Hanford Engineer Works ( HW ) был ядерным производственным комплексом в округе Бентон, штат Вашингтон , созданным федеральным правительством США в 1943 году в рамках Манхэттенского проекта во время Второй мировой войны. Он построил и эксплуатировал реактор B , первый полномасштабный реактор по производству плутония . Плутоний, произведенный на HEW, использовался в атомной бомбе, взорванной при испытании Trinity в июле 1945 года, и в бомбе Fat Man , использованной при атомной бомбардировке Нагасаки в августе 1945 года. Завод продолжал производить плутоний для ядерного оружия до 1971 года. Командовал HEW полковник Франклин Т. Маттиас до января 1946 года, а затем полковник Фредерик Дж. Кларк .
Директор Манхэттенского проекта бригадный генерал Лесли Р. Гроувс-младший привлек DuPont в качестве генерального подрядчика для проектирования, строительства и эксплуатации HEW. DuPont рекомендовал разместить его вдали от густонаселенных районов, и был выбран участок на реке Колумбия под кодовым названием Site W. Федеральное правительство приобрело землю в соответствии со своими военными полномочиями и переселило около 1500 близлежащих жителей. Приобретение стало одним из крупнейших в истории США. Возникли споры с фермерами по поводу стоимости земли и компенсации за уже посаженные культуры. Приобретение не было завершено до окончания Манхэттенского проекта в декабре 1946 года.
Строительство началось в марте 1943 года на масштабном и технически сложном проекте. Большая часть строительной рабочей силы, которая достигла пика почти в 45 000 человек в июне 1944 года, жила во временном строительном лагере недалеко от старого городка Хэнфорд. Администраторы, инженеры и обслуживающий персонал жили в правительственном городе, основанном в Ричленде , где пиковое население военного времени составляло 17 000 человек. HEW возвела 554 здания, включая три графитовых замедлителя и водоохлаждаемых реактора (B, D и F), которые работали на мощности 250 мегаватт. В них подавался природный уран , запечатанный в алюминиевые банки (известные как «слизни»).
Реактор B вышел на критический уровень в сентябре 1944 года и, преодолев нейтронное отравление , произвел свой первый плутоний в ноябре. Облученные шламы были обработаны на двух огромных, дистанционно управляемых химических разделительных установках (T и B), где плутоний был извлечен с помощью висмут-фосфатного процесса . Радиоактивные отходы хранились в подземных резервуарах. Первая партия плутония была обработана на установке T в период с декабря 1944 года по февраль 1945 года и доставлена в Лос-Аламосскую лабораторию Манхэттенского проекта . Идентичные реакторы D и F были введены в эксплуатацию в декабре 1944 года и феврале 1945 года соответственно. HEW был остановлен 10 марта 1945 года, когда японская бомба-воздушный шар попала в высоковольтную линию электропередачи. Общая стоимость HEW до декабря 1946 года составила более 348 миллионов долларов (что эквивалентно 4,1 миллиарда долларов в 2023 году). Манхэттенский проект завершился 31 декабря 1946 года, и контроль над HEW перешел от Манхэттенского округа к Комиссии по атомной энергии .
Во время Второй мировой войны Секция S-1 Федерального управления научных исследований и разработок (OSRD) спонсировала исследовательский проект по плутонию, проводимый учеными из Колумбийского университета , Принстонского университета , Чикагского университета и Калифорнийского университета в Беркли . Плутоний, синтетический элемент , недавно полученный в лабораториях, теоретически считался расщепляющимся и, следовательно, пригодным для использования в атомной бомбе . Физики Металлургической лаборатории в Чикаго спроектировали ядерные реакторы («кочегарки»), которые могли преобразовывать уран в плутоний, в то время как ее химики исследовали способы отделения плутония от непреобразованного урана и продуктов деления . [1] Для производства одного килограмма плутония требовалось около четырех тонн урана. [2] Плутониевая программа стала известна как проект X-10. [3]
23 сентября 1942 года бригадный генерал Лесли Р. Гроувс-младший стал директором Манхэттенского проекта . [4] Stone & Webster была нанята для выполнения строительства инженерных заводов Клинтона в Оук-Ридже, штат Теннесси , но Гроувс посчитал, что задача проектирования, строительства и эксплуатации объектов Манхэттенского проекта выходит за рамки возможностей одной фирмы. В то же время он хотел сократить число крупных подрядчиков по соображениям безопасности. [5]
Гроувс был привлечен к DuPont , фирме, с которой он работал в прошлом, потому что она проектировала и строила свои собственные заводы, [6] что предполагало, что у нее есть опыт, чтобы выступать в качестве генерального подрядчика для комплекса по производству плутония. Это имело дополнительное преимущество, поскольку не требовало от Манхэттенского округа (военного компонента Манхэттенского проекта) координировать работу подрядчиков по проекту, тем самым уменьшая рабочую нагрузку Гроувса. [5] [7] Гроувс проинформировал вице-президента DuPont Уиллиса Ф. Харрингтона и химика Чарльза Стайна о Манхэттенском проекте 31 октября. [8] Они оба протестовали, заявляя, что компания «не имеет никакого опыта или знаний в области физики и что они некомпетентны, чтобы выносить какое-либо мнение, за исключением того, что весь проект, по-видимому, выходит за рамки человеческих возможностей». [9]
4 ноября химики и инженеры DuPont, включая Стайна, Элмера Болтона , Роджера Уильямса, Томаса Х. Чилтона и Кроуфорда Гринволта , посетили Металлургическую лабораторию в Чикаго. 10 ноября Гроувс, полковник Кеннет Николс (заместитель главного инженера округа Манхэттен, который отвечал за HEW, инженерные работы Клинтона и другие производственные площадки), Артур Х. Комптон (директор Металлургической лаборатории) и Норман Хилберри (заместитель Комптона) встретились с исполнительным комитетом DuPont в штаб-квартире компании в Уилмингтоне, штат Делавэр . Гроувс заверил президента DuPont Уолтера С. Карпентера-младшего , что Манхэттенский проект считался крайне важным президентом Франклином Рузвельтом , военным министром Генри Л. Стимсоном и начальником штаба армии США Джорджем К. Маршаллом . [10] [8]
Помня о том, что после Первой мировой войны его осудили как торговца смертью , Дюпон сначала отказался платить, но по юридическим причинам был согласован контракт с оплатой издержек плюс гонорар в один доллар. [11] По просьбе Карпентера директор OSRD Ванневар Буш заставил Рузвельта поставить инициалы на письме, в котором отмечалось, что правительство берет на себя всю ответственность за все опасности, связанные с проектом. [12]
Первоначально предполагалось, что реакторы будут построены на площадке в Ок-Ридже, но Карпентер выразил сомнения по этому поводу, поскольку Ок-Ридж находился всего в 20 милях (32 км) от Ноксвилла . [13] Физики из Металлургической лаборатории были более оптимистичны в отношении безопасности ядерных реакторов; Юджин Вигнер утверждал, что их можно построить на реке Потомак недалеко от Вашингтона, округ Колумбия . [14] Крупная авария могла привести к гибели людей и серьезным последствиям для здоровья, и Гроувс был обеспокоен тем, что даже незначительная авария могла нарушить жизненно важное военное производство — в частности, алюминия — или потребовать эвакуации заводов по разделению изотопов Манхэттенского проекта . Но распространение объектов в Ок-Ридже на большую территорию означало бы покупку большего количества земли. В декабре 1942 года количество реакторов, которые необходимо было построить, все еще было неопределенным; в целях планирования предполагалось построить шесть реакторов и четыре завода по химическому разделению. [15]
Идеальное место описывалось по восьми критериям:
Самым важным из этих критериев была доступность электроэнергии. Потребности военной промышленности создали дефицит электроэнергии во многих частях страны, и использование Tennessee Valley Authority было исключено, поскольку ожидалось, что Clinton Engineer Works поглотит ее избыточные генерирующие мощности. Между 18 и 31 декабря 1942 года (всего через двенадцать дней после того, как команда Металлургической лаборатории под руководством Энрико Ферми запустила Chicago Pile-1 , первый ядерный реактор) исследовательская партия, состоящая из подполковника Франклина Т. Маттиаса и инженеров DuPont AES Холла и Гилберта П. Черча, осмотрела несколько альтернативных участков. [17] [18]
Они осмотрели участки около Кер-д'Ален, Айдахо ; Ханфорд, Вашингтон ; Мэнсфилд, Вашингтон ; реки Дешут и долины реки Джон-Дэй в Орегоне ; реки Пит в Калифорнии; Блайт, Калифорния ; и Нидлс, Калифорния (последние два находились на реке Колорадо ). [19] [20] 1 января 1943 года [20] Маттиас позвонил Гроувсу из Портленда, штат Орегон , [21] и сообщил, что участок Ханфорд был «гораздо более благоприятным практически во всех отношениях, чем любой другой». [22] Исследовательская группа отметила обилие заполнителя , который можно было использовать для изготовления бетона, и что грунт казался достаточно прочным, чтобы выдерживать массивные конструкции. [23] Они отметили, что высоковольтная линия электропередачи, соединяющая плотину Гранд-Кули с плотиной Бонневиль, пересекала участок. Гроувс посетил его 16 января 1943 года и одобрил выбор. [24] Он был официально обозначен как Hanford Engineer Works (HEW) [25] и имел кодовое название « Участок W ». [26] [27]
