Введение

Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора (LLNL) — это федеральный центр исследований и разработок, расположенный в Ливерморе, штат Калифорния, США. Первоначально основанная в 1952 году, в настоящее время лаборатория финансируется Министерством энергетики США и управляется частной компанией Lawrence Livermore National Security, LLC. Лаборатория была первоначально создана в 1952 году как Ливерморский филиал Радиационной лаборатории Калифорнийского университета в ответ на испытание первой атомной бомбы Советским Союзом в период холодной войны. В 1971 году она стала автономной, а в 1981 году получила статус национальной лаборатории. Являясь федерально финансируемым центром исследований и разработок, лаборатория Лоуренса Ливермора в основном финансируется Министерством энергетики США и управляется частным сектором компанией Lawrence Livermore National Security, LLC (партнерство Калифорнийского университета, Bechtel, BWX Technologies, AECOM и Battelle Memorial Institute при участии Техасской университетской системы A&M). В 2012 году синтетический химический элемент ливерморий (элемент 116) был назван в честь лаборатории. Основателями Ливерморского объекта были Эдвард Теллер и Эрнест Лоуренс, в то время директор Радиационной лаборатории в Беркли.

Обзор

LLNL – научно-исследовательское учреждение, занимающееся наукой и технологиями в интересах национальной безопасности. Его главная задача – обеспечение безопасности, надежности и сохранности ядерного оружия страны посредством применения передовых научных знаний, инженерных разработок и технологий. Лаборатория также использует свой уникальный опыт и междисциплинарные возможности для предотвращения распространения и применения оружия массового уничтожения, укрепления внутренней безопасности и решения других задач, имеющих национальное значение, включая энергетические и экологические проблемы, научные исследования и просветительскую деятельность, а также повышение экономической конкурентоспособности. Лаборатория расположена на территории площадью 1 кв. милю (2,6 км²) на восточной окраине города Ливермор. Она также управляет удаленным экспериментальным полигоном, известным как Сайт 300, который находится примерно в 24 км (15 милях) к юго-востоку от основной площадки лаборатории. Годовой бюджет LLNL составляет около 2,7 миллиарда долларов, а штат насчитывает почти 9000 сотрудников.

Переименование

Лаборатория была переименована в Лабораторию имени Лоуренса Ливермора (LLL) в 1971 году. 1 октября 2007 года управление ЛЛНЛ перешло к компании Lawrence Livermore National Security, LLC (LLNS) от Калифорнийского университета, который единолично управлял и осуществлял эксплуатацию Лаборатории с момента её основания 55 лет назад. В 2012 году лаборатория была удостоена чести, когда синтетический химический элемент ливерморий был назван в её честь. Переход управления Лабораторией к LLNS вызвал споры. В мае 2013 года присяжные суда округа Аламеда присудили более 2,7 миллиона долларов пяти бывшим сотрудникам лаборатории, которые входили в число 430 сотрудников LLNS, уволенных в 2008 году. Присяжные установили, что LLNS нарушила договорное обязательство увольнять сотрудников только по "обоснованным причинам". Пять истцов также имеют неразрешенные иски о дискриминации по возрасту против LLNS, которые будут рассмотрены другим составом присяжных на отдельном судебном процессе. 125 соистцов ожидают суда по аналогичным искам против LLNS. Увольнение в мае 2008 года стало первым увольнением в лаборатории почти за 40 лет. После распада Советского Союза в 1991 году и окончания холодной войны Соединенные Штаты ввели мораторий на ядерные испытания и разработку новых конструкций ядерного оружия. Для обеспечения работоспособности существующих боеголовок на неопределенный срок была разработана научно обоснованная программа управления арсеналом (SSP), которая делала акцент на разработке и применении значительно улучшенных технических возможностей для оценки безопасности, надежности и защиты существующих ядерных боеголовок без проведения ядерных испытаний. Уверенность в характеристиках оружия без ядерных испытаний поддерживается посредством непрерывного процесса наблюдения за арсеналом, оценки и сертификации, а также модернизации или замены оружия. Поскольку новые конструкции ядерного оружия не разрабатываются, боеголовки в арсенале США должны продолжать функционировать значительно дольше их первоначального расчетного срока службы. По мере старения компонентов и материалов могут возникать проблемы. Программы продления срока службы арсенала могут увеличить срок службы систем, но также могут внести неопределенность в их характеристики и потребовать обслуживания устаревших технологий и материалов. В связи с опасениями, что в долгосрочной перспективе будет все труднее поддерживать высокую уверенность в характеристиках существующих боеголовок, Министерство энергетики/Национальное управление ядерной безопасности инициировало программу разработки надежной замены боеголовок (RRW). Конструкции RRW могут снизить неопределенность, упростить требования к техническому обслуживанию и повысить безопасность и защиту. В марте 2007 года конструкция, разработанная ЛЛНЛ, была выбрана для программы надежной замены боеголовок. С тех пор Конгресс не выделил финансирование для дальнейшей разработки RRW.

