Laboratório Nacional de Oak Ridge (em inglês, Oak Ridge National Laboratory, ORNL) é um centro de pesquisa e desenvolvimento financiado pelo governo federal situado em Oak Ridge, no Tennessee, Estados Unidos. Fundado em 1943, é patrocinado pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos e administrado pela UT–Battelle.
O ORNL é descrito pelo Departamento de Energia como seu maior laboratório de ciência e energia. Fica na parte de Oak Ridge pertencente ao condado de Roane. Seus programas abrangem ciência dos materiais, ciência nuclear e dos nêutrons, energia, computação de alto desempenho, ciência ambiental, biologia de sistemas e segurança nacional, por vezes em parceria com o estado do Tennessee, universidades e empresas.
Entre os supercomputadores instalados no ORNL está o Frontier, terceiro colocado na lista TOP500 de junho de 2026. O laboratório abriga a Fonte de Espalação de Nêutrons, o Reator de Isótopos de Alto Fluxo e o Centro de Ciências de Materiais Nanofásicos.
Visão geral O laboratório é administrado pela UT–Battelle, sociedade formada em 2000 pela Universidade do Tennessee e pelo Battelle Memorial Institute para esse fim. No ano fiscal de 2024, o orçamento foi de US$ 2,6 bilhões. Em 2021, trabalhavam ali 5.700 pessoas; em junho de 2026, o quadro chegava a aproximadamente 7.400 funcionários. Segundo a ficha institucional publicada em janeiro de 2025, recebia mais de 5 mil pesquisadores visitantes por ano.
Na reserva federal de Oak Ridge ficam duas grandes instalações em operação do Departamento de Energia: o ORNL e o Complexo de Segurança Nacional Y-12. A reserva também compreende o East Tennessee Technology Park, no antigo complexo de difusão gasosa de Oak Ridge, e o campus sul do Instituto de Ciência e Educação de Oak Ridge. Essas instalações têm administração e missões próprias. A reserva ocupa cerca de 150 km²; o campus do laboratório, cerca de 18 km².
História esquerda|miniatura|upright|Trabalhadores introduzem barras de urânio no Reator de Grafite X-10 em 1943. A instalação é um Marco Histórico Nacional dos Estados Unidos. Em 1934, arqueólogos escavaram o Freel Farm Mound Site, sítio com um monte funerário do período Woodland tardio. O local está submerso pelo lago Melton Hill.
A cidade de Oak Ridge foi estabelecida pelo Corpo de Engenheiros do Exército dos Estados Unidos em terras agrícolas isoladas, em 1942, como parte do Clinton Engineer Works e do Projeto Manhattan. Na Segunda Guerra Mundial, o Metallurgical Laboratory da Universidade de Chicago dirigiu as pesquisas avançadas realizadas ali para o governo. A construção dos Clinton Laboratories, depois denominados Laboratório Nacional de Oak Ridge, foi concluída em 1943. A área recebeu o Reator de Grafite X-10, destinado a produzir plutônio a partir de urânio natural. Enrico Fermi e seus colegas construíram o segundo reator nuclear autossustentável do mundo, depois do Chicago Pile-1. O X-10 foi o primeiro reator projetado para operação contínua.
Em julho de 1945, a Monsanto assumiu a operação do laboratório, até então dirigida pelo Metallurgical Laboratory da Universidade de Chicago. A Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos decidiu, em dezembro de 1947, entregar a operação à Carbide and Carbon Chemicals Company, ligada à Union Carbide, que já operava outras duas instalações em Oak Ridge. A mudança de nome para Oak Ridge National Laboratory ocorreu em 1.º de fevereiro de 1948; a nova operadora assumiu em 1.º de março do mesmo ano.