Маттиас работал с Гроувсом над их предыдущим проектом — строительством Пентагона . Гроувс намеревался сделать Маттиаса своим заместителем, но по совету главного инженера округа Манхэттен, полковника Джеймса К. Маршалла , Маттиас стал инженером района Ханфорда. Гилберт Чёрч стал руководителем полевого проекта строительной группы DuPont. Одной из причин отправки их вместе в исследовательскую партию было желание убедиться, что они совместимы как коллеги. [28] Как инженер района, Маттиас обладал необычной степенью автономии. Изолированное расположение Ханфорда означало, что связь была ограничена, поэтому ежедневные отчеты в штаб-квартиру округа Манхэттена в Оук-Ридже были непрактичны. [29] Проект получил рейтинг AAA от Совета по военному производству , что давало ему наивысший приоритет для закупки сырья и поставок. [30]
DuPont создал подразделение в отделе взрывчатых веществ EB Yancey под руководством Роджера Уильямса, известное как TNX. Уильямс разделил его на два подразделения: Техническое подразделение, возглавляемое Гринволтом, для работы с Металлургической лабораторией по проектированию; и Производственное подразделение под руководством Р. Монте Эванса для надзора за работой завода. Строительство было обязанностью Инженерного отдела DuPont, глава которого, Э. Г. Акарт, поручил ответственность за плутониевый проект своему заместителю Грэнвиллу М. Риду . В конечном итоге 90 процентов инженерного персонала и ресурсов DuPont были направлены на Манхэттенский проект. [31] [32] [33]
Секретарь Стимсон санкционировал приобретение земли 8 февраля 1943 года. [24] [34] Офис проекта округа Манхэттен открылся в Проссере, штат Вашингтон , 22 февраля. Федеральный судья Льюис Б. Швелленбах выдал приказ о владении в соответствии с Законом о полномочиях во время Второй войны на следующий день, и первый участок был приобретен 10 марта. [34] [35] Уведомления были разосланы в марте жителям Уайт-Блаффс , Ханфорда и Ричленда, всего около 1500 человек. Армия выкопала 177 могил на кладбище Уайт-Блаффс и перенесла их в Проссер, на другую сторону горы Рэттлснейк . [36] [37]
Земля была разделена на пять участков. Зона A, в центре участка, была местом расположения объектов проекта; она была приобретена полностью, и по соображениям безопасности весь непроектный персонал должен был быть выселен. Окружающая Зона A была зоной безопасности, Зона B; эта земля была сдана в аренду, и ее обитатели подлежали выселению в короткие сроки. Зона C была отведена под рабочий поселок и была сдана в аренду или куплена. Зона D была отведена под производственные предприятия и была куплена. Наконец, было два участка земли, обозначенных как Зона E, которые должны были быть приобретены только в случае необходимости. [38] В конечном итоге, 6599,45 акров (2670,70 га) Зоны E были приобретены в аренду, за плату или по передаче. [39] Всего планировалось приобрести 4218 участков общей площадью 428 203,65 акров (173 287,87 га), [40] что сделало этот проект одним из крупнейших в истории Америки по приобретению земель. [41]
Около 88 процентов этой земли было засажено полынью , где паслось от восемнадцати до двадцати тысяч овец. Почти все остальное было сельскохозяйственными угодьями, хотя не все они были возделываемыми. [42] Фермеры считали, что им следует компенсировать стоимость возделываемых культур, а также их земли. [43] Большинство оценщиков из Федерального земельного банка базировались в Сиэтле или Портленде и были незнакомы с сельскохозяйственными культурами и методами ведения сельского хозяйства в регионе. Они приезжали зимой, когда многие поля выглядели невозделанными, а фермеры отсутствовали в течение сезона, часто работая на верфях в Сиэтле или служа в армии, но не считали свою землю заброшенной. Для сравнения, в этом районе было мало продаж земли, и цены были низкими во время Великой депрессии . Поэтому стоимость, назначенная фермам, как правило, была довольно низкой. [44]
Поскольку работа на участке не могла начаться немедленно, Гроувс отложил физическое владение землей, находящейся под обработкой, чтобы можно было собрать уже посаженные культуры. Даты сбора урожая варьировались с апреля по сентябрь, в зависимости от типа культуры, [45] [46] но когда жители стали рассматриваться как угроза безопасности, 5 июля был издан приказ об их выселении с уведомлением за два дня. [47]
Урожай летом и осенью 1943 года был исключительно обильным, а цены были высокими из-за войны. Это увеличило цены на землю. Это также способствовало преувеличенным представлениям о ценности земли, что привело к судебным разбирательствам. [45] [46] Особой проблемой были ирригационные округа , которые стали ядром организованного сопротивления приобретению и наняли юридических консультантов. Фермеры должны были заплатить за свою долю земли ирригационного округа от продажи своей собственности. Оценка 7 августа подтвердила, что облигации были достаточно покрыты, но до этого многие фермеры отказывались продавать. [48] Самой большой жалобой была медленная оплата. 18 июня 1943 года Маттиас отметил, что было выписано всего девятнадцать чеков за две тысячи завершенных транзакций. [49]
Недовольство приобретением было очевидно в письмах жителей Хэнфордского полигона в Министерство обороны и Министерство юстиции . Буш проинформировал Рузвельта о приобретении, но Комитет Трумэна начал проводить расследования. [51] 15 июня он направил письма Карпентеру и Джулиусу Х. Амбергу, специальному помощнику Стимсона, с просьбой объяснить выбор места, предполагаемую стоимость проекта и необходимость приобретения такого большого количества земли. [52] На заседании кабинета министров 17 июня Рузвельт спросил Стимсона, будет ли Манхэттенский проект рассматривать возможность переноса производства плутония в другое место. Гроувс заверил Стимсона, что нет другого полигона, «где работа могла бы быть выполнена так хорошо». [51] Затем Стимсон отправился к сенатору Гарри С. Трумэну , который согласился исключить Хэнфордский полигон из сферы расследований комитета по соображениям национальной безопасности. [52] Несмотря на попытки Стимсона скрыть от Трумэна всю информацию о его цели, последний в июле написал судье Спокана об этом месте: «Я знаю кое-что об этой огромной сделке с недвижимостью, и мне сообщили, что она предназначена для строительства завода, чтобы произвести ужасный взрыв для секретного оружия, которое будет чудом». [53] В декабре следователь из Комитета Трумэна снова попытался расследовать проект в Хэнфорде из-за «различных слухов», которые другой сенатор отправил Трумэну, а в марте 1944 года Комитету снова потребовались заверения в том, что проект является секретным и не может быть проверен. [54]
В период с марта по октябрь 1943 года среднее количество урегулирований составляло 108 в месяц. Первый судебный процесс по осуждению начался 7 октября. [55] Судебные присяжные в основном были набраны из Якимы , где производительность земли и цены были намного выше, [45] и они не доверяли оценщикам Федерального земельного банка. В соответствии с обычной процедурой в штате Вашингтон, они посетили участки, по которым выносилось решение, [56] и вид рабочих с идентификационными значками DuPont породил слухи о том, что проект не имеет военной ценности, и правительство использует принудительное отчуждение собственности в интересах частного предпринимательства. [57] Присяжные с пониманием отнеслись к претензиям землевладельцев, и присужденные выплаты значительно превысили оценки. [56]
С октября 1943 года по апрель 1944 года темпы урегулирования снизились в среднем до семи в месяц. [55] Гроувс был обеспокоен тем, что общественное внимание, вызванное судебными процессами и осмотром участков присяжными, где теперь начиналось строительство, может поставить под угрозу безопасность проекта. Он договорился с Норманом М. Литтеллом, помощником генерального прокурора, отвечающим за земельный отдел в Министерстве юстиции, о дополнительной гибкости в внесении корректировок в оценки для содействия внесудебному урегулированию и об учреждении второго суда с дополнительными судьями. В зале суда в Якиме была установлена система кондиционирования воздуха, чтобы позволить слушать дела в летние месяцы. [58]
Литтел убедился, что корень проблемы — в ошибочных оценках, и 13 октября 1944 года он предстал перед судом в Якиме и попросил Швелленбаха приостановить все судебные разбирательства по осуждению, пока Министерство юстиции не сможет провести повторную оценку более 700 участков, все еще ожидающих урегулирования. Заместитель военного министра Роберт П. Паттерсон направил резко сформулированное письмо генеральному прокурору Фрэнсису Биддлу . Это вызвало к жизни давний спор между Биддлом и Литтелом по поводу управления Земельным отделом, и Биддл потребовал отставки Литтела. Когда этого не произошло, он велел Рузвельту отстранить Литтела от должности 26 ноября. [58] Когда Манхэттенский проект завершился 31 декабря 1946 года, оставалось еще 237 участков, которые нужно было урегулировать. [59] В общей сложности на приобретение земли было потрачено 5 148 462 долл. США (что эквивалентно 61 000 000 долл. США в 2023 году). [60]
