Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ

Το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ (Lawrence Livermore National Laboratory, LLNL) είναι ομοσπονδιακό ερευνητικό κέντρο επιστήμης και τεχνολογίας των ΗΠΑ που βρίσκεται στην πόλη Λίβερμορ, στην Καλιφόρνια. Ιδρύθηκε από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας το 1952 και χρηματοδοτείται κυρίως από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ, ενώ διοικείται από μία σύμπραξη του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας, τριών εταιρειών και του Battelle Memorial Institute σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο Texas A&M. Το 2012 το συνθετικό υπερουράνιο στοιχείο της ύλης λιβερμόριο (ατομ. αριθμός 116) πήρε το όνομά του προς τιμή του εργαστηρίου αυτού.

Οι εγκαταστάσεις του κέντρου απλώνονται σε μία έκταση ενός τετραγωνικού μιλίου (2600 στρεμμάτων) στην ανατολική άκρη της πόλεως. Επίσης έχει μία απομακρυσμένη τοποθεσία πειραματικών δοκιμών εκτάσεως 28 χιλιάδων στρεμμάτων, γνωστή ως «Site 300», περίπου 24 χιλιόμετρα στα νοτιοανατολικά. Το LLNL έχει ετήσιο προϋπολογισμό ύψους 1,5 δισεκατομμυρίου δολαρίων και απασχολεί περί τους 5.800 εργαζόμενους.

Ιστορία
Το LLNL ιδρύθηκε το 1952 ως «Εργαστήριο Ακτινοβολίας του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας στο Λίβερμορ» (University of California Radiation Laboratory at Livermore). Οι ιδρυτές του αποσκοπούσαν στο να προωθήσουν την καινοτομία και να συναγωνιστούν το εργαστήριο σχεδιασμού πυρηνικών όπλων στο Εθνικό Εργαστήριο του Λος Άλαμος. Συνιδρυτές του νέου εργαστηρίου θεωρούνται οι πυρηνικοί επιστήμονες Έντουαρντ Τέλερ και Έρνεστ Λώρενς.

Το εργαστήριο του Λίβερμορ εγκαταστάθηκε σε μια πρώην αεροπορική βάση του Πολεμικού Ναυτικού του Β΄ Παγκόσμιου Πολέμου. Γίνονταν ήδη εκεί πειράματα του κυρίως εργαστηρίου του Μπέρκλεϋ που απαιτούσαν περισσότερο χώρο, μεταξύ των οποίων ένα από τα πρώτα μαγνητικού περιορισμού για την ελεγχόμενη πυρηνική σύντηξησ. Περίπου μισή ώρα με το αυτοκίνητο νοτιοανατολικά του Μπέρκλεϋ, η νέα τοποθεσία παρείχε επιπλέον πολύ μεγαλύτερη ασφάλεια για απόρρητα προγράμματα από όση παρείχε μία αστική πανεπιστημιόπολη.

Ο Λώρενς έπεισε έναν 32χρονο πρώην μεταπτυχιακό φοιτητή του, τον Χέρμπερτ Γιορκ, να γίνει διευθυντής του Εργαστηρίου στο Λίβερμορ. Τα πρώτα κύρια προγράμματά του ήταν τα εξής τέσσερα: Το Πρόγραμμα Σέργουντ (πυρηνική σύντηξη), το Πρόγραμμα Whitney (σχεδιασμός πυρηνικών όπλων), το πρόγραμμα πειραμάτων για τον έλεγχο πυρηνικών όπλων και ένα πρόγραμμα βασικής έρευνας στη φυσική. Η προσέγγιση ήταν να διερευνώνται δύσκολα προβλήματα με φυσικούς, μηχανικούς, χημικούς και επιστήμονες των υπολογιστών που εργάζονταν μαζί σε διεπιστημονικές ομάδες. Λιγότερο από έναν μήνα μετά τον θάνατο του Λώρενς, τον Αύγουστο του 1958, το συμβούλιο ιδρύματος του πανεπιστημίου ονόμασε αμφότερα τα πυρηνικά του εργαστήρια προς τιμή του «Εργαστήριο Ακτινοβολίας Λώρενς».