Com o fim da guerra, a procura por pesquisa militar caiu acentuadamente, e o futuro do laboratório ficou incerto. O reator X-10 e os cerca de mil funcionários do laboratório passaram a se dedicar também a usos científicos e civis da tecnologia nuclear. Em 1946, o X-10 produziu radioisótopos para uso médico e fez a primeira remessa oficial de carbono-14 a um hospital. Até 1950, o número de remessas de radioisótopos para instituições médicas, científicas e industriais chegava a quase 20 mil. A produção de radionuclídeos para a medicina cresceu ao longo da década de 1950. Cientistas do ORNL também estudaram o transplante de medula óssea em camundongos submetidos à irradiação.
miniatura|Núcleo do Reator Experimental de Sal Fundido. A Escola de Tecnologia de Reatores de Oak Ridge foi criada em 1950, com dois cursos sobre operação e segurança de reatores. Quase mil alunos se formaram ali. Boa parte da pesquisa da década tratava de reatores nucleares para geração de eletricidade e propulsão. Nesse período, construíram-se mais reatores do que em todas as outras décadas da história do ORNL somadas. Entre os projetos estava o reator de água leve, precursor de muitas usinas nucleares. As Forças Armadas financiaram grande parte de seu desenvolvimento para os navios e submarinos de propulsão nuclear da Marinha. Em 1953, o Exército encomendou reatores compactos para fornecer calor e eletricidade a bases remotas. O projeto conceitual do ORNL contribuiu para o primeiro reator do programa, construído pela American Locomotive Company em Fort Belvoir. Reatores militares posteriores foram instalados na Groenlândia, na Zona do Canal do Panamá e na Antártida; a American Locomotive Company foi a contratada principal do reator da Groenlândia, enquanto a Martin respondeu pelos do Panamá e da Antártida. A Força Aérea financiou três reatores, os primeiros computadores do laboratório e seus primeiros aceleradores de partículas. O ORNL construiu seu primeiro reator de sal fundido em 1954, como demonstração para uma frota proposta de bombardeiros de longo alcance, que nunca chegou a empregá-lo.
miniatura|Cayce Pentecost, Lyndon B. Johnson, Buford Ellington e Albert Gore Sr. operam manipuladores mecânicos em uma célula blindada de Oak Ridge, em 19 de outubro de 1958. Alvin M. Weinberg assumiu a direção de pesquisas e, em 1955, a direção do laboratório. No início dos anos 1960, o ORNL trabalhou em usinas de dessalinização movidas a energia nuclear para abastecer regiões desérticas costeiras. Chamado Water for Peace, o projeto teve apoio de John F. Kennedy e Lyndon B. Johnson e foi apresentado em uma conferência da ONU em 1964. O aumento dos custos de construção e a queda da confiança pública na energia nuclear encerraram o plano. Em operação a partir de 1963, o reator de pesquisa em física da saúde serviu a experimentos de exposição à radiação, que aperfeiçoaram os limites de dose, a dosimetria, os dosímetros e a proteção radiológica.
Em 1964, começou a construção do Reator Experimental de Sal Fundido, que atingiu a criticidade em junho de 1965. Operou até dezembro de 1969; alcançou a potência plena em 1966 e passou a usar urânio-233 no lugar de urânio-235 em 1968. A experiência testou a viabilidade dos reatores de sal fundido. O Reator de Isótopos de Alto Fluxo, construído em 1965, tinha então o maior fluxo de nêutrons de qualquer reator. Ampliou a produção de radioisótopos médicos iniciada pelo X-10 e permitiu estudos mais precisos dos materiais. Na divisão de biologia, pesquisadores investigaram em camundongos os efeitos de vapores de gasolina, pesticidas e tabaco.
esquerda|miniatura|Interior banhado a ouro para melhorar a reflexão no ORMAK, um dos primeiros tokamaks. No fim dos anos 1960, cortes orçamentários cancelaram os planos de outro acelerador de partículas, enquanto a Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos reduziu em dois terços o programa de reatores reprodutores. O quadro de funcionários caiu de 5 mil para 3.800. Na década de 1970, o laboratório passou a pesquisar a energia de fusão. O tokamak ORMAK, que entrou em operação em 1971, atingiu uma temperatura de plasma de 20 milhões de kelvins. Após os primeiros resultados, o aparelho foi ampliado e passou a ser chamado de ORMAK II; os experimentos não levaram à construção de uma usina de fusão.