Также пострадали люди племени ванапум , конфедеративные племена и группы нации якима , конфедеративные племена индейской резервации уматилла и племя не-персе . [61] [62] [63] Коренные американцы привыкли ловить рыбу в реке Колумбия около Уайт-Блаффс в течение двух или трех недель в октябре. Рыбу, которую они вылавливали, сушили и использовали в качестве еды на зиму. Была достигнута сделка с вождем племени ванапум Джонни Баком, позволявшая Баку и его двум помощникам выдавать пропуска на рыбалку в этом месте. Это право было отменено в 1944 году по соображениям безопасности. Якима отклонили предложения о ежегодной денежной выплате, и Маттиас предоставил грузовик и водителя, чтобы отвозить их в Прист-Рапидс каждый день в течение рыболовного сезона, но им не разрешалось разбивать там лагерь на ночь. Маттиас заверил коренных американцев, что к их могилам будут относиться с уважением, но прошло пятнадцать лет, прежде чем ванапумам разрешили отмечать кладбища. В 1997 году старейшинам племени разрешили приводить детей и молодых людей на это место раз в год, чтобы они узнали об их священных местах . [64] [65]
Маттиас и Чёрч встретились в Уилмингтоне 2 марта 1943 года и составили план расположения Hanford Engineer Works. [66] Обычно в изолированной местности сотрудники размещались на месте, но в этом случае по соображениям безопасности было желательно разместить их на расстоянии не менее 10 миль (16 км). Даже строительная рабочая сила не могла быть размещена на месте, потому что некоторые операции на заводе должны были выполняться во время пусконаладочных испытаний. Армия и инженеры DuPont решили создать два сообщества: временный строительный лагерь и более существенную рабочую деревню. Вместо того, чтобы создавать временные строительные лагеря на каждой строительной площадке, один большой лагерь обслуживал все строительные площадки. [67] [68]
Строительство было ускорено за счет размещения строительного лагеря и действующего поселка на местах существующих поселков, где они могли воспользоваться уже имеющимися зданиями, дорогами и коммунальной инфраструктурой. Инженеры решили разместить временный строительный лагерь на месте деревни Ханфорд, в которой проживало около 125 человек. Он находился в 6 милях (9,7 км) от ближайшей производственной площадки, которая считалась достаточно удаленной при запуске. Он обслуживался шоссе штата Коннелл-Якима , дорогой Паско - Уайт-Блаффс и веткой железной дороги Чикаго, Милуоки, Сент-Пол и Пасифик . Электричество было доступно от подстанции Pacific Power and Light Company , а вода — из местных скважин. Общественные объекты включали магазины, два склада для упаковки фруктов, скотный двор, объединенную начальную и среднюю школу и церковь. [67] [68]
Поскольку DuPont и Металлургическая лаборатория еще не достигли значительного прогресса в проектировании реакторов или перерабатывающих заводов, было неизвестно, сколько рабочих потребуется для их строительства. Городское планирование исходило из предположения, что строительство потребует от 25 000 до 28 000 рабочих, половина из которых будет жить в лагере, но DuPont спроектировал лагерь так, чтобы можно было расширить его. Это оказалось мудрым решением; в конечном итоге потребовалось бы почти вдвое больше рабочих, [69] а способность окружающих общин принять рабочих была ограничена. [68] В лагере было предоставлено три типа размещения: бараки, хижины и стоянки для трейлеров. Первые прибывшие рабочие жили в 125 пирамидальных палатках армии США с деревянными полами и бортами, пока они возводили первые бараки. Было возведено два типа бараков: двухстворчатые бараки для женщин и четырехстворчатые для мужчин. Белые и небелые люди жили в отдельных бараках. Строительство началось 6 апреля 1943 года, и в конечном итоге было возведено 195 бараков, последний из которых был завершен 27 мая 1944 года. Было 110 для белых мужчин, 21 для черных мужчин, 57 для белых женщин и 7 для черных женщин. Не все были использованы для размещения, и одно крыло для белых женщин было передано Женскому армейскому корпусу . Бараки могли вместить 29 216 рабочих. [70]
По мере того, как строительство объектов шло полным ходом, Гроувс освобождал рабочих, работавших в бараках, покупая бараки. [71] Это были простые сборные жилища из фанеры и целотекса, в каждом из которых могли разместиться от десяти до двадцати рабочих. Для отопления в каждом блоке имелась дровяная или угольная печь. Всего у компании Pacific Huts в Сиэтле было куплено 820 двухместных бараков и 272 одноместных барака. Возведенные в период с 27 февраля по 15 июля 1944 года, они вмещали 7120 белых мужчин и 2714 чернокожих мужчин. В общей сложности в бараках и бараках размещалось 39 050 рабочих. У многих рабочих были собственные трейлеры, в которых они перевозили свои семьи с одной военной строительной работы на другую. Было создано семь лагерей трейлеров с 3639 участками, из которых все, кроме 45, были заняты в пик строительных работ, и в них проживало 12 008 человек. [70]
Помимо размещения, лагерь Ханфорд содержал другие здания и сооружения. Столовые и залы отдыха управлялись Olympic Commissary Company по субподряду DuPont. Первоначальные продуктовые и одежные магазины продолжали работать, а DuPont сдавала в аренду другие магазины, число которых со временем постепенно увеличивалось, частным операторам. В лагере Ханфорд было два гаража и станции техобслуживания, прачечная, банк, почта и автобусная станция. Там были больница, церкви, библиотека, полиция и пожарные станции. [72] До прибытия Манхэттенского округа в школе было около 65 учеников. Когда 14 сентября 1943 года начался осенний семестр, в ней было 560 учеников и 18 учителей. В 1943–1944 учебном году было 1891 ученик и 38 учителей. Школа закрылась 13 февраля 1945 года. [72]
Также был аэропорт с асфальтобетонной взлетно-посадочной полосой шириной 30 футов (9,1 м) и длиной 2000 футов (610 м). Когда лагерь расширился, аэропорт был перемещен на новое место примерно в 1 миле (1,6 км) к западу от Ханфорда. Новый аэропорт имел две взлетно-посадочные полосы, одна из которых была ориентирована с севера на юг, а другая с востока на запад. Обе были шириной 200 футов (61 м), но длина взлетно-посадочной полосы с севера на юг составляла 4000 футов (1200 м), а с востока на запад — всего 2400 футов (730 м). Это позволило аэропорту принимать самолеты Воздушного транспортного командования, перевозившие экспресс-грузы. Здания аэропорта состояли из двух ангаров и барака, а также были электрические топливные насосы. [73]
После завершения строительства в феврале 1945 года численность населения лагеря быстро сократилась. Административные и служебные помещения были перемещены в Ричленд . По соображениям безопасности было желательно, чтобы неработающий персонал находился за пределами запретной зоны, поэтому было решено снести строительный лагерь в Хэнфорде, оставив только остаточный лагерь для тысячи человек на случай необходимости экстренного строительства. Офис инженера района вывез все электрическое и механическое оборудование для повторного использования, но большая его часть была излишней для нужд Hanford Engineer Works и была либо отправлена на другие объекты Манхэттенского проекта, либо утилизирована. Контракт на снос был присужден компании Mohawk Wrecking and Lumber Company из Детройта , которая предложила самую низкую цену в размере 103 005,30 долларов США (что эквивалентно 1 380 000 долларов США в 2023 году). Снос начался в январе 1946 года и, как ожидалось, занял двенадцать месяцев. Было задействовано максимум 363 рабочих. Среди спасенных предметов было 23 000 000 досковых футов (54 000 м 3 ) пиломатериалов, 157 000 футов (48 000 м) деревянных клепок и 9 000 футов (2 700 м) стальных водопроводных труб, 55 000 футов (17 000 м) стальных паровых труб и 6 500 000 квадратных футов (600 000 м 2 ) гипсокартона. [74] Общая стоимость строительного лагеря в Хэнфорде по состоянию на 31 декабря 1946 года составила 37 589 302 долл. США (что эквивалентно 448 000 000 долл. США в 2023 году). [75]
В качестве места для действующей деревни был выбран Ричленд. Инженеры проекта также рассматривали Бентон-Сити, штат Вашингтон . Он был более подходящим, но не был частью изначально приобретенной территории, и по соображениям безопасности было желательно, чтобы действующая деревня находилась внутри запретной зоны. Округ Манхэттен мог бы приобрести эту территорию, но, учитывая противодействие уже происходящему приобретению земли, они решили использовать Ричленд, который уже приобретался. Ричленд находился примерно в 25 милях (40 км) от площадок реакторов. Население деревни составляло около 250 человек, но она была окружена небольшими фермами, поэтому на участке площадью 2500 акров (1000 га) проживало около 600 человек. [67] [76] Жителям Ричленда было дано время до 15 ноября 1943 года, чтобы освободить свои дома. [77]
План предусматривал создание деревни с населением 6500 человек с возможностью расширения до 7500 человек, исходя из предположения, что от 30 до 40 процентов работающих сотрудников будут жить в близлежащих общинах. Неспособность этих общин принять такое количество людей вскоре стала очевидной, и в сентябре 1943 года размер Ричленда был установлен в 16 000 человек. [78] DuPont выставил контракт на строительство деревни на тендер, и контракт был присужден участнику, предложившему самую низкую цену, Г. Альбину Персону , 16 марта 1943 года. Персон открыл офис в средней школе Паско . Он разработал серию стандартных проектов домов, основанных на моде дизайна домов в стиле Кейп-Код и ранчо того времени. В то время как строительный лагерь в Хэнфорде имел сетевую планировку, жилые районы Ричленда имели изогнутые улицы и тупики. [79] Существующие тенистые и фруктовые деревья были сохранены там, где это было возможно. [80] В отличие от Оук-Риджа и Лос-Аламоса , Ричленд не был окружен высоким проволочным забором. Поскольку город был открытым, Маттиас попросил Дюпона обеспечить, чтобы он содержался в чистоте и порядке. [81]
