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ORNL有近20个复杂的实验设施和装置。这些设施和装置不仅为本实验室的科学家和工程师服务，而且对美国的大学、工业界和其他的国家实验室以及国外研究机构的研究人员开放。同时，通过将不必要的重复劳动降低到最小程度，促进科学界有益的相互影响和在许多情况下最佳利用昂贵的独特设备，推动国家的研究与开发，并完成能源部的任务。
1.生物处理研究设施
生物处理研究设施系指采用搅拌罐、桶状反应堆和用于大规模批量和桶型实验的发酵实验生产装置，研究先进生物处理方案的实验室组合体。研究与开发活动包括（但不局限于）饲料养分的预处理和分离、微生物培育分类和改进以及基因控制；微生物和酶的定位、先进生物反应堆原理；垃圾生物处理、处理可行性和按比例扩大、先进分析原理、生物处理检测和控制以及生化分离。
2.建筑技术中心
建筑技术中心确定、开发和推广可持续性和能源效率高的建筑技术和系统。该中心为美国建筑业提供建筑外壳、加热和冷却以及设备的测试和分析诀窍。其他研究领域为监测和系统分析现有的建筑工作。
详情请登陆http://www.ornl.gov/sci/btc/
3.用于中子科学的锎用户装置
 用于中子科学的锎用户装置是个采用紧凑型（手指大小）锎-252中子源容器的独特中子辐照装置。这些中子源为能源部锎-252分配计划储存在锎用户装置。有两个没污染的热室研究人员可以进入和组装实验设备，之后是能放射出大于1011中子/秒的锎-252中子源，这些中子源可用于辐照。快中子谱（平均能量约为2.1 MeV）可调制到热中子谱，小样品容积可由大于108 cm-2 s-1的热和/或快中子通量辐照。相应的伽吗剂量比中子剂量小得多。利用锎用户装置的实验避免了在规章和放射性方面对中子源进行监管和处理的考虑。
详情请登陆http://www.ornl.gov/sci/nuclear_science_technology/cuf/
4.工业创新计算中心
由于ORNL的计算能力，该工业创新计算中心的用户们利用它的计算能力，解决以前因计算能力不足或没有适当的软件而无法解决具有挑战性与工业有关的问题。
5.冷却、加热和动力集成实验室
冷却、加热和动力集成实验室是使来自工业界、大学和其他研究机构的研究人员为建筑申请对分布式能源产品和系统进行测试的设施，它可使开发者进行性能和可靠性测试。
6.燃料、发动机和排气研究中心
燃料、发动机和排出物研究中心专门详细描述内燃发动机的排出物和效率，其综合能力包括半敞开的发动机排气模拟器，各种各样的功率计和车辆。该中心有几个专用诊断和测量工具，还包括许多旨在协助开发和评估发动机和排气控制技术的美国其他设施少见的工具。
详情请登陆http://www.ntrc.gov/labs/feerc.shtml
7.高通量同位素反应堆
高通量同位素反应堆是一台多用途85-MW同位素制备反应堆，具有进行各种辐照实验的能力和设备。它的峰值热中子通量为2.6×1015中子/厘米2/秒，在西方世界最高。高通量同位素反应堆是个铍反射轻水冷却和调制通量 – 俘获型游泳池式的反应堆，采用浓缩铀235作为燃料。一个燃料周期通常为85-MW时全功率运行23 – 27天，然后停机约4 -7天。
详情请登陆http://www.ornl.gov/sci/rrd/
8.高温材料实验室
高温材料实验室提供最先进的表征确定表面和大部分材料在分子水平组成和微结构的仪器设备；测量在各种环境条件下的机械性能，特别是生命预期研究，在模拟使用条件下蠕变和疲劳实验，以及微机械测试和分析；用于对材料变化、结构、稳定度、反应和通过现场衍射膨胀的高温和室温研究；通过衍射方法，测量剩余应力和结构（极性图）；为各种各样的样品如涂层、薄膜、复合材料等提供大量独特的高温热传递和热分析设备；利用装有仪器的磨床研究最佳研磨参数，并对加工过的部件进行精密测量，以及进行摩擦和磨损研究。
详情请登陆http://www.ms.ornl.gov/htmlhome/default.htm
9.Holifield放射性离子束装置
Holifield放射性离子束装置提供高质量短寿命放射性同位素束流。橡树岭等时性回旋加速器产生的强轻离子束打击高耐熔靶时，产生这些同位素。放射性同位素从产生靶裂变出来，离子化，形成束流和所选的质量。然后放射性离子束被注入到25-MV的串联加速器 – 世界上电压最高的静电加速器，供核反应、结构和天体物理研究。
