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LLNLPRES495711 This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy by Lawrence Livermore National Laboratory under Lawrence Livermore National Laboratory under contract DEAC5207NA27344. Lawrence Livermore National Security, LLC

LLNL PRES This U.S. Department Energy …regents.universityofcalifornia.edu/regmeet/sept11/o1attach.pdfLawrenceLawrence Livermore National Laboratory under ... A passion for applying

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LLNL‐PRES‐495711This work was performed under the auspices of the U.S. Department of Energy byLawrence Livermore National Laboratory under Lawrence Livermore National Laboratory under contract DE‐AC52‐07NA27344.Lawrence Livermore National Security, LLC

A passion for applying science and technology to accomplish a mission – not science and technology for its p gyown sake

A capability to marshal the full Laboratory behind projects of scale —Strategic Defense Initiative (SDI), St k il  St d hi  Hi h P f  C ti  Stockpile Stewardship, High Performance Computing, National Ignition Facility (NIF), …

A focus on teams of scientists and engineers for applied projects of medium‐ to large‐scale rather than individual projects of medium‐ to large‐scale rather than individual principal investigators — it is Lawrence’s Lab

Major engagement with public policy — staff and alumni are frequently represented on national panels with a wide q y p prange of views

LLNL has a unique, distinguishing  character, derived from our UC LLNL has a unique, distinguishing  character, derived from our UC f d h i i h b f h ff d h i i h b f h f

Lawrence Livermore National Laboratory

founders, that positions the Laboratory for the future founders, that positions the Laboratory for the future 

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It has been a tremendous honor to be affiliated with the University of California for four decades

I am extraordinarily proud of the Laboratory employees and their  I am extraordinarily proud of the Laboratory employees and their capabilities to bring their broad, deep expertise to areas that have been, and are certain to be, defining issues of the future

LLNL and its employees have delivered on our promises and overcome LLNL and its employees have delivered on our promises and overcome many challenges

My perspective about future challenges:• The U S  is engaged in global challenges on many fronts —national security  The U.S. is engaged in global challenges on many fronts  national security, 

environmental, energy sufficiency and economic competition• Science, technology, engineering and systems analysis are major tools in 

helping to combat these challenges• DOE/NNSA Laboratories provide precious assets to the U.S. ST&E community

LLNL employees take great pride in providing theirLLNL employees take great pride in providing their

Lawrence Livermore National Laboratory

LLNL employees take great pride in providing theirLLNL employees take great pride in providing theirexpertise, technical focus and objectivity in the national interestexpertise, technical focus and objectivity in the national interest

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Programs• Stockpile Stewardship Mission Portfolios• Stockpile Stewardship• National Ignition Campaign• Nonproliferation and Arms Control• Interagency Programs

Nuclear Security

Mission Portfolios

• Interagency Programs- Domestic Security- Defense Security- Cyber, Space and Intelligence (CSI)

d l SEnergy &

E i t lInternational &

D ti

Security

- Energy and Environmental Security

• High Performance Computing – a signature capability

S i  T h l   d 

Environmental Security

Domestic Security

Science, Technology and Engineering

Operations and Business

NIF and HPC are signature capabilities which span most mission areas

Lawrence Livermore National Laboratory 4

Stockpile Stewardship strategic initiatives enable continuing confidence in the safety, security, and effectiveness of a smaller stockpile

R l     h i   d  i i   h ll Resolve weapons physics and engineering challenges

Develop innovative life‐extension design and technology options

Develop scientifically rigorous approach to Uncertainty Quantification (UQ)Develop scientifically rigorous approach to Uncertainty Quantification (UQ)