Персон признал необходимость скорости и эффективности, но его видение образцового сообщества конца 20-го века отличалось от видения Гроувса. Гроувс, например, был против того, чтобы магазины имели витрины , которые, по его мнению, поощряли бы покупки из окон и импульсивные покупки ; он хотел, чтобы они выглядели как утилитарные почтовые обменники на армейских постах. В этом и во многих других вещах Персон в конечном итоге добился своего, потому что его клиентом была компания DuPont, а не армия. Результатом стал компромисс между его видением и видением Гроувса, хотя и ближе к первому, чем ко второму. [79] Гроувс хотел, чтобы дома были сгруппированы близко друг к другу, чтобы жители могли дойти до удобств, но Персон выделил им просторные участки, поэтому требовались автомобили и автобусы. [82]
Первоначальный список коммерческих учреждений включал торговый центр, но только два продовольственных магазина, каждый с 10 000 квадратных футов (930 м 2 ) торговой площади. По мере того, как город рос в размерах, Персон смог убедить Гроувса разрешить больше магазинов, но в каждом случае он должен был предоставить данные, демонстрирующие, что рассматриваемое учреждение было подходящим для деревни размером с Ричленд. [83] Полученный компромисс на многие годы поставил Ричленд в невыгодное положение из-за неадекватных тротуаров, магазинов и лавок, отсутствия общественного центра и слишком узких дорог. [81]
Была надежда, что существующие коммерческие учреждения могут быть повторно использованы, и им было разрешено продолжать торговлю после приобретения, но большинство из них оказались слишком маленькими или слишком неудачно расположенными. Несколько были переоборудованы для других целей. Большинство новых коммерческих учреждений были завершены к 15 февраля 1945 года. [83] Была также надежда, что существующие жилые помещения могут быть повторно использованы, но многие из них были в плохом состоянии, и их ремонт обошелся бы дороже, чем строительство новых домов. К февралю 1945 года только 25 из первоначальных жилых помещений, известных как дома-трактиры, все еще использовались. [84]
Около 1800 сборных домов были добавлены в план. [84] Компания, ответственная за их производство, Prefabricated Engineering, не имела оборудования для их транспортировки в Ричленд со своего завода в Толедо, штат Орегон , поэтому она наняла для этого фирму из Чикаго. Субподрядчик нарушил правила военного времени, требующие от компании нанимать местных водителей, и профсоюз International Brotherhood of Teamsters , который сослался на проблемы безопасности. Маттиас организовал доставку сборных домов по железной дороге, что стоило дороже. Он договорился об урегулировании с профсоюзом в апреле 1944 года, но Управление по транспорту обороны и Комиссия по межштатной торговле были другим вопросом, и Prefabricated Engineering была вынуждена нанять более дорогую местную фирму. [85] К тому времени, когда в мае 1944 года был заказан последний из сборных домов, большинство доступных участков были заняты, и сборные дома были сгруппированы вместе на западной стороне Ричленда. [84]
Нанять компанию по перевозке для перевозки имущества в военное время было сложно, поэтому жилища, включая сборные дома, были снабжены базовой мебелью, включая холодильник, электрическую плиту и электрическую систему нагрева воды. [84] Жильцы платили ежемесячную арендную плату в размере от 27,50 долларов США (что эквивалентно 430 долларам США в 2023 году) до 80 долларов США в зависимости от размера и типа дома. [86] Помимо домов, было восемь общежитий для мужчин и семнадцать для женщин. В первых девятнадцати построенных были одноместные и двухместные комнаты, но в последних шести были только двухместные комнаты. Они обеспечивали размещение до 1000 человек. [87] Жильцы общежитий платили от 15 долларов США (что эквивалентно 234 долларам США в 2023 году) до 22,50 долларов США в месяц. [86]
Распределение жилья основывалось на ранге сотрудника. [88] В то время дома с тремя спальнями считались роскошью, и Гроувс хотел дома с двумя спальнями; но Дюпон утверждал, что четверть сотрудников будут администраторами или техническим персоналом, которым нужны более просторные дома. Гроувс был потрясен идеей объединения домов определенной ценности вместе, так что сотрудники определенных рангов жили бы в одном районе. Для Гроувса это было открытым утверждением социального класса в Соединенных Штатах , но Дюпон добился своего, и лучшие дома были построены на самых привлекательных участках вдоль набережной реки. [82]
Население Ричленда значительно увеличилось, как только в январе 1944 года начал прибывать обслуживающий персонал, достигнув пика в 17 000 человек в середине года, когда строительство и запуск совпали. Затем оно сократилось до 15 000 человек к концу года, когда строители уехали. [89] До приобретения в Ричленде была начальная школа на 320 учеников и средняя школа на 100 учеников. Дополнительная начальная школа на 16 классов была разрешена 16 марта 1943 года, затем третья и четвертая. Первоначальная средняя школа использовалась в учебном году 1943–1944 годов, но была признана слишком маленькой. Новая была разрешена в июле 1943 года, а расширение к ней в 1944 году. Четыре начальные школы и средняя школа имели помещения для 1900 учеников. [84]
Электричество поступало от 66-киловольтной линии Pacific Power and Light Company. Были построены две подстанции по 5000 киловатт и одна подстанция на 10 000 киловатт. В центральной части Ричленда были уличные фонари, но в отдаленных частях освещение обеспечивалось только на перекрестках. Улицы были вымощены асфальтобетонным щебнем . Была построена станция очистки сточных вод , рассчитанная на обработку 900 000 галлонов США (3 400 000 л) в день; ее мощность пришлось удвоить. Вода забиралась из скважин (а не качалась из реки Колумбия) и подавалась в резервуар объемом 1 000 000 галлонов США (3 800 000 л). Когда уровень грунтовых вод начал падать, поля вокруг Ричленда были затоплены водой из ирригационной системы, чтобы поддерживать его. [90] Общая стоимость деревни Ричленд по состоянию на 31 декабря 1946 года составила 43 674 392 доллара (что эквивалентно 520 000 000 долларов в 2023 году). [75]
Округ Манхэттен и DuPont приступили к набору рабочей силы для строительства с помощью Службы занятости США и Военной комиссии по трудовым ресурсам . [91] DuPont разместила объявление о наборе рабочих для неуказанного «военного строительного проекта», предлагая «привлекательную шкалу заработной платы». [92] Дневные ставки были выше, чем в других местах: в Ханфорде неквалифицированные рабочие зарабатывали в среднем 8 долларов в день (что эквивалентно 141 доллару в 2023 году), когда в других частях страны обычная заработная плата составляла 3–4 доллара; квалифицированные монтажники трубопроводов и электрики зарабатывали 15 долларов в день, когда обычной была 10 долларов. [93] В период с 1943 по 1946 год рекрутеры опросили 262 040 человек и наняли 94 307 из них. [94] В Hanford Engineer Works были высокие стандарты. Те, кого нанимали сварщиками, должны были предоставить записи о работе и рекомендации с работы за последние пятнадцать лет, а затем пройти тест, который отсеял 80 процентов претендентов. Дефектные сварные швы не допускались, поскольку после ввода реакторов в эксплуатацию их 50 000 футов (15 000 м) сварных соединений стали недоступны. [95]
Численность строительных рабочих достигла пика в 45 096 человек 21 июня 1944 года. [96] Около 13 процентов составляли женщины, а 16,45 процента не были белыми. Афроамериканцы жили в отдельных кварталах, имели собственные столовые и зоны отдыха, [97] и получали меньшую зарплату, чем белые рабочие. [98] Хотя DuPont согласилась нанять некоторых в качестве строительных рабочих, она не собиралась нанимать их в качестве обслуживающего персонала. Все эти рабочие были белыми, и большинство из них были протестантами. [99]
Не все 1532 рабочих персонала работали в DuPont ранее, но большинство из них пришли с заводов по производству боеприпасов DuPont в Колорадо, Иллинойсе, Теннесси и Юте, где производство было сокращено или остановлено в 1943 году. [88] Некоторые прошли специальную подготовку в Оук-Ридже или Металлургической лаборатории. [100] Более половины были старше максимального призывного возраста в 38 лет, и три четверти из 3705 мужчин в возрасте от 18 до 26 лет в строительной рабочей силе были классифицированы как 4-F Системой выборочной службы [101] и не обязаны были служить, поскольку они не соответствовали минимальным стандартам армии. [102] Манхэттенский округ также договорился с местными призывными комиссиями об освобождении ключевого персонала. Секция выборочной службы офиса инженера района обработала 14 701 запрос на освобождение, и 50 процентов были одобрены. Они были отправлены в призывную комиссию с письмом, подписанным Маттиасом. [101]
.jpg/1280px-Group_Shot_(8474761680).jpg)