Το εργαστήριο στο Λίβερμορ έγινε ανεξάρτητο διοικητικά από το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Μπέρκλεϋ το 1971. Μέχρι και σήμερα σε επίσημα έγγραφα και καταγραφές το εργαστήριο του Μπέρκλεϋ αναφέρεται ως «Site 100» («Τοποθεσία 100»), το εργαστήριο στο Λίβερμορ ως «Site 200» και η απομακρυσμένη τοποθεσία πειραματικών δοκιμών του LLNL ως «Site 300».

Το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ τιμήθηκε το 2012 με την ονοματοδότηση του χημικού στοιχείου της ύλης λιβερμόριου προς τιμή του.

Στις 14 Μαρτίου 2011 ο δήμος του Λίβερμορ επεξέτεινε τα όρια της πόλεως ώστε να συμπεριλαμβάνουν το LLNL με ομόφωνη ψήφο του δημοτικού συμβουλίου. Η έκταση του Εργαστηρίου εξακολουθεί να αποτελεί ιδιοκτησία της ομοσπονδιακής κυβερνήσεως των ΗΠΑ.

Προγράμματα πυρηνικών όπλων
Από την ίδρυσή του το εργαστήριο εστίασε σε νέες σχεδιάσεις πυρηνικών όπλων. Οι πρώτες τρεις πυρηνικές δοκιμές του ήταν αποτυχημένες, αλλά το LLNL επέμεινε και τα μεταγενέστερα σχέδια ήταν όλο και πιο πετυχημένα. Το 1957 το LLNL επιλέχθηκε για την ανάπτυξη της πυρηνικής κεφαλής για τον βαλλιστικός πύραυλο «Πολάρις» του Πολεμικού Ναυτικού των ΗΠΑ. Αυτή η κεφαλή απαίτησε πολλές καινοτομίες ώστε να χωρέσει στον κώνο ενός πυραύλου, που επιπλέον θα έπρεπε να μπορεί να εκτοξεύεται από υποβρύχιο.

Κατά τη διάρκεια του Ψυχρού Πολέμου πολλές πυρηνικές κεφαλές που σχεδιάσθηκαν στο Λίβερμορ εντάχθηκαν στις ένοπλες δυνάμεις των ΗΠΑ. Το μέγεθός τους ποίκιλλε από την κεφαλή για τον τακτικό (επιθετικό) πύραυλο εδάφους-εδάφους MGM-52 Lance μέχρι την τάξεως μεγατόνων του αντιβαλλιστικού LIM-49A Spartan. Συνολικά το LLNL σχεδίασε 17 πυρηνικές κεφαλές, από τις οποίες μόνο οι B83 (κατασκευή 1979) και η W87 (για MX ICBM, κατασκευή 1982) υπάρχουν ακόμα στο πυρηνικό οπλοστάσιο των ΗΠΑ.

Έρευνα για το πλουτώνιο
Το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ διεξάγει έρευνες πάνω στις ιδιότητες και τη συμπεριφορά του πλουτωνίου, ώστε να διευκρινηθεί τι θα συμβεί π.χ. σε πυρηνικά υλικά μετά από δεκαετίες αποθηκεύσεως ή αν υποστούν υψηλή πίεση (όπως στην περίπτωση εκρήξεως συμβατικών εκρηκτικών). Διότι τα πράγματα δεν είναι απλά: Το πλουτώνιο έχει επτά διαφορετικές αλλοτροπικές μορφές, με την καθεμιά να έχει διαφορετική πυκνότητα και κρυσταλλική δομή. Τα κράματα του πλουτωνίου είναι ακόμα περισσότερο πολύπλοκα, καθώς διαφορετικές φάσεις τους μπορεί να συνυπάρχουν στο ίδιο δείγμα και την ίδια χρονική στιγμή. Τα πειράματα στο Εργαστήριο Λώρενς μετρούν τις δομικές, ηλεκτρικές και χημικές ιδιότητες του μετάλλου και των κραμάτων του, και μελετούν τη μεταβολή τους με τον χρόνο. Τέτοιες μελέτες επιτρέπουν στους επιστήμονες την καλύτερη πρόβλεψη της μακροπρόσθεσμης συμπεριφοράς του στοιχείο μέσα στα γηράσκοντα πυρηνικά οπλοστάσια.

