Argonne National Laboratory

Argonne National Laboratory (Betreiber: UChicago Argonne LLC)

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RechtsformLLC
Gründung1946
SitzChicago, Lemont, Illinois, USA
LeitungPaul Kearns
Mitarbeiterzahl3836
Umsatz$ 1,2 Milliarden
BrancheKerntechnik, Forschung und Entwicklung, Atomenergie
Websiteanl.gov
Stand: 25. April 2025
Luftbild des Argonne National Laboratory (ANL) aus dem Jahr 2004. Argonne war und ist eine führende US-Großforschungseinrichtung für die Nutzung der Kernenergie.

Das Argonne National Laboratory (ANL), ca. 40 km südwestlich von Chicago (bei Lemont), ist eines der ältesten und größten Atomenergie-Forschungslabors des U.S. Department of Energy (DoE) der Vereinigten Staaten. Argonne ist heute ein multidisziplinäres Großforschungszentrum mit zahlreichen Labors und Einrichtungen. ANL betreibt Forschung und Entwicklung (F&E) in der Kerntechnik und anderen Wissenschaften und Technologien.

Geschichte

Ursprünglich wurden Teile des heutigen Labors während des Zweiten Weltkrieges zur Erforschung und zum Bau der ersten Atombombe im Rahmen des Manhattan-Projekts (eigentlich Manhattan Engineer District) gegründet und erhielten den Codenamen „Site A“. Der Name „Argonne“ geht auf den gleichnamigen Wald in der Umgebung zurück.[1]

An der Universität von Chicago bauten Fermi, Zinn und andere Kerntechnikingenieure den ersten funktionsfähigen Kernreaktor der Welt. Der Chicago Pile-1 wurde am 2. Dezember 1942 kritisch.[2] Am Manhattan-Projekt beteiligt war auch das Metallurgical Laboratory (Met Lab) der University of Chicago, wo durch Seaborg, Cunningham, Werner u. a. das Transuranelement Plutonium in kleinsten Mengen gewonnen und erforscht wurde.[3][4] In der theoretischen Abteilung des ehemaligen Met Lab arbeitete u. a. Eugene Wigner.[5]

Nach dem Zweiten Weltkrieg stand die F&E für friedliche Zwecke im Vordergrund. Argonne gründete dazu die International School of Nuclear Science and Engineering und unterhielt als eine der wenigen Einrichtungen in den USA ein Plutoniumlabor zur Erforschung (Metallurgie) des Kernbrennstoffs für friedliche Zwecke, d. h. für Kernreaktoren zur Energiegewinnung. Auch der Kernbrennstoff Uran wurde erforscht.[6]

Kernkompetenz von Argonne sind die Materialwissenschaften, darunter (historisch) die Kernbrennstoffe.[7] Es wurden (Kern-)materialien[8], Brennelemente und Kernreaktoren (z. B. EBR-I, EBWR[9], der Argonaut class reactor, uvm.)[10] erforscht und erprobt.[11][12]

Der ANL Versuchskernreaktor CP-3 wurde am 15. Mai 1944 kritisch und war ca. 10 Jahre in Betrieb. Es war der weltweit erste Reaktor mit schwerem Wasser (D2O) als Moderator. D2O hat die Eigenschaft, einen extrem kleinen thermischen Wirkungsquerschnitt von 4,6 × 10-4 barn gegenüber leichtem Wasser (H2O) zu haben. Die Diffusionszeit der Neutronen ist daher mit ca. 0,15 s, einem Faktor 700 länger, als bei leichtem Wasser. Ab 1954 wurde der CP-5 in Betrieb genommen. Zur chronologischen Einordnung: In Frankreich wurde erst Ende 1948 der erste Kernreaktor ZOÉ kritisch. Schweres Wasser war in den 1940er Jahren praktisch nicht in größeren Mengen verfügbar.