详情请登陆http://www.phy.ornl.gov/hribf/。
Holifield放射性离子束装置的注入器
 
串联静电加速器顶视图 串联静电加速器仰视图
10.金属处理实验室用户设施
 金属处理实验室用户设施提供专门设备，用于研究材料合成（熔融、铸造和粉末冶金）；变形处理（锻造、轧制、挤压成型和热机械处理）；材料表征（机械性能、断裂力学、非损伤性检查、腐蚀、计算机控制膨胀计分析（淬火、变形和低温），以及数据库生成；连接（焊接、铜焊、粘合以及固化监视和控制）；利用世界上一些最大型的并行计算机和ORNL人员开发出的计算代码，进行数学模拟（预测热梯度、熔化的金属流动、相平衡、固化率、张力分布、剩余应力等）。使用陶瓷和复合材料的大量经验，也给金属处理实验室用户设施提供将金属处理技术用于对开发最终使用产品感兴趣的更为普通的材料方面的主要优势。
详情请登陆http://www.ms.ornl.gov/programs/mplus/mplus.htm
11.老鼠遗传学研究设施
该设施包括大约800支标准的或变种的实验室老鼠。在这800种老鼠中，目前养着350种，其他450种作为冷藏胚胎、精子和/或卵巢放着。50多年来，老鼠遗传学研究设施吸引了高水平的老鼠遗传学者和分子生物学家利用这些资源开展进本研究，分析基因功能和确定老鼠中类似人类遗传疾病的原形。
详情请登陆http://bio.lsd.ornl.gov/mouse
12.国家运输研究中心
 建立国家运输研究中心的目的在于开发和评估先进的运输技术和系统，利用组先进的硬件和计算技术，解决国内和国际意义的问题，譬如空气质量下降、对不稳定石油供应的依赖、交通拥塞和高速公路的安全。左图为一辆重型卡车撞上路旁障碍物。
详情请登陆http://www.ntrc.gov
13.橡树岭国家环境研究园
 
橡树岭国家环境研究园是一个户外研究室，有几个野外研究场地。场地上有维护和支持设施，足以能够进行复杂的备有仪器的环境实验。在这些仪器中，有精细的监视系统，它们能够使使用者在延长期内精确地测量环境因子。园中的各种场地为水中和陆地的生态系统分析，像生产能源设施产生的污染物的生物地球化学的循环、地形的改变、森林和野生动物管理。因园区受联邦政府管辖，所以土地和水资源的完整性，以及为动的土地的保存得到保障。
详情请登陆http://www.esd.ornl.gov/facilities/nerp/index.html
14.橡树岭电子直线加速器
 橡树岭电子直线加速器被用来产生强毫微秒中子脉冲，脉冲的能量在10-3 eV to 108 eV之间，用于广泛的实验。利用飞行时间技术，可以对许多不同种类的中子反应进行研究，分辨率和精确度都很高。目前该加速器的项目集中在基础和应用核物理的研究方面。在离中子源9和200米之间的距离处的10 个撤离的飞行道上，可同时进行实际上属独立的实验。
详情请登陆http://www.phy.ornl.gov/astrophysics/nuc/neutrons/neutrons.html
15.物理性能研究设施
物理性能研究设施专门用于测量生理化学特性的，这些测量可以获得独特的数据，模拟产生基础物理特性，评价它们对工业工艺优化的影响。
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http://www.ornl.gov/divisions/nuclear_science_technology/pprf/index.htm
16.功率电子学和电动机械研究设施
功率电子学和电动机械设施因其开发和制造先进功率转换器、可调速驱动器和电动机械的样机，以及功率传输和分配的研发、功率的质量、效率和测量方面的专门技术而得到世界的承认。中心提供功率转换器布局、热管理、最大程度的降低电磁干扰和减少空间和重量的装配技术、 以数字信号为基础的马达驱动器控制技术、系统能量管理、飞轮能量储存应用和超高速驱动应用方面独特的专门技术。
17.共享研究设备合作研究中心
共享研究设备合作研究中心在穿透电子显微镜方法、扫描电子显微镜方法、原子探头场离子显微镜方法和机械性能微分析方面提供最先进的能力。详情请登陆http://www.ornl.gov/share | 