Одной из проблем был набор рабочих; другой — их удержание. Текучесть кадров была серьезной проблемой. Гроувс был достаточно обеспокоен, чтобы потребовать проведения интервью при увольнении . Они показали, что основными причинами недовольства были изолированное место, плохие условия труда и ощущение, что работа не важна для военных усилий, что было следствием секретности, окружающей Манхэттенский проект. Чтобы компенсировать нехватку рабочих, Маттиас ввел пятидневную, а затем шестидневную рабочую неделю. Рабочие работали по десять часов в день. [97] Восьминедельная кампания снизила уровень прогулов с 9,8 процента в ноябре 1943 года до 5,3 процента в сентябре 1944 года. [103]
Определенные навыки пользовались большим спросом. Одним из них был монтаж трубопроводов ; реакторам требовалась вода для охлаждения, а химические разделительные заводы перемещали материалы со стадии на стадию по трубам. Работа должна была быть высочайшего качества, потому что после попадания радиоактивных веществ ремонтировать трубы было бы слишком опасно. [104] Были достигнуты договоренности с Международной ассоциацией сантехников и трубопроводчиков , что если какой-либо филиал мог предоставить двадцать или более трубопроводчиков для Hanford Engineer Works, то Воздушно-транспортное командование доставляло их из их родного штата. [105] В августе 1944 года Манхэттенский округ организовал увольнение 198 квалифицированных трубопроводчиков из армии для работы над проектом. Стимсон указал, что это был персонал с ограниченной выслугой, не имеющий квалификации для службы за рубежом. Они были переведены в резерв и приняты субподрядчиком по трубопроводам в качестве гражданских лиц. Первый из них прибыл на Hanford Engineer Works 1 сентября 1944 года. [105]
После несчастного случая, в котором погибли семь рабочих, когда танк, перемещаемый на позицию, был сброшен с крана, профсоюз попросил местного представительства. Гроувс отклонил просьбу, но Маттиас согласился собирать профсоюзные взносы от имени профсоюза. Это не помешало рабочим бастовать, и был ряд стихийных забастовок и забастовок. [104] Тем не менее, показатели производственных отношений на Hanford Engineer Works были хорошими. Из 126 265 662 человеко-часов, отработанных строительными рабочими в период с декабря 1943 года по декабрь 1946 года, 15 060 человеко-часов (0,011 процента) были потеряны из-за простоев, и 205 из них были спорами с руководством; остальные 14 855 человеко-часов были потеряны из-за юрисдикционных споров. [106]
На пике своего развития в 1944 году в HEW работало около 4000 женщин. Большинство из них были секретарями, клерками и работниками общественного питания или выполняли другие вспомогательные функции. [107] Существовало небольшое подразделение Женского армейского корпуса с 16–24 женщинами-военнослужащими, все из которых работали на производстве. [108] Большинство женщин были молоды, привлеченные в HEW обещаниями хорошей оплаты и важной военной работы. [109] Гроувс обеспокоился высокой текучестью кадров и нанял Буэну Марис, декана женского отделения в Орегонском государственном колледже , на должность руководителя женской деятельности с зарплатой в 4000 долларов в год (что эквивалентно 70 000 долларов в 2023 году). Марис и Маргарет Шоу были единственными женщинами в высшем руководстве, и Марис посещала еженедельные собрания старших сотрудников. Марис наняла «домохозяек», чтобы присматривать за каждой казармой. Она организовала ночные автобусы только для женщин, асфальтировала тротуары, чтобы защитить обувь от повреждений гравием, и убедила сеть магазинов женской одежды открыть магазин в Паско. Она основала Красный Крест и отряд скаутов. Она вернулась в Университет штата Орегон в сентябре 1944 года. [110] [109]
Другим источником рабочей силы были заключенные. Манхэттенский округ договорился с Федеральной тюремной промышленностью о том, чтобы урожай собирали заключенные из тюрьмы острова Макнил . [47] Большинство из них были отказниками по убеждениям . Для них был создан специальный лагерь вместимостью 300 человек, и во время войны он почти всегда был заполнен. Они пропалывали поля, обрезали деревья, собирали фрукты, собирали урожай и поддерживали оросительные каналы, заборы и фермерское имущество. Собранный урожай использовался для дополнения тюремного рациона, а излишки продавались. Первоначально они обрабатывали от 1300 до 1500 акров (530 и 610 га) [111] , но с декабря 1944 года Дюпон сократил площадь обрабатываемых земель из-за радиологической опасности [112] , и к октябрю 1946 года она была сокращена до 800 акров (320 га). Число заключенных сократилось до 120, поскольку окончание войны сократило число заключенных, отказывающихся от военной службы по убеждениям, а использование закоренелых преступников создало проблемы с дисциплиной. [111]
Условия на Hanford Engineer Works, несомненно, были опасными: рабочим приходилось иметь дело с высоким напряжением, токсичными химикатами и радиоактивными веществами. Тем не менее, в период с декабря 1943 года по декабрь 1946 года 28 902 042 человеко-часов были отработаны нестроительными рабочими с 0,81 несчастными случаями на миллион отработанных часов, включая один смертельный случай, и тяжестью 0,26, измеряемой в потерянных днях на тысячу отработанных часов. Это было значительно ниже показателей несчастных случаев в промышленности в то время. В 1946 году Hanford Engineer Works выиграл награду за 144 дня подряд без несчастных случаев на рабочем месте, связанных с потерей рабочего времени из-за травмы; в конечном итоге они обходились без них в течение 235 дней. [113] Стаффорд Л. Уоррен , глава медицинского отдела Манхэттенского проекта, организовал медицинскую страховку для гражданских рабочих, за которую они платили 2,50 доллара в месяц для одиноких или 5,00 долларов в месяц для семей. [114]
Медицинскую программу на заводе Hanford Engineer Works возглавлял Уильям Дагетт Норвуд. Он заручился услугами Герберта М. Паркера , физика из Металлургической лаборатории, который стал физиком здоровья. Норвуд курировал строительство больницы Кадлец , в которой работали гражданские лица, и имел дело со вспышкой менингита среди строительных рабочих, которая привела к двум смертельным случаям. [115] Рабочие на производственных объектах носили дозиметры с пленочными значками и две небольшие ионизационные камеры, известные как «карандаши». Показания карандашей считывались, а их результаты регистрировались ежедневно; дозиметры — еженедельно. Брались пробы мочи для обнаружения радиоактивных изотопов, в частности плутония. Некоторые из них были обнаружены, вплоть до количества 0,004 микрокюри (0,15 кБк ). В период с января по август 1944 года на территории 200, [116] где находились установки по переработке плутония, [117] было переработано более миллиона карандашей и 170 000 дозиметров. [116]
.jpg/1280px-HD.6B.437_(11324863236).jpg)
Планировка Hanford Engineer Works от декабря 1942 года предусматривала три реактора и два блока разделения с возможностью добавления еще трех реакторов и третьего блока разделения. Три реактора должны были быть расположены недалеко от реки Колумбия в районе Уайт-Блаффс в так называемой зоне 100, на трех участках, обозначенных как 100-B, 100-D и 100-F. Каждый из них находился в 6 милях (9,7 км) от любой другой установки. Зона 200 в 10 милях (16 км) к югу состояла из трех участков разделения: 200 W, 200 N и 200 E. Два блока разделения были расположены в 200-W, примерно в 1 миле (1,6 км) между ними, и один в 200-E. Была еще одна производственная площадка, зона 300, к северу от Ричленда. [118]
Самым приоритетным для строительства был участок металлообработки и испытаний (300), поскольку он содержал объекты, без которых другие не могли работать. Его 41 постоянное здание и 19 объектов включали те, которые были предназначены для испытания материалов, которые будут использоваться в строительстве и эксплуатации, и для изготовления урановых топливных элементов, используемых реакторами. Однако только три или четыре из его зданий были срочно необходимы. Значительные трудности возникли при соблюдении сроков. Самая большая проблема заключалась в том, что функция Hanford Engineer Works была новой, и было мало предыдущего опыта, на который можно было бы опереться. Планы могли меняться в процессе строительства по мере того, как узнавалось больше. Это было особенно верно в отношении зон лабораторных испытаний. [119] [120]
Уран прибыл на завод Hanford Engineer Works в виде слитков примерно 4 года назад.+1 ⁄ 2 дюйма (11 см) в диаметре и 12–20 дюймов (30–50 см) в длину. В зоне изготовления и тестирования металла (500) их нагревали до 1700 °F (930 °C) в печи с инертной атмосферой аргона и выдавливали через матрицу с помощью гидравлического пресса, чтобы сформировать стержни 1+1 ⁄ 2 дюйма (3,8 см) в диаметре и около 12 футов (3,7 м) в длину. Затем их закалили в воде и снова нагрели в атмосфере аргона, чтобы предотвратить образование газовых карманов или соединений урана и водорода. Стержни выпрямили и обработали на токарных станках на куски, известные как «слитки», диаметром 1,569 дюйма (3,99 см) и длиной 8 дюймов (20 см). Первоначальная загрузка трех реакторов потребовала более 20 000 заготовок, и еще две тысячи требовались каждый месяц. [121]
