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国外重点实验室掠影︱美国橡树岭国家实验室(ORNL)

时间:2023-12-06 04:51:36          来源:开云体育入口

商品简介

  大科学装置和国家实验室,往往是一个国家科研实力的具体象征。随着我们国家创新型国家的推进,不少地方都在探索建设国家实验室。本期继续介绍国外拥有大科学装置的著名实验室。

  美国橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory,ORNL)位于田纳西州诺克斯维尔以西30公里处的克林顿小镇,1943年2月开始建设,是美国能源部所属最大的科学和能源研究实验室,主要任务是作为曼哈顿计划的一部分从事核武器研发。20世纪50、60年代,ORNL主要是做核能、物理及生命科学的相关研究;70年代成立能源部后,研究计划扩展至能源的产生、传输和保存领域;目前的定位是通过开展基础和应用项目研发,提供知识和技术上的创新方法,以增强美国在主要科学领域里的领头羊、提高洁净能源的利用率、恢复和保护自然环境,以及为国家安全作贡献。ORNL在许多科学领域都处于国际领头羊,主要研究领域包括:中子科学、能源、高性能计算、复杂生物系统、先进材料和国家安全。

  橡树岭国家实验室拥有的大科学装置最重要的包含:等时性回旋加速器、直线加速器脉冲中子源、散裂中子源,高通量同位素反应堆、放射性离子束装置、大尺度气候模拟器和“顶点”超级计算机等。其中最为知名的当属散裂中子源 (Spallation Neutron Source,SNS)(图2)。SNS是以加速器为基础的中子源,占地30英亩,耗资14.117亿美元,历经10 年于2006年6月竣工。由能源部6个国家实验室共同建造,包括:阿贡国家实验室、劳伦斯伯克利国家实验室、布鲁克海文国家实验室、托马斯杰斐逊国家加速器设施、洛斯阿拉莫斯国家实验室和ORNL。它能提供世界上最强的脉冲中子束流,用于科学研究和工业发展。2018年6月8日,ORNL宣称由其研发、IBM公司负责制造的超级计算机“顶点”(Summit),浮点运算速度峰值可达20亿亿次/秒,接近“神威·太湖之光”超级计算机的两倍,能为AI和科学发现的整合提供前所未有的机会。

  2017年,ORNL拥有雇员4628人,其中直接参与研究的科学家和工程师达3000人。此外,还接待了3000名客座(为期2周或更长时间)研究人员参与实验室工作,其中约25%来自工业部门。

  橡树岭国家实验室主要依赖联邦政府政的经费支持,2014财年实验室全部研发支出为12.93亿美金,其中,12.58亿美元来自联邦政府,65.1万美元来自州政府及地方政府,1631.6万美元来自商业组织,225.4万美元来自非盈利机构,其他资助1559万美元。

  而联邦经费又主要来自于美国能源部和国家核安全管理局,如2015财年实验室运行成本14.12亿美元(图3),其中81%来自能源部和国家核安全管理局(11.45亿美元),另有15%来自战略伙伴项目(SPP)(2.12亿美元)。

  橡树岭国家实验室隶属于美国能源部,由科学办公室负责监督管理,采用“政府所有—合同经营”(government-owened,contractor-operated,GOCO)管理模式。能源部通过签订合同等方式委托成立于2000年的田纳西大学-投资基金有限责任公司(UT-Battel-le,LLC)负责管理,田纳西大学和信托基金各持公司一半股份。能源部只负责为实验室做目标制定、监督和评估,对实验室的具体运作一般不作干预。

  橡树岭国家实验室现任主任为Thomas Zacharia,是一位印度裔美国计算机科学家,下设两名副主任,分别分管科技和运行。他们共同领导着分别主管计算科学、能源与环境科学、中子科学、核科学、物理科学和全球安全的六位实验室主任,以及两名分别负责百万兆级超级计算项目和美国国际热核聚变反应堆计划项目的项目主管。

  美国国家实验室普遍采取绩效预算的管理办法。首先由资助单位派驻监管国家实验室的驻地办公室征集制定各实验室的总预算,然后由资助单位提交美国国会审议。国会审议通过后,由资助单位和运营单位将预算资金具体分配到各个国家实验室。每个预算周期(三年)结束后,由国会委托美国审计署对国家实验室的绩效进行外部评估,并根据评估结果确定下个预算周期中绩效拨款的额度。

  具体来讲,美国能源部下设实验室评估委员会,负责对实验室的研究工作、研究方向与能源部发展规划的相关性、投入与产出比率等做评估。每年,能源部总部提出对应的项目目标和运作目标的战略方向,能源部的地区办公室与实验室共同讨论为此需取得的全年成绩标准和考核办法。在此基础上,由实验室通过自评和同行评议系统验证自己的成果,能源部则根据一系列复杂而严格的年度考核办法对实验室的成果进行考评。该评估以绩效目标为导向,并以此推动国家实验室效能的发挥。政府的绩效评估有着较为完善的目标和指标体系,评估的绩效目标一般都围绕科学技术和实验室的自身运作管理两方面建立。

  张永旭,博士,主要是做纳米材料和光电功能材料研究,现任职于上海科学院直属上海市纳米科技与产业发展促进中心。

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