Οι σχετικές έρευνες στο Εργαστήριο του Λίβερμορ γίνονται στην ειδικά σχεδιασμένη εγκατάσταση που είναι γνωστή ως «SuperBlock», με έμφαση στην ασφάλεια (εκεί γίνεται έρευνα και στο υψηλού εμπλουτισμού ουράνιο). Τον Μάρτιο του 2008 η Εθνική Διοίκηση Πυρηνικής Ασφαλείας (NNSA) παρουσίασε το προτιμώμενο σχέδιο μετασχηματισμού του συστήματος πυρηνικών όπλων των ΗΠΑ. Σε αυτό, το LLNL καθορίζεται ως κέντρο αριστείας στον πυρηνικό σχεδιασμό και την πυρηνική μηχανική, αλλά και στην έρευνα και ανάπτυξη συμβατικών (μη πυρηνικών) εκρηκτικών υλών υψηλής ισχύος, καθώς και κέντρο για τη φυσική υψηλής ενεργειακής πυκνότητας (λέιζερ). Το μεγαλύτερο μέρος του «ειδικού πυρηνικού υλικού» (δηλαδή αυτού που απαιτεί το υψηλότερο επίπεδο προστασίας ασφαλείας), το οποίο στιβαζόταν εκεί, θα απομακρυνόταν.

Στις 30 Σεπτεμβρίου 2009 η NNSA ανεκοίνωσε ότι περί τα δύο τρίτα του  ειδικού πυρηνικού υλικού (π.χ. πλουτώνιο) του LLNL είχε απομακρυνθεί από εκεί, ως μέρος της επιχειρήσεως να συγκεντρωθεί αυτό το υλικό από όλες τις ΗΠΑ σε 5 μόνο τοποθεσίες ως το 2012. Αυτό προφανώς μειώνει το κόστος των μέτρων ασφαλείας και αποτελεί μέρος του συνολικού σχεδίου της NNSA να μετατρέψει την «επιχείρηση πυρηνικά όπλα» του Ψυχρού Πολέμου σε μια «επίχείρηση πυρηνική ασφάλεια» του 21ου αιώνα.

Σημερινά πεδία ερευνών
Το Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ έχει ευρεία κλίμακα ενδιαφερόντων, με κυριότερα σημερινά ερευνητικά πεδία τα παρακάτω:

 Πυρηνική χημεία, χημική μηχανική, επιστήμη των υλικών και βιο-νανοτεχνολογία.
 Φυσική της συμπυκνωμένης ύλης και των υψηλών πιέσεων, οπτική και λέιζερ, ιατρική φυσική and βιοφυσική, πυρηνική και σωματιδιακή φυσική, όπως και φυσική των επιταχυντών.
 Κλιματική αλλαγή, κύκλος του νερού και περιβάλλον, απόθεση πυρηνικών αποβλήτων.
 Μικροτεχνολογία και νανοτεχνολογία, βιοτεχνολογία, μηχανική ακριβείας, αισθητήρες, απεικονιστικές τεχνικές και τηλεπικοινωνίες.
 Εφαρμογές και έρευνα υπολογιστών, κυβερνοασφάλεια.