Enhance rigor of assessments and certifications

Make 3D assessments with UQ standard practice

Optimize return of information from surveillance activities

NIF − Understanding NIF − Understanding Thermonuclear BurnThermonuclear Burn

Atomistic SimulationsAtomistic Simulationson BG/Lon BG/LHEAF − Center of ExcellenceHEAF − Center of Excellence

for Highfor High‐‐Explosives R&DExplosives R&D PhoenixPhoenixProgramProgram

SSPSSPExperimentsExperiments

Lawrence Livermore National Laboratory 5

National Ignition Campaign (NIC)  Four Stages to Ignitiong p g ( )Strategy Achieve ignition and 

thermonuclear burn by end of FY 

Four Stages to Ignition

• Hohlraum temperature scales to ignition point design

• Laser scatter losses <15%• Symmetry control 

demonstrated

• Hohlraum temperature scales to ignition point design

• Laser scatter losses <15%• Symmetry control 

demonstrated

Commission laser

Commission hohlraumFY 2012 Transition into National User 

Facility by end of FY 2012S  S k il  S d hi  

• Measure ablator velocity 

• Measure ablator velocity 

Commission hohlraum

Commission capsule

C i i  l d  Support Stockpile Stewardship experimental campaigns to improve predictive capability simulation codes

velocity and start mix

velocity and start mix

Commission layered target implosions

Undertake High Energy Density (HED) science experiments to support fundamental science and other national security missions

Lawrence Livermore National Laboratory

y

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Nonproliferation and arms control strategy:

An enduring national asset for daily assessment of intelligence and operational data for evidence of 

adversary course of action

strategy: Provide technical leadership:

• Nuclear Detonation and Proliferation Detection• Nuclear Material Security and Safeguards

A  C t l  d T

Communicated Nuclear Threats

• Arms Control and Transparency• Next steps in Cooperative Threat Reduction

Nuclear counterterrorism strategy:

Adversary Rad/Nuc 

Capabilities

Nuclear threat assessments and emergency response

Rapid Forensics Analysis cutting‐edge science Advanced detection technology and creative 

Radiation Alarms

Advanced detection technology and creative partnerships for its use

Nuclear Trafficking

Lawrence Livermore National Laboratory 7

Business strategies in development: Chemical Counterterrorism Program Biological Biological  Chemical Counterterrorism Program

• Predictive understanding for Chemical Weapons (CW) agents

• Strengthened measurement capabilitiesHi h P f  C ti    di ti  

Biological Biological detector detector 

(LLMDA) can (LLMDA) can detect any detect any 

known virus or known virus or bacteria bacteria within 24 within 24 • High Performance Computing  predictive 

models for CW agent decontamination

within 24 within 24 hourshours

BioSecurity• Expansion of strong position in biological detection• Growth of medical countermeasures through 

partnerships

Enhanced detectors for aviation securityEnhanced detectors for aviation security

partnerships

Explosives Security• Explosive detection development• Aviation security

Lawrence Livermore National Laboratory

y• Infrastructure protection

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Business strategies in development: Warfighter Support

• 3rd Generation Conventional Weapons

• Directed Energy and Kinetic  Diode Pumped Alkali Laser Directed Energy and Kinetic Conventional Weapons

• Biosurveillance• Protecting the warfighter

pSuperior efficiency and power to 

weight

BLU‐129/BVery low‐collateral damage 

producing bomb Other Opportunities• Develop  complimentary programs• Memos of Understanding between Departments 

Redesign of Military HelmetsCan reduce severity of traumatic brain injury

• Memos of Understanding between Departments of Energy, Defense, Homeland Security, and Office of Director of National Intelligence (ODNI)

Lawrence Livermore National Laboratory

y f j y

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Business Strategies in Development: Intelligence Analysis

• Re‐invigorate nuclear weapons intelligence programg p g p g• Developing tools for a net‐centric intelligence 

enterprise• Deliver on persistence surveillance

Space ProtectionAddressing Space Addressing Space 

Situational Situational A  (SSAA  (SSA) )  Space Protection

• Space Protection Program launched by DoD and ODNI• Enhancing Testbed for Space Situational Awareness 

comprehensive model

Awareness (SSAAwareness (SSA) ) with HPC models and with HPC models and 

SSA sensorsSSA sensors

• Designing and deploying new prototype sensors (Pathfinder) with Space Situational Awareness (SSA) satellite systems

Cyber Security

Supercomputers are being used to look for 

Cyber Security• Investment in Supercomputing Enabled Transformational 

Analytics Capability (SETAC) create capabilities to detect and characterize cyber threats in real‐time