Исследования плутония

LLNL проводит исследования свойств и поведения плутония, чтобы понять, как плутоний ведет себя при старении и под воздействием высокого давления (например, при детонации взрывчатых веществ). Плутоний имеет семь твердых аллотропных модификаций, зависящих от температуры. Каждая из них обладает различной плотностью и кристаллической структурой. Сплавы плутония еще более сложны: в образце одновременно могут присутствовать несколько фаз. В LLNL и других учреждениях проводятся эксперименты по измерению структурных, электрических и химических свойств плутония и его сплавов, а также для определения изменений этих материалов с течением времени. Эти измерения позволят ученым более точно моделировать и прогнозировать долгосрочное поведение плутония в стареющем арсенале. Исследования плутония в лаборатории проводятся в специально построенном комплексе под названием SuperBlock, с особым упором на безопасность и охрану. Там же ведутся работы с высокообогащенным ураном. В марте 2008 года Национальное управление ядерной безопасности (NNSA) представило свой предпочтительный вариант трансформации ядерного комплекса страны. Согласно этому плану, LLNL станет центром компетенций в области ядерного проектирования и инженерии, центром компетенций в области исследований и разработок взрывчатых веществ, а также научным центром в области физики высоких плотностей энергии (то есть лазерной физики). Кроме того, большая часть специальных ядерных материалов будет вывезена и консолидирована на более центральном, пока безымянном объекте. 30 сентября 2009 года NNSA объявила о вывозе из LLNL примерно двух третей специальных ядерных материалов (например, плутония), требующих наивысшего уровня защиты. Этот шаг был частью усилий NNSA, начатых в октябре 2006 года, по консолидации специальных ядерных материалов на пяти площадках к 2012 году, с существенным сокращением занимаемой площади на этих площадках к 2017 году. Этот проект, предписанный федеральным законодательством, направлен на повышение безопасности и снижение затрат на охрану и является частью общих усилий NNSA по преобразованию комплекса "ядерного оружия" эпохи холодной войны в комплекс "ядерной безопасности" XXI века. Изначально планировалось завершить вывоз всех ядерных материалов, требующих повышенной защиты, из LLNL к 2014 году, исходя из возможностей оборудования и производственных мощностей. NNSA и LLNL разработали график ускоренного вывода этих материалов, сократив целевую дату завершения до 2012 года.

Глобальная программа безопасности

Работа Лаборатории в области глобальной безопасности направлена на снижение и смягчение опасностей, связанных с распространением или применением оружия массового уничтожения, а также угроз энергетической и экологической безопасности. Ливермор занимается вопросами глобальной и национальной безопасности на протяжении десятилетий, еще до распада Советского Союза в 1991 году и террористических атак 11 сентября 2001 года. Сотрудники LLNL активно участвуют в программах сотрудничества с Россией в области нераспространения оружия, обеспечивая безопасность находящихся под угрозой материалов для оружия и оказывая помощь бывшим сотрудникам, работавшим в оружейной сфере, в разработке мирных применений и создании устойчивых рабочих мест, использующих их опыт и технологии. В середине 1990-х годов ученые Лаборатории приступили к разработке усовершенствованных средств биодетекции, что привело к созданию миниатюрных и автономных приборов, способных обнаруживать биологические угрозы за несколько минут вместо дней или недель, которые ранее требовались для анализа ДНК. Сегодня исследователи Ливермора решают широкий спектр задач, связанных с радиологическими/ядерными, химическими, биологическими, взрывчатыми и киберугрозами. Они объединяют физические и биологические науки, инженерию, вычислительные технологии и анализ для разработки технологий, решающих реальные проблемы. Деятельность Лаборатории структурирована в пять программ:

Нераспространение: предотвращение распространения материалов, технологий и знаний, связанных с оружием массового уничтожения (ОМУ), и выявление деятельности по распространению ОМУ во всем мире. Национальная безопасность: прогнозирование, разработка инновационных решений и предоставление технологических средств для предотвращения и смягчения разрушительных высокоэффективных атак на территории США. Оборона: разработка и демонстрация новых концепций и возможностей для помощи Министерству обороны в предотвращении и сдерживании угроз национальной безопасности, ее граждан и вооруженных сил. Разведка: работа на стыке науки, технологий и анализа для получения информации об угрозах национальной безопасности, исходящих от иностранных субъектов. Энергетическая и экологическая безопасность: предоставление научных знаний и технологического опыта для разработки энергетических и экологических решений в глобальном, региональном и местном масштабах.

Другие программы

LLNL поддерживает возможности в широком спектре научных и технических дисциплин, применяя имеющиеся ресурсы к существующим программам и разрабатывая новые научные разработки и технологии для удовлетворения будущих национальных потребностей. Исследования LLNL в области химии, материаловедения и наук о жизни сосредоточены на химической инженерии, ядерной химии, материаловедении, биологии и бионанотехнологиях. Основные направления физических исследований включают физику конденсированного состояния и физику высоких давлений, оптическую науку и физику высокой плотности энергии, медицинскую физику и биофизику, а также ядерную, физику частиц и физику ускорителей. В области энергетики и экологии Ливерморская лаборатория уделяет особое внимание вопросам углерода и климата, энергетики, водных ресурсов и окружающей среды, а также национальному хранилищу ядерных отходов. Инженерная деятельность LLNL охватывает микро- и нанотехнологии, лазеры и оптику, биотехнологии, прецизионную инженерию, неразрушающий контроль, моделирование, системный анализ и науку о принятии решений, а также датчики, системы визуализации и связи. LLNL является ведущей организацией в области высокопроизводительных вычислений, обладающей мировыми лидирующими возможностями в области компьютерных наук, разработки программного обеспечения, анализа данных, моделирования, информационных технологий и кибербезопасности. Национальная лаборатория Лоуренса Ливермора разработала ряд энергетических технологий в области газификации угля, добычи сланцевой нефти, геотермальной энергии, передовых исследований в области аккумуляторов, солнечной энергии и термоядерной энергии. Основными технологиями переработки нефтяного сланца, разработанными Национальной лабораторией Лоуренса Ливермора, являются LLNL HRS (технология переработки горячих твердых веществ), LLNL RISE (технология извлечения на месте) и радиочастотные технологии LLNL.