Το Εργαστήριο έχει παρουσιάσει αρκετές ενεργειακές τεχνολογίες στα πεδία της αεριοποιήσεως των γαιανθράκων, της εξαγωγής πετρελαίου από σχιστόλιθο, της γεωθερμικής ενέργειας, των προηγμένων επαναφορτιζόμενων μπαταριών, της ηλιακής ενέργειας και της ενέργειας από πυρηνική σύντηξη.

Πρόγραμμα «παγκόσμιας ασφάλειας»
Ιδιαίτερη σημασία έχει το πρόγραμμα «παγκόσμιας ασφαλείας», που στοχεύει στη μείωση των κινδύνων από την εξάπλωση των όπλων μαζικής καταστροφής, καθώς και των ενεργειακών και περιβαλλοντικών απειλών. Το Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ συμμετέχει σε συνεργατικά προγράμματα με τη Ρωσία για τη μη διάδοση των πυρηνικών όπλων, τη φύλαξη των πυρηνικών υλικών, όπως και τη βοήθεια σε πρώην εργαζόμενους στον κλάδο των πυρηνικών όπλων ώστε να βρουν ειρηνικές εφαρμογές και βιώσιμες θέσεις εργασίας για την ειδικότητα και τις τεχνολογίες τους. Από το 1995 περίπου, επιστήμονες του Εργαστηρίου επιχειρούν να εφεύρουν μικρά αυτόνομα όργανα που θα μπορούν να ανιχνεύουν βιολογικές απειλές μέσα σε λίγα λεπτά αντί των ημερών ή των εβδομάδων που απαιτούνταν για αναλύσεις του DNA.

Σήμερα οι ερευνητές του προγράμματος ασχολούνται με ευρύ φάσμα απειλών: ραδιενέργειας και πυρηνικές, χημικές, βιολογικές, εκρηκτικών υλών και κυβερνοπολέμου. Οι δραστηριότητες ομαδοποιούνται σε 5 υποπρογράμματα:

 Μη διάδοση υλικών, τεχνολογίας και τεχνογνωσίας που σχετίζονται με όπλα μαζικής καταστροφής, και ανίχνευση δραστηριοτήτων διαδόσεων αυτών των όπλων παγκοσμίως.
 Εθνική ασφάλεια: Τεχνολογικές λύσεις για την αποτροπή ή τον μετριασμό υψηλού επιπέδου επιθέσεων σε αμερικανικό έδαφος.
 Εθνική άμυνα: Ανάπτυξη και επίδειξη νέων μεθόδων και ικανοτήτων για την υποβοήθηση του Υπουργείου Αμύνης να αποτρέψει ή να αποθαρρύνει βλάβη του έθνους, των πολιτών του και του προσωπικού των ενόπλων δυνάμεων.
 Συλλογή πληροφοριών: Στη διασταύρωση της επιστήμης, της τεχνολογίας και της αναλύσεως δεδομένων για την κατανόηση των απειλών στην εθνική ασφάλεια από το εξωτερικό.
 Ενεργειακή και περιβαλλοντική ασφάλεια σε παγκόσμια, περιφερειακή και τοπική κλίμακα.

Καίρια επιτεύγματα
Κατά τη διάρκεια της ιστορίας του, το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ έχει να επιδείξει πολλά επιστημονικά και τεχνολογικά επιτεύγματα, όπως τα παρακάτω:

 Σχεδίαση, κατασκευή και λειτουργία σειράς ισχυρότατων συστημάτων λέιζερ, με αποκορύφωμα την 192 ακτίνων Εθνική Εγκατάσταση Πυρηνικής Αναφλέξεως (NIF), που ολοκληρώθηκε το 2009.
 Πρόοδοι στην τεχνολογία των επιταχυντών σωματιδίων και της ελεγχόμενης πυρηνικής συντήξεως.
 Νέες ιδέες για τους μαζικούς παράλληλους υπολογισμούς και τον σχεδιασμό υπερυπολογιστών.
 Ανάπτυξη της λιθογραφίας άπω υπεριώδους (EUVL) για την κατασκευή των ολοκληρωμένων κυκλωμάτων της επόμενης γενεάς.
 Η πρώτη στην ιστορία ανίχνευση MACHO, μία κατηγορία σκοτεινής ύλης.
 Σημαντικές συνεισφορές στη γονιδιωματική, όπως με τη χαρτογράφηση του ανθρώπινου γονιδιώματος και την ανάπτυξη της τεχνολογίας ταχείας αλυσιδωτής αντιδράσεως πολυμεράσης, που βρίσκεται στην καρδιά των πλέον προηγμένων συσκευών ανιχνεύσεως και προσδιορισμού DNA.
 Ανάπτυξη και λειτουργία του Εθνικού Κέντρου Συμβουλευτικής για τις Απελευθερώσεις στην Ατμόσφαιρα (National Atmospheric Release Advisory Center, NARAC), το οποίο παρέχει μοντέλα της διαχύσεως επικίνδυνων υλικών στην ατμόσφαιρα σε πραγματικό χρόνο και σε ποικίλες κλίμακες (παγκόσμια, περιφερειακή, τοπική, αστική).
 Ανάπτυξη υψηλότατης αναλύσεως παγκόσμιων κλιματικών μοντέλων και συνεισφορές στη Διακυβερνητική Επιτροπή για την Αλλαγή του Κλίματος του ΟΗΕ, η οποία, μαζί με τον Αλ Γκορ, έλαβε το Βραβείο Νόμπελ Ειρήνης του 2007.
 Συμμετοχή στην ανακάλυψη των νέων υπερουράνιων στοιχείων 113, 114, 115, 116, 117 και 118.
 Επινόηση νέων βιοϊατρικών τεχνολογιών, όπως μιας διατάξεως μικροηλεκτροδίων για την κατασκευή τεχνητού αμφιβληστροειδούς χιτώνα, ενός μικροαισθητήρα γλυκόζης για την παρακολούθηση του σακχάρου στο αίμα και ενός συμπαγούς συστήματος πρωτονικής ακτινοθεραπείας.
 Στις 12 Οκτωβρίου 2016 το Εργαστήριο έδωσε στη δημοσιότητα τα αποτελέσματα υπολογιστικών προτύπων του δορυφόρου Φόβου του πλανήτη Άρη, σε σχέση με την αποτροπή συγκρούσεων αστεροειδών με τη Γη.

Από το 1978 μέχρι σήμερα το Εθνικό Εργαστήριο Λώρενς στο Λίβερμορ έχει τιμηθεί με 129 βραβεία εφευρέσεων και έρευνας.

Παραπομπές

Πηγές
 Hugh Gusterson: Nuclear Rites: A Weapons Laboratory at the End of the Cold War, University of California Press, Berkeley 1996, ISBN 0-520-21373-4
 The Stockpile Stewardship and Management Program: Maintaining Confidence in the Safety and Reliability of the Enduring U.S. Nuclear Weapon Stockpile, U.S. Department of Energy, Office of Defense Programs, Μάιος 1995
 Preparing for the 21st Century: 40 Years of Excellence. Lawrence Livermore National Laboratory. Αναφορά UCRL-AR-108618, έτος 1992

Εξωτερικοί σύνδεσμοι
 Lawrence Livermore National Laboratory (επίσημος ιστότοπος)
 «50 χρόνια επιτευγμάτων», αναφορά UCRL-AR-148833 (έκδ. 2002)
 LLNL Γραφείο Καινοτομίας και Βιομηχανικών Συνεργασιών (IPAC) του Εργαστηρίου
 Υπομνηματισμένη βιβλιογραφία για το Λίβερμορ από την Ψηφιακή Βιβλιοθήκη Πυρηνικών Θεμάτων «Alsos»

Ερευνητικά κέντρα στις ΗΠΑ
Επιστήμες και τεχνολογία στην Καλιφόρνια