• Integrating program effort with open collaborative R&D 

Lawrence Livermore National Laboratory

Supercomputers are being used to look for suspicious behavior to discover 

“fingerprints” of hackers

Integrating program effort with open collaborative R&D through Network Security Innovation Center

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Business strategies focus: Climate change and energy analysisg gy y

• Climate prediction and uncertainty quantification• Greenhouse gas emission verification• Energy systems analysis and required planning

Carbon management and low carbon energy solutions• Wind and solar power prediction and grid integration• Underground Coal Gasification (UCG) and Carbon Capture and Sequestration 

(CCS)(CCS)• Air Capture and Negative Emissions• Fusion Energy (LIFE)

FusionFusionFusionFusionNuclearNuclearNuclearNuclearWindWind CCSCCSLLNL LLNL 

PortfolioPortfolio

GeothermalGeothermal UCGUCG

Lawrence Livermore National Laboratory 11

HPC computing is a cornerstone capability supporting all  Capacity Advanced Pathcapability supporting all mission areas with cutting‐edge platforms and support systems

HPC strategy:

p yComputing Architectures to Exascale

iHPC strategy: Deliver Sequoia, a 20 petaflop

system (2012) Coordinate second Tri‐Lab 

Current computing power supporting Science and National Security

Linux clusters for cost‐effective 

science500 TF Dawn596 TF* BlueGene/L

Sequoia System (FY 2012)

fl ll fl dCoordinate second Tri Lab Capacity Cluster

*TF = teraflops, or trillion floating‐point operations per second PF = petaflops, or quadrillion flops

HPC Advancement Strategy Development Areas

Enhance industrial and academia  • Leading‐edge HPC systems• Computing tools and environment• Advanced algorithm developments• Expansion of modeling, simulation and analysis

Enhance industrial and academia collaboration through Livermore Valley Open Campus (LVOC)

HPC advancement strategy leverages five 

Lawrence Livermore National Laboratory

funding sources leading towards exascale and future usability

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Stockpile Stewardship

ScienceNuclearThreat LIFE

ST&EFoundations

Threat Elimination

Bio Security

LIFE

Climate and Energy

Ch ll

ST&E strategy:I l t ST&E i t t  tf li  t   Security

Cyber, Space,

Intelligence

Challenges

Advanced Lasers and

Applications

Implement ST&E investment portfolio to enhance Laboratory missions and capabilities

Recruit and develop a top‐flight ST&E workforce

ST&E Strategic Roadmapworkforce

Provide outstanding research management processes to ensure ST&E excellence

Biological and Hi h E N l

Advanced B i  E F i

ST&E Foundations

Build ST&E Program that is synergistic with Lab’s programs and capabilities

gEnvironmental

ResearchHigh Energy

PhysicsNuclearPhysics

ScientificComputing Research

Basic EnergySciences

FusionEnergy

Lawrence Livermore National Laboratory 13

Key strategic focus areas: Modernize the IT infrastructure

• Enhance computer refreshinstitution‐wide

• Consolidate servers in Data Center, ti li  ERP  li ti   d 

O&B Priorities

• Modernize the IT infrastructure• Ensure physical infrastructure to support missions; programmatic growth will facilitate 

rationalize ERP applications and implement risk management approach for cyber security

investments to upgrade infrastructure• Operate the Lab safely, securely, efficiently and in compliance

P id  F iliti   d I f t t  t   t  i i Provide Facilities and Infrastructure to support mission• Establish Facilities Operations Group to prioritize maintenance activities• Refine information on existing capabilities; develop creative approaches to 

better utilize existing spacebetter utilize existing space• Undertake efforts to meet sustainability goals

Focus on risk management to optimize investments in operations

Lawrence Livermore National Laboratory 14

Create an open R&D campus to expand university and industrial engagement

International�Center�for��High�Energy�Density�and��

Inertial�Fusion�Energy�Science��

High‐Performance�Computing��

Transportation�Energy�Center�

The LVOC Phase I Plan includes three SNL/LLNL anchor programs

LLNL initial focus is on the HPC Innovation CenterInnovation Center

Phase 1 build outProgram development strategy:

The Applied Energy Project with California utilities is pending  The Applied Energy Project with California utilities is pending with a proposed budget of $150M over several years