Основные объекты

Лаборатория биобезопасности и нанонауки. Исследователи применяют достижения в области нанонауки для разработки новых технологий обнаружения, идентификации и характеристики вредных биологических патогенов (вирусов, спор и бактерий) и химических токсинов. Центр ускорительной масс-спектрометрии: Центр ускорительной масс-спектрометрии LLNL (CAMS) разрабатывает и применяет широкий спектр изотопных и ионно-лучевых аналитических инструментов, используемых в фундаментальных исследованиях и разработке технологий, удовлетворяя спектр научных потребностей, важных для лаборатории, университетского сообщества и страны. CAMS является самым универсальным и производительным в мире центром ускорительной масс-спектрометрии, выполняющим более 25 000 операций измерений AMS в год. Центр применения взрывчатых веществ и Центр энергетических материалов: В HEAF группы ученых, инженеров и техников занимаются практически всеми аспектами работы с взрывчатыми веществами: исследованиями, разработкой и испытаниями, характеризацией материалов, а также испытаниями на производительность и безопасность. Деятельность HEAF поддерживает Центр энергетических материалов лаборатории, являющийся национальным ресурсом для исследований и разработки взрывчатых веществ, пиротехники и ракетных двигателей. Национальный консультативный центр по выбросам в атмосферу: NARAC – это национальный центр поддержки и ресурсов для планирования, оценки в режиме реального времени, реагирования на чрезвычайные ситуации и детального изучения инцидентов, связанных с широким спектром опасностей, включая ядерные, радиологические, химические, биологические и природные атмосферные выбросы. Национальная установка для инициирования термоядерной реакции: Эта лазерная система размером со стадион используется для сжатия мишеней для термоядерного синтеза до условий, необходимых для протекания термоядерной реакции. Эксперименты на NIF изучают физические процессы в условиях, существующих только в недрах звезд и при взрыве ядерного оружия (см. Национальная установка для инициирования термоядерной реакции и фотонную науку). Суперблок: Этот уникальный объект с повышенной степенью безопасности содержит современное оборудование для исследований и инженерных испытаний ядерных материалов и является местом, где разрабатывается, совершенствуется и применяется опыт работы с плутонием. Здесь также проводятся исследования с использованием высокообогащенного урана. Вычислительный комплекс Ливермора: Один из ведущих в мире центров высокопроизводительных вычислений, Вычислительный комплекс Ливермора включает в себя несколько зданий, в которых размещены многочисленные HPC-системы, занимающие лидирующие позиции в списке Top500. LLNL также является домом для крупнейшей в мире ленточной библиотеки Spectra TFinity. Комплекс располагает почти 48 000 квадратных футов машинного зала, поддерживая как секретные, так и несекретные программы национальной безопасности. В 2023 году LLNL модернизировал комплекс, обновив его энергоснабжение и систему водяного охлаждения. Лазер "Титан": "Титан" – это комбинированный лазер с наносекундными и ультракороткими (субпикосекундными) импульсами, генерирующий сотни джоулей энергии в каждом луче. Этот петаваттный лазер используется для проведения ряда экспериментов в области физики высокой плотности энергии, включая исследования быстрого зажигания для инерциального термоядерного синтеза.

Премиальный вычислительный экосистема

На протяжении всей своей истории LLNL являлся лидером в области компьютеров и научных вычислений. Еще до открытия Ливерморской лаборатории Э. О. Лоуренс и Эдвард Теллер осознали важность вычислительной техники и потенциал вычислительного моделирования. Их приобретение одного из первых компьютеров UNIVAC заложило основу для многолетней практики LLNL по приобретению и использованию самых быстрых и мощных суперкомпьютеров в мире. На протяжении многих лет в лаборатории последовательно использовались все более мощные и быстрые компьютеры для поддержки миссии по поддержанию боеготовности ядерного арсенала. Исследователи LLNL также используют суперкомпьютеры для решения задач в таких областях, как моделирование материалов, изменение климата, реакции на природные катастрофы и другие физические явления. LLNL имеет богатую историю разработки высокопроизводительного вычислительного программного обеспечения и систем, ориентированного на создание сложных физических моделей, программ визуализации и других уникальных приложений, адаптированных к конкретным исследовательским потребностям. LLNL разработал программные проекты, оптимизирующие работу и управление компьютерными системами, включая операционные системы, такие как TOSS (Tri Laboratory Operating System Stack), инструменты сборки и установки программного обеспечения, такие как Spack, и пакеты управления ресурсами, такие как Flux и SLURM. LLNL также инициировал и продолжает возглавлять разработку ZFS на Linux – официального порта ZFS в операционную систему Linux.

Спонсоры

Основным спонсором LLNL является Управление оборонных программ Министерства энергетики / Национальной администрации ядерной безопасности (DOE/NNSA), которое поддерживает программы по поддержанию боеготовности ядерного арсенала и передовые научные вычислительные программы. Финансирование для поддержки деятельности LLNL в области глобальной и национальной безопасности поступает от Управления по нераспространению ядерного оружия Министерства энергетики / NNSA, а также от Министерства внутренней безопасности. LLNL также получает финансирование от Управления науки Министерства энергетики, Управления по обращению с гражданскими радиоактивными отходами и Управления ядерной энергетики. Помимо этого, LLNL выполняет научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы для различных спонсоров из Министерства обороны, других федеральных агентств, включая NASA, Комиссию по ядерному регулированию (NRC), Национальный институт здоровья, Агентство по охране окружающей среды, ряд агентств штата Калифорния и частный сектор.