Это был следующий шаг, который вызвал больше всего проблем. Уран должен был быть защищен от коррозии охлаждающей водой, а охлаждающая вода — от загрязнения радиоактивными продуктами деления. Идеальное вещество для консервирования имело высокую устойчивость к коррозии водой, низкую способность поглощать нейтроны и было способно передавать тепло охлаждающей воде. Это сузило выбор материалов до алюминия и алюминиево-кремниевого сплава . Уран очень реактивен с водой, поэтому банка должна была быть водонепроницаемой. Она также должна была быть герметичной, чтобы предотвратить утечку газообразных продуктов деления, и она должна была быть прочной; разрыв банки высвободил бы продукты деления и мог бы застрять в реакторе, остановить поток охлаждающей воды и вызвать полную остановку реактора. [121]
DuPont исследовал проблему на Hanford Engineering Works, в то время как Металлургическая лаборатория изучала ее в Чикаго. Уран был настолько реактивным, что окисление происходило независимо от того, как быстро применялся процесс консервирования. Было испробовано несколько методов, но безуспешно, поскольку они не смогли получить требуемую точную посадку. Был заключен контракт на несвязанные заготовки на случай, если не удастся найти процесс консервирования, но это было излишним. Однажды вечером Рэймонд Гриллс из DuPont и его помощник Эд Смит попытались выполнить операцию консервирования в ванне с расплавленным припоем, который не пропускал кислород. Они обнаружили, что это создавало равномерный нагрев заготовки и плотное прилегание алюминиевой банки, хотя тепло расплавляло в ней отверстие. [122] Поэтому метод включал в себя покрытие заготовки погружением, сначала в расплавленную ванну из сплава меди и олова 50–50, затем в ванну из сплава алюминия и кремния. Алюминиевая банка была нагрета и химически очищена, помещена в защитный стальной рукав, а затем в пресс, с добавлением небольшого количества расплавленного алюминиево-кремниевого сплава. Горячая заготовка и алюминиевая крышка затем были запрессованы в банку при повышенной температуре, вытесняя большую часть расплавленного алюминиево-кремниевого сплава, но оставляя достаточно для заполнения любых пустот. Затем крышка была приварена дугой к банке в атмосфере аргона. [123]
Производство стержней началось в июне 1944 года, и к сентябрю было накоплено достаточно консервированных стержней, чтобы начать загрузку первого реактора. [124] В августе 1944 года процесс был улучшен за счет снижения температуры сплава меди и олова на 50 °F (28 °C). Это увеличило количество приемлемых консервированных стержней с нескольких процентов до более чем 75 процентов. В сентябре гидравлические прессы были заменены на процесс, в котором стержни, банки и крышки собирались вручную в ванне с припоем. Это увеличило количество приемлемых консервированных стержней до более чем 90 процентов. [125] Консервированные стержни были визуально осмотрены на предмет коробления или дефектов. Затем они были подвергнуты испытанию на морозостойкость. Это включало очистку стержня четыреххлористым углеродом и распыление почти насыщенного раствора аценафтена для получения гладкой белой пленки на поверхности. Если был дефект, то вызванное тепло было выше 203 °F (95 °C) точки плавления аценафтена, и он расплавлялся в точке дефекта. Затем заготовки были испытаны путем воздействия пара при 347 °F (175 °C) и 100 фунтах на квадратный дюйм (690 кПа) в течение сорока часов. Было обнаружено менее одной дефектной заготовки на каждые 2000 испытанных. Те, которые были признаны дефектными, растворяли свои покрытия с помощью смеси каустической соды и нитрата натрия , затем погружали в плавиковую кислоту и окончательно промывали азотной кислотой . [121] [126] [127]
.jpg/1280px-HD.4A.134_(10405869525).jpg)
Строительные работы на реакторах не могли начаться, пока отдел TNX в DuPont в Уилмингтоне не опубликовал планы, что произошло только 4 октября 1943 года, но инженеры знали, что они должны были охлаждаться водой и работать на мощности 250 МВт. Поэтому строительство охлаждающих установок началось 27 августа в зоне 100-B. [128] Реакторы обычно работали при температуре 65 °C (149 °F), что значительно ниже точки кипения воды, как в целях безопасности, так и потому, что алюминий корродирует при высоких температурах. [129] [130] Девяносто четыре процента тепла приходилось на консервированные заготовки, а большая часть остального — на графитовый замедлитель. [131]
Было подсчитано, что каждому реактору потребуется 30 000 галлонов США в минуту (1900 л/с) охлаждающей воды, а трем разделительным зонам потребуется еще 5000 галлонов США в минуту (320 л/с) между ними. Обычно этого было бы достаточно для города с миллионным населением. Однако, хотя реактор можно было бы остановить за две с половиной секунды, он продолжал бы вырабатывать около одной пятой от полной мощности тепла из-за распада продуктов деления, который бы медленно уменьшался. Поэтому было жизненно важно, чтобы поток воды не прекращался. По этой причине было установлено сорок насосов общей производительностью 355 000 галлонов США в минуту (22 400 л/с). [129] [130] Если бы электричество отключилось, паровые насосы автоматически включались бы и продолжали подавать воду на полной мощности достаточно долго, чтобы обеспечить упорядоченное отключение. [132]
Было рассмотрено использование грунтовых вод, что позволило бы сэкономить на строительстве фильтрационных установок, но испытания показали, что запасов было недостаточно даже для одного реактора. Поэтому воду пришлось брать из реки Колумбия. Водозаборы были спроектированы для защиты рыб. Необходимо было предусмотреть сооружения для удаления из воды водорослей, твердых частиц, газов и растворенных минералов. Летом вода была бы слишком теплой, поэтому требовалось охлаждение. Чтобы сэкономить время, это было исключено из первого реактора, который должен был быть построен, реактора B, который изначально должен был работать в зимние месяцы, когда вода не требовала охлаждения. [129] [130]
Гелий циркулировал через реакторы, чтобы обеспечить дополнительный не поглощающий нейтроны охладитель и средство снижения разницы температур в частях реактора. Влага удалялась из гелия с помощью силикагеля , а примеси удалялись путем пропускания его через угольный фильтр. Он поступал в реактор через канал в полу и проходил через реактор через горизонтальный коллектор спереди, в конечном итоге собираясь через горизонтальный коллектор сзади. [133]
.JPG/1280px-Front_Face_of_the_reactor_(full_view).JPG)
1 февраля 1944 года, когда был залит бетонный пол здания реактора толщиной 28 футов (8,5 м), рабочие приступили к сборке самого реактора. Рабочие установили чугунные блоки, которые должны были сформировать тепловой экран, и 726 ламинированных стальных и мазонитовых листов, каждый весом 10 коротких тонн (9,1 т), которые должны были сформировать биологическую защиту спереди (заряд) и сзади (разряд). Сталь поглощала гамма-лучи и обеспечивала прочность конструкции. Древесина в мазоните, будучи богатой водородом, поглощала гамма-лучи и нейтроны. Сталь поставлялась в листах 1+7 ⁄ 8 дюймов (4,8 см) толщиной и мазонит в листах толщиной 1 ⁄ 8 дюйма (0,32 см). Каждая стена содержала 26 дюймов (66 см) стали и 24 дюйма (61 см) мазонита. Биологическая защита использовала 20 000 коротких тонн (18 000 т) стали и 7 600 000 квадратных футов (710 000 м 2 ) мазонита. Тепловой экран также поглощал излучение, но его основной целью было предотвратить разрушение бетонного фронта под действием нейтронной бомбардировки. Он состоял из 15 000 10-дюймовых (25 см) чугунных блоков и был помещен между графитом и биологической защитой. [128] [134] [135]
Затем было уложено чугунное основание. Оно было приварено к аналогичным секциям спереди, сзади и по бокам , чтобы полностью закрыть реактор и сделать его герметичным. Верхняя, нижняя, передняя и задняя поверхности имели толщину 10 дюймов (25 см), а боковые поверхности имели толщину 8 дюймов (20 см). Передняя и задняя поверхности содержали 2004 отверстия для алюминиевых трубок. [128] [134] [135] В первоначальном проекте Металлургической лаборатории было 1500 трубок, расположенных по кругу в середине поверхностей. Джордж Грейвс из DuPont изменил это, чтобы заполнить углы, а также обеспечить запас прочности , в результате чего получилось 2004 отверстия. [136] [137] В верхней части было 29 отверстий для вертикальных регулирующих стержней и девять по бокам для горизонтальных регулирующих стержней. Передняя и выпускная поверхности также содержали 208 отверстий для труб охлаждающей воды. Лифт спереди поддерживал машину для установки зарядов. Тепловой экран имел жесткие допуски: основание должно было быть обработано с точностью 0,008 дюйма (0,20 мм) и иметь плоскостность после заливки бетоном ±0,005 дюйма (0,13 мм). Основание было завершено 19 мая. [128] [134] [135]
Затем появился графит. Он поступал от производителя в виде блоков длиной от 10 до 40 дюймов (от 25 до 102 см) с 4+3 ⁄ 16 -дюймовое (10,6 см) квадратное сечение. Основываясь на опыте работы с графитовым реактором X-10 на заводе инженеров Клинтона, блоки были закончены на месте. Для этого использовался процесс сборочной линии. Каждый блок был тщательно очищен и пронумерован. Особое внимание уделялось точности и чистоте; рабочие носили специальную униформу и укладывали графитовые блоки руками в перчатках. Каждый слой пылесосился для удаления грязи и пыли. Последний блок был уложен 11 июня, и был установлен верхний щит. [128] [135] Результатом стала масса графита 36 футов (11 м) в поперечнике, 36 футов (11 м) в высоту и 24 фута (7,3 м) спереди назад. [133] Реакторы не содержали движущихся частей; единственными звуками были насосы. [138]