LLNL and IBM have established a partnership• Assist industries in applications of HPC for product development 

iimprovements• Support energy providers in operating smart grids and renewable 

energy sources

Lawrence Livermore National Laboratory 15

InvestorInvestor‐‐Owned Utilities Owned Utilities (IOUs)(IOUs)

Lawrence LivermoreLawrence LivermoreNational LaboratoryNational Laboratory

Experts in power generation, transmission, cyber security, and 

distribution

Experts in solving complex problems with modeling and simulation, science‐based decision support, and broad technology 

development and engineering

PlanningPlanning OperationsOperations SecuritySecurity WorkforceWorkforce

CESCES‐‐2121 Application to CPUC Application to CPUC  Approval anticipated Approval anticipated ii

Related work for PG&ERelated work for PG&E

Lawrence Livermore National Laboratory 16

StatusStatus filedfiled Winter 2012Winter 2012 and CEC has startedand CEC has started

NSF to conduct design review for Large Synoptic Survey Telescope (LSST)

BBC crew films NIF for “Wonders of the Modern World”

Sequoia earns top ranking from Green 500 on supercomputing performance

LSST is the top priority for the next ground‐based astronomical facility; LLNL has played pivotal role 

in the LSST project over last decade.

HED S i  “C ” LLNL    h  Hi h P f  i‐GATE National Energy Systems 

Stephen Hawking will host a new science series in the fall. NIF segment will demonstrate how fusion 

will provide a clean and abundant source of energy.

BlueGene Q, to be deployed as Sequoia in 2012, has earned the title of the World’s Most Efficient 

Supercomputer.

HED Science “Campus”opens for business

LLNL opens the High Performance Computing Innovation Center (HPCIC)

i GATE National Energy Systems Technology (NEST) incubator grand 

opening

Official opening of HEDS campus was celebrated with an open house in Bldg  481; efforts have 

HPCICwill provide LLNL’s unique supercomputing expertise available to industry in 

i‐GATE is proposed as a designated Innovation Hub by Livermore, LLNL, SNL and others. Its mission is 

  i i   i  i f   

Lawrence Livermore National Laboratory

with an open house in Bldg. 481; efforts have integrated about 400 people working on HED 

science into a cohesive facility.

supe co put g e pe t se a a ab e to dust yorder to boost the nation’s economic 

competitiveness.to maximize economic impact of green 

transportation and clean energy technologies.

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LLNL gamma ray spectrometer now orbiting around Mercury

Research on new materials for radiation detection

Progress in synthetic methodologies for CA fabrication

Technology brings proton therapy closer Oldest objects in solar system indicate a The Laboratory developed 

The spectrometer will help determine the elemental and mineral composition of 

Mercury’s surface.

Objective is to develop a high‐resolution scintillator material that operates at room temperature, is inexpensive and can be 

manufactured in large volumes. 

Due to their unique structure, Carbon Aerogels (CAs) may be used for hydrogen and electrical energy 

storage desalination and catalysis.

ec o ogy b gs p oto t e apy c oseto treating cancer

Oldest objects in solar system indicate a turbulent beginning

The Laboratory developed artificial retina

The Argus II, marketed by Second Sight, is on sale i  th  E  U i  Cli i l t i l     d  

Using NanoSIMS, oxygen isotopes were measured  CPAC, which licensed LLNL technology, has developed   t   l t   hi h  ill  t l  b   ll  

Lawrence Livermore National Laboratory

in the European Union. Clinical trials are under way in the U.S.

g , yg pin a piece of the Allende meteorite. a proton accelerator which will cost less, be smaller, 

offer greater flexibility.

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Hydrocarbons formation from methane deep in the Earth

Foot and mouth disease may spread through shedding skin cells

Antimatter detectors may help monitor rogue nuclear activity

Methane can fuse to form hydrocarbons with multiple carbon atoms at high temperatures and pressures to understand hydrocarbon reservoirs and fluxes within 

the Earth’s crust.

LLNL scientist Michael Dillon suggests a number of practical possibilities for surveillance and control.

Livermore scientists are investigating antineutrino detectors for the potential of keeping tabs on 

excess plutonium and uranium.