direita|miniatura|S. R. Sapirie, os senadores Albert Gore e Lyndon Johnson e John Swartout observam uma maquete do reator de grafite em 19 de outubro de 1958. No início dos anos 1970, a Comissão de Energia Atômica exigiu padrões de segurança mais rigorosos para reatores nucleares. Os funcionários do ORNL elaboraram quase cem requisitos sobre temas como transporte de combustível e resistência a terremotos. Em audiências públicas realizadas em 1972, a comissão deu atenção especial ao resfriamento de emergência e tornou as exigências mais estritas. Também em 1972, o biólogo Peter Mazur congelou embriões de camundongos em nitrogênio líquido, descongelou-os e os implantou em uma fêmea receptora. Os filhotes nasceram saudáveis. A técnica passou a ser usada na pecuária para transportar embriões e ampliar o número de descendentes de animais selecionados por meio da fertilização in vitro.
Em 1974, após 19 anos na direção, Weinberg foi substituído pelo pesquisador de fusão Herman Postma. A construção de eletroímãs supercondutores de seis metros, destinados ao controle de reações de fusão, começou em 1977. Três foram feitos nos Estados Unidos, um no Japão, um na Suíça e o último por outros países europeus. Após o acidente de Three Mile Island, em 1979, o ORNL participou da análise dos danos ao núcleo do reator da usina nuclear de Three Mile Island.
Na década de 1980, a eficiência ganhou espaço nas pesquisas do laboratório. Uma câmara de simulação climática acelerada submetia materiais isolantes a condições meteorológicas variáveis para avaliar seu desempenho e durabilidade em menos tempo. O ORNL estudou cerâmicas resistentes ao calor para motores de caminhões e automóveis, dando continuidade à pesquisa de materiais iniciada nos reatores dos anos 1950. Em 1987, criou-se o Laboratório de Materiais de Alta Temperatura para projetos conjuntos com a indústria sobre cerâmicas e ligas. Depois de uma incerteza inicial diante da política de redução de gastos públicos de Ronald Reagan, o orçamento de pesquisa de materiais dobrou. Em 1981, entrou em operação o acelerador de íons pesados Holifield, de 25 MV. Ele abrangia a maior variedade de espécies iônicas da época e tinha o dobro da potência de outros aceleradores, atraindo centenas de visitantes por ano.
O Departamento de Energia iniciou a descontaminação dos arredores do ORNL: valas de enterramento e tubulações com vazamentos haviam causado contaminação das águas subterrâneas, e tanques de resíduos radioativos permaneciam sem uso. As estimativas para a limpeza chegavam a centenas de milhões de dólares. Cinco reatores antigos passaram por revisões de segurança em 1987 e tiveram a operação suspensa até a conclusão das avaliações. Quando o Reator de Isótopos de Alto Fluxo voltou a operar, em maio de 1990, os estoques norte-americanos de alguns radioisótopos médicos já haviam se esgotado. Em 1989, Alvin Trivelpiece, ex-diretor executivo da Associação Americana para o Avanço da Ciência, assumiu a direção do ORNL e permaneceu até 2000.
Em 1992, Charles Varnadore denunciou supostas violações de segurança e represálias de seus superiores. Um juiz administrativo decidiu a seu favor, mas o secretário do Trabalho Robert Reich reformou a decisão. O caso levou à autuação da contratada Martin Marietta por infrações de segurança e ao reforço das proteções a denunciantes no Departamento de Energia.
Em janeiro de 2019, o ORNL anunciou a automação de uma etapa da produção de plutônio-238 para missões espaciais da NASA. O avanço deveria ajudar a elevar a produção anual de 50 para 400 gramas, como parte de uma meta de ampliação. Em 2023, o laboratório anunciou o envio de cerca de 550 gramas de óxido de plutônio-238 e ainda projetava atingir a produção média anual de 1,5 quilograma em 2026.
Em junho de 2026, durante a guerra com o Irã e as negociações para encerrá-la, Jared Kushner e Steve Witkoff, enviados de Donald Trump, visitaram o laboratório para conversar com especialistas nucleares que poderiam participar de futuras negociações entre os Estados Unidos e o Irã sobre o programa nuclear iraniano.
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