Комптон, Ферми, Гринуолт, Маттиас, Уильямс и персонал из Уилмингтона и Металлургической лаборатории присутствовали на запуске реактора B 13 сентября 1944 года. В тот день Операционный отдел принял ответственность за зону 100-B от Строительного отдела, включая некоторые мелкие работы, которые не были завершены. Ферми вставил первую заготовку в 17:43. Цепная реакция началась без охлаждающей воды в реакторе (сухая критичность) в 02:30 15 сентября с загрузкой 400 трубок. С протеканием воды по трубкам мокрая критичность была достигнута в 17:30 18 сентября с загрузкой 834 трубок. Производственные операции начались в режиме малой мощности в 22:48 26 сентября. Мощность была увеличена до 9 мегаватт, но через час операторы заметили, что мощность начала падать, и к 18:30 27 сентября реактор полностью остановился. На следующее утро реактор внезапно заработал, но снова отключился, когда уровень мощности был повышен. [139] [140] [141]
Была исследована возможность утечки охладителя или загрязнения воды, но никаких доказательств обнаружено не было. Затем подозрение пало на то, что в качестве продукта деления образуется неизвестный нейтронный яд . Комптон попросил Уолтера Зинна поискать доказательства в реакторе Chicago Pile-3 в Аргонне , а Ричарда Л. Доана провести расследование с помощью графитового реактора X-10 на заводе Clinton Engineer Works. [142] Доан ничего не нашел, но Зинн запустил Chicago Pile-3 на полную мощность в течение двенадцати часов и обнаружил ту же картину распада и захвата нейтронов, что и в Хэнфорде. Он сообщил, что «мало кто сомневается в том, что продуктом отравления с высоким поперечным сечением является ксенон-135 ». [143]
Ферми и Гринвальт независимо друг от друга определили, что виновником был ксенон-135. Хотя его поглощающие нейтроны свойства — в 70 раз больше, чем у любого ранее известного изотопа — стали неожиданностью, возможность создания нейтронного яда рассматривалась. Было подсчитано, что реактор мог работать на 14 мегаватт с 1000 загруженными трубками, 94 мегаватт с 1600 трубками и 216 мегаватт с 2004 трубками. Это продемонстрировало преимущество дополнительных трубок. Также помогло то, что реактор имел девять стержней управления вместо трех, что позволяло упорядоченно останавливать работу с дополнительным топливом. [144] [140] [141]
Количество времени, необходимое для облучения слитка, зависело от мощности, на которой работал реактор, и положения слитка внутри реактора; те, что находились в центре реактора, подвергались более высокому потоку нейтронов и требовали меньше времени. Каждые четыре-шесть недель около четверти трубок разряжались за один раз. По мере того, как операторы приобретали опыт, скорость разрядки увеличивалась с 10 до 50 трубок за восьмичасовую смену. [145]
Следующим этапом в процессе производства было отделение плутония в облученных шлаках от урана и продуктов деления. Каждая установка разделения включала вентиляционное здание для утилизации радиоактивных газов и зону хранения отходов для твердых и жидких отходов. Первоначальный план предусматривал восемь установок разделения, но в результате опыта, полученного на пилотном заводе в Clinton Engineer Works, их число было сокращено до четырех, а затем, летом 1944 года, до трех: установки T и U на 200-W и установка B на 200-E. [146] [147]
.jpg/1280px-HD.4A.132_(10405868435).jpg)
Приоритет в строительстве был отдан объектам в зонах 300 и 100, поскольку они требовались в первую очередь, а квалифицированной рабочей силы для работы на всех зонах одновременно не хватало. До января 1944 года на зонах 200 было сделано мало работ. Хотя строительство началось 26 июня 1943 года, к концу года работы на 200-W были завершены только на три процента. Строительство здания разделения, 221-T, также было затронуто задержками в поставке критически важного оборудования, такого как трубы из нержавеющей стали и 10-тонный кран. Были также некоторые поздние изменения в проекте. Темпы ускорились в середине 1944 года, и 100-W была завершена в декабре. Земляные работы в районе 100-E начались 2 августа 1943 года, но к концу апреля 1944 года работы были завершены только на шесть процентов. Они были завершены в феврале 1945 года. Земляные работы в районе 200-N начались 17 ноября 1943 года и были завершены в ноябре 1944 года. [148] Завод T начал переработку облученных пуль 26 декабря 1944 года; завод B последовал за ним 13 апреля 1945 года. Завод U так и не начал и использовался в качестве учебного центра. [149]
Количество плутония в каждой консервированной заготовке зависело от времени, проведенного в реакторе, положения в реакторе и уровня мощности реактора. История каждой из 70 000 заготовок в каждом реакторе регистрировалась и отслеживалась с помощью автоматической карточной машины. Трубки можно было выборочно выгружать. Выгрузка производилась одновременно с перезарядкой: по мере того, как в трубку вставлялись новые заготовки, облученные выпадали со стороны выгрузки на неопреновый матрас , а затем скатывались в заполненный водой резервуар для хранения выгрузки. Уровень воды был достаточно глубоким, чтобы защитить рабочую зону выше от радиации. Заготовки сортировались вручную длинными щипцами и помещались в ведра, подвешенные к подвесной монорельсовой системе. Ведра взвешивались, помещались в свинцовые водоохлаждаемые бочки и перевозились в зону хранения отложений (200-N) на специальном железнодорожном вагоне, управляемом с помощью дистанционного управления. [150] В каждой цистерне находилось по две бочки. [151] Здесь они хранились под водой, чтобы дать возможность короткоживущим, но высокорадиоактивным продуктам деления распасться. [146]
.jpg/1280px-HD.12B.001_(11823724886).jpg)
Разделительные здания представляли собой массивные безоконные бетонные конструкции длиной 800 футов (240 м), высотой 80 футов (24 м) и шириной 65 футов (20 м) с бетонными стенами толщиной от 3 до 5 футов (от 0,91 до 1,52 м). Внутри зданий были каньоны и галереи. Галереи содержали трубопроводы и оборудование. Каньоны были разделены на 22 секции на заводе T и на 20 на заводе B. Каждая секция содержала две бетонные камеры. Секции были длиной 40 футов (12 м), за исключением секций 1, 2 и 20, которые были длиной 44 фута (13 м). Большинство камер были квадратными со стороной 15 футов (4,6 м) и глубиной 20 футов (6,1 м) и были отделены друг от друга бетонными блоками толщиной 6 футов (1,8 м). [146] [149]
Предметы можно было перемещать с помощью 60-футового (18-метрового) мостового крана . Как только каньоны начали перерабатывать облученные слитки, оборудование стало бы настолько радиоактивным, что для людей было бы небезопасно когда-либо контактировать с ним. Инженерам пришлось разработать методы, позволяющие заменять любой компонент с помощью дистанционного управления. Они придумали концепцию модульной ячейки, которая позволяла оператору, сидящему в сильно экранированном мостовом кране, снимать и заменять основные компоненты. [152]
Перископы и система видеонаблюдения давали крановщику лучший обзор процесса. Было обнаружено, что радиация чернит стеклянные линзы перископов, поэтому вместо них использовались пластиковые. Операторы обычно предпочитали перископы, разработанные Металлургической лабораторией и DuPont в Чикаго и построенные DuPont в Уилмингтоне, системе видеонаблюдения, поскольку качество изображения последней было плохим. Раймонд Женеро, менеджер разделительных установок, заставил операторов собрать все оборудование внутри с помощью дистанционного управления, как будто область уже была радиоактивной. [152]
Серия химических этапов обработки отделила плутоний от оставшегося урана и продуктов распада. Слитки были сброшены в растворитель, покрыты раствором нитрата натрия и доведены до кипения, после чего медленно добавлен гидроксид натрия . После удаления отходов и промывки слитков для их растворения использовалась азотная кислота. Добавлялись нитрат висмута и фосфорная кислота , в результате чего получался фосфат висмута, который осаждался, унося с собой плутоний. Осадок удалялся из раствора с помощью центрифуги , а жидкость сбрасывалась как отходы. Это уменьшало гамма-излучение на 90 процентов. Осадок помещался в другой бак и растворялся в азотной кислоте. Для окисления плутония добавлялся висмутат натрия или перманганат калия . Фосфат висмута осаждался, а плутоний оставался в растворе. Затем этот шаг повторялся. [153]
Раствор, содержащий плутоний, теперь имел 100 000-ю часть исходного гамма-излучения. Он был передан из 221 здания в 224 здания Bulk Reduction по подземным трубам. Это были трехэтажные бетонные конструкции высотой 40 футов (12 м), расположенные в 150 футах (46 м) позади 221 здания. Добавлялась фосфорная кислота, и фосфат висмута осаждался и удалялся. На этапе «перехода» использовался процесс фторида лантана . Добавлялись соли лантана и фтористый водород , и фторид лантана осаждался, оставляя плутоний в растворе. Это удаляло лантаноиды , которые процесс фосфата висмута не мог удалить. Затем процесс повторялся. На этот раз добавлялся гидроксид калия для метатезиса раствора. Жидкость удалялась с помощью центрифуги, а твердое вещество растворялось в азотной кислоте, образуя нитрат плутония. На этом этапе партия в 330 галлонов США (1200 л), отправленная в здание 224-T, была бы сконцентрирована до 8 галлонов США (30 л). Последний этап был выполнен в здании изоляции 231-Z, где к раствору добавлялись перекись водорода, сульфаты и нитрат аммония , и плутоний выпадал в осадок. Его растворяли в азотной кислоте и помещали в транспортные банки, которые кипятили на горячем воздухе для получения пасты нитрата плутония. [154]