Grab der Chicago Piles

Nach erfolgreichen Tests wurde der CP-1-Reaktor wieder abgebaut. Das Uran und teilweise auch der nukleare Graphit wurden an andere Laboratorien verteilt. Die nichtnuklearen Überreste des Reaktors wurden unweit (ca. 1 km östlich) vom heutigen Standort des ANL im Wald vergraben. Ein Grabstein des Reaktors befindet sich in der Archer Ave, Willow Springs, IL 60480, wobei die Stelle als sicher (dekontaminiert) freigegeben wurde.[13] Auch die Reste der Reaktoren CP-2 und CP-3 wurden dort entsorgt.

Organisation

Seit seiner Gründung im Jahr 1946 hat die University of Chicago die Leitung der Forschungseinrichtung inne. Sie betrieb das Labor für die U.S. Atomic Energy Commission (AEC), die damalige Leitorganisation für Atomenergie.

Die heutigen Betreiber sind die UChicago Argonne LLC und das U.S. Department of Energy Office of Science. Die Außenstelle Argonne National Laboratory (West) befindet sich auf dem Gelände des Idaho National Laboratory bei Idaho Falls.

Mitarbeiter

Das ANL beschäftigte (Stand 2025) insgesamt 3836 Mitarbeiter.

Finanzen

In dem Geschäftsjahr 2025:

  • Finanzierung: $ 1,2 Milliarden
  • Beschaffung: $ 487 Millionen

Forschung und Entwicklung

Mit Stand 2023 existieren die folgenden Forschungsbereiche (englisch):

  • Advanced Energy Technologies
  • Computing, Environment and Life Sciences
  • Nuclear Technologies and National Security
  • Photon Sciences
  • Physical Sciences and Engineering

Anlagen (Beispiele)

ANL betreibt Forschungseinrichtungen wie,[14]

  • die Synchrotronstrahlungsquelle Advanced Photon Source (APS);
  • das Intense Pulsed Neutron Source (IPNS);
  • das Argonne Tandem Linear Accelerator System (ATLAS).

Datenbanken

ANL betrieb von ca. 1998–2011[15][16] die Datenbank International Nuclear Safety Center (INSC), welche auf Kernreaktorsicherheit und Risikoanalysen spezialisiert war.[17]

Literatur

  • Jack M. Holl: Argonne National Laboratory, 1946-1996. University of Illinois Press, Urbana Chicago 1997, ISBN 978-0-252-02341-5 (englisch, archive.org).
  • Brian R. T. Frost: Nuclear Fuel Elements. Pergamon Press, Oxford 1982 (englisch, archive.org).
  • Brain R. T. Frost (Hrsg.): Nuclear Materials (10A) (= Materials Science and Technology. 10A). VCH, Weinheim 1994, ISBN 3-527-26823-5 (englisch).
  • Brain R. T. Frost (Hrsg.): Nuclear Materials (10B) (= Materials Science and Technology. 10B). VCH, Weinheim 1994, ISBN 3-527-29236-5 (englisch).

Notiz: Brain Frost (1926–2018) war ein britisch-amerikanischer Nuklearexperte[18], der viele Jahre am ANL tätig war. Er ist Autor mehrerer Standardwerke über nukleare und nichtnukleare Materialien. In den Büchern sind viele Beiträge von ANL-Experten zu finden.

Siehe auch

Commons: Argonne National Laboratory – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise

  1. ↑ Our History | Argonne National Laboratory. Abgerufen am 16. Mai 2023 (englisch).
  2. ↑ Enrico Fermi: Experimental Production of a Divergent Chain Reaction. In: American Journal of Physics. Band 20, Nr. 9, 1. Dezember 1952, ISSN 0002-9505, S. 536–558, doi:10.1119/1.1933322 (englisch, aip.org [abgerufen am 26. April 2025]).
  3. ↑ B. B. Cunningham, L. B. Werner: The First Isolation of Plutonium. In: Journal of the American Chemical Society. Band 71, Nr. 5, Mai 1949, ISSN 0002-7863, S. 1521–1528, doi:10.1021/ja01173a001 (englisch, acs.org [abgerufen am 24. April 2025]).
  4. ↑ Glenn T. Seaborg: Plutonium Chemistry. In: ACS Symposium Series (= ACS Symposium Series. Band 216). American Chemical Society, Washington, D.C. 1983, ISBN 978-0-8412-0772-1, Forty Years of Plutonium Chemistry: The Beginnings, doi:10.1021/bk-1983-0216.ch001 (englisch, acs.org [abgerufen am 24. April 2025]).
  5. ↑ E. P. Wigner: Theoretical Physics in the Metallurgical Laboratory of Chicago. In: Journal of Applied Physics. Band 17, Nr. 11, 1. November 1946, ISSN 0021-8979, S. 857–863, doi:10.1063/1.1707653 (englisch, aip.org [abgerufen am 24. April 2025]).
  6. ↑ F.G. Foote: Early uranium metallurgy in Chicago. In: Journal of Nuclear Materials. Band 100, Nr. 1-3, September 1981, S. 26–30, doi:10.1016/0022-3115(81)90515-8 (englisch, elsevier.com [abgerufen am 24. April 2025]).
  7. ↑ A deep dive into plutonium chemistry. ANL, 2. Mai 2024, abgerufen am 24. April 2025 (englisch).
  8. ↑ Brain R. T. Frost: A Brief History of Materials R&D at Argonne National Laboratory from the Met Lab to Circa 1995. ANL, abgerufen am 24. April 2025 (englisch).
  9. ↑ Argonne National Laboratory: The EBWR: Experimental Boiling Water Reactor. Mai 1957, abgerufen am 24. April 2025 (englisch).
  10. ↑ Achievements: Nuclear Reactors designed/built by Argonne National Laboratory. 21. Februar 2019, abgerufen am 16. Mai 2023 (englisch).
  11. ↑ Argonne's Major Nuclear Energy Milestones | Argonne National Laboratory. Abgerufen am 17. Mai 2023 (englisch).
  12. ↑ Argonne's Nuclear Programs. ANL, abgerufen am 24. April 2025 (englisch).
  13. ↑ “Site A” at Red Gate Woods & The World’s First Nuclear Reactor. The Forest Preserve Foundation, 1. Oktober 2013, abgerufen am 24. April 2025 (englisch, The Illinois Department of Public Health concluded in 2002 that the Site A cleanup adequately removed any public health risk the removed materials might have posed in the past. Furthermore, it determined that exposures at Plot M remain at levels well below those that pose a risk to public health. The area surrounding Site A and Plot M continue to undergo annual monitoring and remain safe by all measurements.).
  14. ↑ Research Facilities | Argonne National Laboratory. Abgerufen am 16. Mai 2023 (englisch).
  15. ↑ T. Sofu, H. Ley, R. B. Turski: International Nuclear Safety Center (INSC) database. ANL/RA/SUMM-92327; CONF-970607-33-Summ. Argonne National Lab. (ANL), Argonne, IL (United States), 1. August 1997 (englisch, osti.gov [abgerufen am 16. Mai 2023]).
  16. ↑ J. K. Fink, T. Sofu, H. Ley: International Nuclear Safety Center Database on Thermophysical Properties of Reactor Materials. In: International Journal of Thermophysics. Band 20, Nr. 1, 1999, S. 279–287, doi:10.1023/A:1021463121533 (englisch, springer.com [abgerufen am 16. Mai 2023]).
  17. ↑ INSC: Home Page. 16. März 2011, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 16. März 2011; abgerufen am 16. Mai 2023.
  18. ↑ Obituary for Brian R.T. Frost at Hultgren Funeral Home, Wheaton. Abgerufen am 25. April 2025 (englisch).

Koordinaten: 41° 42′ 33″ N, 87° 58′ 55,2″ W

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Aerial view of Argonne's Illinois site - This view, from almost a mile in the air, shows part of Argonne National Laboratory's Illinois site. The site, about 25 miles southwest of Chicago, comprises about 1,500 wooded acres. Argonne National Laboratory photo.
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Courtesy <a href="http://www.anl.gov/" rel="nofollow">Argonne National Laboratory.</a>

Neg. No. 1-40