的變遷，神秘“小男孩”的誕生地，從地圖上找不到的克林頓實驗室，發(fā)展成為舉世聞名的美國最大的多功能科學實驗室和大型綜合研究實驗室能源部。基地 - 美國 ORNL 橡樹嶺國家實驗室。
ORNL目前擁有5800多名員工（包括100多個學科的科學家和工程師），每年接待超過3200名用戶和訪問科學家，年度預算約為24億美元。通過具有世界影響力的研究，ORNL充分發(fā)揮廣泛合作的優(yōu)勢，取得了多項重要科學發(fā)現(xiàn)和技術突破，為美國和世界科學發(fā)展做出了突出貢獻。
參考文獻1.； 2. 75 年前，美國如何在橡樹嶺的一座“城市”制造原子彈
3.橡樹嶺（K-25、Y-12、X-10）
4. 的
，美國橡樹嶺國家實驗室