LLNL researchers develop battery‐less Dimethyl Sulfide (DMS) emissions from In the wake of the wind

LLNL researchers develop battery less chemical detector

Dimethyl Sulfide (DMS) emissions from the world’s oceans are highly sensitive to 

climate change

Study launched to evaluate wakes created by wind  The detectors use one dimensional 

With continued dependency on fossil fuel use, DMS emissions (the “smell of the sea”) will 

increase 150% in the Southern Ocean and decrease in other places according to computer simulations

Lawrence Livermore National Laboratory

y yturbines to validate wind flow models. The objective:  

Improve efficiency of wind farms.

The detectors use one‐dimensional semiconductor nanowires.

in other places according to computer simulations.The shift in emissions will change the Earth’s 

heating patterns.

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 UC d    h ld b  LLNL S i ti t   d E i >2,000 UC degrees are held by LLNL Scientists and Engineers

43 UC graduate scholars are conducting thesis research at LLNL  

34% of  LLNL’s Postdocs have UC PhDs

19 LLNL scientists and engineers hold adjunct UC faculty appointments 

>1,500 co‐authored publications with UC faculty from all ten campuses over the last 5 yearsp 5 y

NSF Center for Biophotonics at UC Davis

NSF Center for Adaptive Optics at UC Santa Cruz

NCI Joint Cancer Center at UC DavisNCI Joint Cancer Center at UC Davis

NIH National Research Resource for Biomedical Accelerator Mass Spectrometry at LLNL with multiple UC campuses

Edward Teller Education Center:  K‐12 Science Education

LLNL physicist Paul Chrzanowski donated his personal collection of Shakespeare rare editions, valued at $2M, to UCLA 

Lawrence Livermore National Laboratory 20

Ben Santer received an American Geophysical Union fellowship

Elected a member of the National Academy of Sciences in recognition of his distinguished and continuing 

p y pfor his research on human‐induced climate change

Lawrence Livermore National Laboratory 21

achievements in original research

Fellow of the McKay-Helm Award by Fellow of the Fellow of the Optical Society of America

McKay Helm Award by American Welding Society

Fellow of the Optical Society of America

Abdul Awwal John ElmerJoe Nilsen

Board of Directors Award f F i P

Fellow of the International S i t f O ti

Fellow of the American A i ti f th

Chris Keane Bruce MacintoshKennedy Reed

Lawrence Livermore National Laboratory 22

from Fusion Power Associates

Society for Opticsand Photonics

Association for the Advancement of Science

Olgica Bakajin* Jon Eggert Ramona Vogt Hye‐Sook Park

For significant For development of For contribution to For studies of protein achievements in

linking dynamic and static compression of

condensed matter

seminal experimental techniques to create and probe plasmas

with extreme density

our understanding of the dynamics of heavy quark and

charmonium

folding and transport and selectivity at

nanoscalecondensed matter with extreme density

and temperaturecharmoniumproduction in

collisions with nuclei*former employee

Lawrence Livermore National Laboratory 23

Incubator that includes both the physical and virtual resources needed to enable innovation needed to enable innovation through R&D and analysis at scale

Analytic component that engages the best minds in industry, academia and government to build the foundations f   t i d i ti  th h for sustained innovation through research and education

Information sharing component that connects real‐time threats and courses of action in a secure manner that protects the equities of all 

Lawrence Livermore National Laboratory 24

partners

Deliver on and sustain current missions

Programmatic growth

Retain and recruit an outstanding workforce Retain and recruit an outstanding workforce

Modernize the IT infrastructure

Ensure the physical infrastructure to support our missions; programmatic growth ll f l d h h l f h dwill facilitate investment to upgrade the physical infrastructure in the mid‐term

Focus the ST&E investment on programmatic growth and sustainment of key capabilities

Optimal engagement of LLNL’s talents to the country’s most pressing challenges will Optimal engagement of LLNL’s talents to the country’s most pressing challenges will 

Lawrence Livermore National Laboratory

result in a workforce of 8,000 employees and a budget of ~2B/result in a workforce of 8,000 employees and a budget of ~2B/yryr

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