Управление компанией

Директор LLNL отчитывается перед советом управляющих Lawrence Livermore National Security, LLC (LLNS) – группой ключевых лидеров в области науки, образования, национальной безопасности и бизнеса, представляющих компании-партнеры LLNS, которые совместно владеют и управляют LLNS. В совете управляющих LLNS в общей сложности 16 мест, из которых шесть занимают члены исполнительного комитета. Все решения совета принимаются членами исполнительного комитета. Остальные члены совета выполняют консультативные функции и не имеют права голоса. Университет Калифорнии имеет право назначать трех членов в исполнительный комитет, включая председателя. Bechtel также имеет право назначать трех членов в исполнительный комитет, включая вице-председателя. Один из членов совета от Bechtel должен быть представителем Babcock & Wilcox (B&W) или Вашингтонского отделения URS Corporation (URS), которого B&W и URS совместно выдвигают ежегодно, и который должен быть утвержден и назначен Bechtel. В исполнительном комитете есть седьмой член, назначаемый Battelle; он не имеет права голоса и выполняет консультативные функции. Остальные места в совете управляющих называются местами независимых (или внешних) управляющих, и они заполняются из числа лиц, желательно имеющих общенациональную известность, которые не являются сотрудниками или руководителями компаний-партнеров. Председатель от Университета Калифорнии обладает правом решающего голоса по большинству решений исполнительного комитета. Совет управляющих является высшим органом управления LLNS и отвечает за надзор за деятельностью LLNS, включая оперативное управление и управление LLNL. Руководители и сотрудники LLNS, работающие в LLNL, включая президента и директора лаборатории, обычно называются сотрудниками лаборатории. Все сотрудники лаборатории подчиняются непосредственно или косвенно президенту LLNS. Хотя большая часть работы, выполняемой LLNL, финансируется федеральным правительством, заработную плату сотрудникам лаборатории выплачивает LLNS, которая несет ответственность за все аспекты их трудоустройства, включая предоставление медицинского обслуживания и пенсионных программ. В рамках совета управляющих полномочия осуществляет исполнительный комитет, который обладает всеми правами, полномочиями и функциями LLNS, за исключением некоторых решений, зарезервированных за материнскими компаниями. Исполнительный комитет LLNS имеет право назначать должностных лиц и других руководителей LLNS и LLNL и может делегировать свои полномочия этим должностным лицам, сотрудникам или другим представителям LLNS/LLNL по своему усмотрению. Исполнительный комитет также может привлекать аудиторов, юристов или других специалистов по мере необходимости. В основном исполнительный комитет назначает старших менеджеров LLNL на ключевые должности в LLNS. Фактически большинство оперативных решений делегируются президенту LLNS, который также является директором лаборатории. Должности президента, директора лаборатории и заместителя директора лаборатории заполняются совместными действиями председателя и вице-председателя исполнительного комитета, при этом Университет Калифорнии выдвигает кандидатуру президента и директора лаборатории, а Bechtel – заместителя директора лаборатории. Нынешним председателем LLNS является Норман Дж. Паттиц, основатель и председатель Westwood One, крупнейшей радиосети Америки, который также в настоящее время входит в совет регентов Калифорнийского университета. Вице-председателем является Дж. Скотт Огилви, президент Bechtel Systems & Infrastructure, Inc., который также входит в совет директоров Bechtel Group, Inc. (BGI) и в аудиторский комитет BGI.

Общественные протесты

Группа действий Ливермора организовала множество массовых протестов с 1981 по 1984 год против ядерного оружия, производившегося в Национальной лаборатории Лоуренса Ливермора. В этих акциях участвовали активисты за мир Кен Найтингейл и Элдред Шнайдер. 22 июня 1982 года более 1300 протестующих против ядерного оружия были арестованы в ходе ненасильственной демонстрации. В последнее время ежегодно проводятся протесты против ядерных исследований в Лоуренсе Ливерморе. В августе 2003 года тысяча человек протестовала у лаборатории Ливермора против "ядерных боеголовок нового поколения". В ходе протеста 2007 года были арестованы 64 человека. В марте 2008 года более 80 человек были арестованы во время протеста у ворот. 27 июля 2021 года Общество профессионалов, ученых и инженеров – Университет профессиональных и технических сотрудников Local 11, CWA Local 9119, объявило трехдневную забастовку из-за недобросовестных трудовых практик.