Радиоактивные отходы от процесса химического разделения были размещены в резервуарных парках, состоящих из 64 однокорпусных подземных резервуаров для отходов (241-B, 241-C, 241-T и 241-U). [155]
19 июля 1944 года Чарльз А. Томас сообщил Уильямсу и Гринволту, что Роберт Оппенгеймер , директор лаборатории в Лос-Аламосе Манхэттенского проекта , оставил всякую надежду на то, что ядерное оружие пушечного типа « Тонкий человек» будет работать. [156] В Лос-Аламосе обнаружили, что выращенный в реакторе плутоний содержит неприемлемо большое количество изотопа плутония-240 , который имеет гораздо более высокую скорость спонтанного деления, чем плутоний-239 . Пушка не может стрелять плутониевой пулей достаточно быстро, чтобы избежать преждевременной детонации , и перспективы разделения изотопов казались туманными. [157] Теперь лаборатория в Лос-Аламосе собиралась сосредоточиться на разработке ядерного оружия имплозивного типа «Толстяк» . [156]
Встреча с Гроувсом и Джеймсом Б. Конантом в Вашингтоне, округ Колумбия, была назначена на 21 июля. На тот момент реактор B был почти готов, но реактор D отставал на несколько месяцев, а реактор F не был готов даже на четверть. Если бы Лос-Аламосская лаборатория каким-то образом смогла спроектировать и построить работающее имплозивное оружие всего за несколько месяцев, то для каждой бомбы потребовалось бы всего несколько килограммов плутония, и реактор F, возможно, не был бы нужен. Если нет, то не было бы нужды ни в одном из реакторов вообще. Гроувс и Конант не были убеждены, что имеющиеся у них цифры достаточно надежны, чтобы предпринять такой радикальный шаг, как отмена реактора F, и они предложили Уильямсу и Гринволту обсудить этот вопрос с Ферми, когда они вернутся в Хэнфорд. Они так и сделали, и Ферми подтвердил, что для оружия имплозивного типа действительно потребуется гораздо меньше плутония. [156] В итоге Толстяк фактически использовал 6,2 килограмма плутония. [158]
Первая партия плутония была очищена на заводе 221-T в период с 26 декабря 1944 года по 2 февраля 1945 года. Партии нитрата плутония отправлялись в небольшом грузовике в двадцати металлических контейнерах внутри деревянных ящиков в сопровождении двух патрульных машин. Маттиас лично доставил его на поезде из Портленда в Лос-Анджелес, где он лично передал его курьеру из Лос-Аламоса. Он решил отправить его по дороге, поскольку посчитал, что авиаперевозка слишком рискованна, а железнодорожная слишком медленная. [160] [161] [162] К 28 марта все три реактора впервые заработали на полную мощность, 250 мегаватт, [163] а к апрелю поезда с килограммовыми партиями плутония отправлялись в Лос-Аламос каждые пять дней. В мае поезда заменили автоколонны, а в конце июля поставки начали отправлять по воздуху из аэропорта в Хэнфорде. [160] Плутоний, отправленный в Лос-Аламос, имел чистоту не менее 98 процентов. [164] Единственной жалобой со стороны Лос-Аламоса было наличие кварцевых волокон, оставшихся после процесса фильтрации; их количество было уменьшено по мере усовершенствования процесса производства и необходимости в меньшем количестве фильтраций. [162]
10 марта 1945 года японская бомба-аэростат ударила по высоковольтной линии, проходящей между Гранд-Кули и Бонневиллем. Это вызвало скачок напряжения в линиях к реакторам. Сработала автоматическая аварийная остановка , и устройства безопасности отключили реакторы. Бомба не взорвалась, и линия электропередачи не была сильно повреждена. [165] [166] Hanford Engineer Works был единственным ядерным объектом США, подвергшимся вражеской атаке. [167]
По просьбе Оппенгеймера Hanford Engineer Works также производил полоний-210 . Гринуолт протестовал против перевода мощностей по производству плутония в Комптон, но безуспешно; полоний требовался для нейтронных инициаторов Fat Man , а концентрация всего производства на графитовом реакторе X-10 в Ок-Ридже поставила бы под угрозу все усилия, если бы там произошла авария. 1 мая четыре трубы в реакторе D были загружены 264 стержнями, содержащими висмут . Облученные стержни висмута были отправлены в Лос-Аламос для переработки. [168] После июня 1945 года висмут, облученный в Ханфорде, был отправлен на проект Dayton в Дейтоне, штат Огайо, для массового извлечения полония. [169]
В июне и начале июля было сильное давление, чтобы произвести больше плутония для испытания Trinity 16 июля 1945 года, а в конце июля — для эксплуатационного использования. Проводились эксперименты по увеличению размера партии. Это было опасно, так как не было известно, сколько жидкости, содержащей плутоний, можно безопасно обрабатывать без риска аварии с критичностью . В июле и августе были внесены изменения в процедуры, чтобы минимизировать риск. Продолжительность периода охлаждения была сокращена до менее чем тридцати дней, а возможно, и до пятнадцати дней. [163]
На протяжении всей войны Манхэттенский проект сохранял совершенно секретную классификацию. Пока не пришли новости об атомной бомбардировке Хиросимы , менее одного процента рабочих Хэнфорда знали, что они работают над проектом по созданию ядерного оружия. [170] Гроувс отметил, что «Мы убедились, что каждый участник проекта полностью понимает свою роль в общих усилиях; это, и ничего больше». [171] Слова «уран» и «плутоний» были запрещены; первое было «неблагородным металлом», а второе — «продуктом». Плакаты и карикатуры с изображением «Охранницы Джейн» и «Капрала Пэдди» призывали рабочих избегать разговоров о проделанной ими работе. [172]
Существование и цель Ханфорда были публично раскрыты в пресс-релизах 7 и 9 августа 1945 года, после бомбардировки Хиросимы 6 августа, но до того, как плутоний Ханфорда в бомбе «Толстяк» был использован при бомбардировке Нагасаки 9 августа. [173] Дополнительные подробности появились с публикацией отчета Смита 12 августа 1945 года. Теперь широкая общественность была проинформирована о Ханфорде, хотя отчет не раскрывал многих секретов Ханфорда. [174] Гроувс вручил Hanford Engineer Works премию армии и флота «E» 20 октября 1945 года. [175] [176] Он организовал для сенаторов Хью Митчелла , Гомера С. Фергюсона и Харли М. Килгора экскурсию по Hanford Engineer Works. Они были первыми гражданскими лицами, не связанными напрямую с Манхэттенским проектом, которые вошли в производственное здание. [177]
Маттиаса сменил на посту инженера полковник Фредерик Дж. Кларк в январе 1946 года. [178] [179] Вскоре Дюпон тоже ушел. Первоначальный контракт Манхэттенского округа с Дюпоном был заключен на весь период войны плюс шесть месяцев после нее. Дополнительное соглашение продлило его до 30 июня 1946 года с возможностью продления еще на год, которой Гроувс и воспользовался. Гроувс попытался договориться о долгосрочном продлении, но Карпентер отказался. Он согласился остаться до 31 октября 1946 года, но настоял на том, что Дюпон в это время уйдет. 11 марта 1946 года [180] [181] Гроувс сообщил Паттерсону, который сменил Стимсона на посту военного министра 21 сентября 1945 года, [182] что Дюпона придется заменить. [180] Поскольку DuPont вышла из договора до истечения срока действия контракта, правительство потребовало вернуть 33 цента из одного доллара гонорара. [183]
Возможными компаниями-заменителями DuPont были General Electric (GE) и Westinghouse Electric Corporation . Кеннет Николс предпочитал GE, поскольку у нее были большие химические возможности, чем у Westinghouse, но Гроувс считал, что GE будет слишком дорогой, и она хотела поддержки ядерной лаборатории, прилегающей к ее исследовательскому центру в Скенектади, штат Нью-Йорк . [184] Президент GE Чарльз Уилсон изначально не хотел, но 28 мая 1946 года он принял задание. [185] Контракт предусматривал, что GE будет управлять Hanford Engineer Works, проектировать и строить изменения и дополнения, а также проводить исследования и разработки, сопутствующие работе в Ханфорде. Он позволял GE в одностороннем порядке выйти из договора, если законодательство, представленное Конгрессу для создания Комиссии по атомной энергии, не устраивало ее, и предусматривал создание Лаборатории атомной энергии в Ноллсе , новой государственной лаборатории, где GE будет проводить исследования и разработки. GE взяла на себя управление операциями в Хэнфорде 1 сентября 1946 года и приняла формальный контроль 30 сентября. [180] [181]
31 декабря 1946 года Манхэттенский проект завершился, и контроль над Ханфордским объектом перешел к Комиссии по атомной энергии. [186] Общая стоимость Hanford Engineer Works к тому времени составила 348 101 240 долларов США (что эквивалентно 4 150 000 000 долларов США в 2023 году). [75] В рамках проекта было построено 386 миль (621 км) дорог, 158 миль (254 км) железных дорог и четыре электрические подстанции, а также более 50 миль (80 км) линий электропередачи, и на его строительство ушло 780 000 кубических ярдов (600 000 м 3 ) бетона и 40 000 коротких тонн (36 000 т) конструкционной стали. [187]
Во время Холодной войны объекты Хэнфордского полигона были расширены и теперь включают девять ядерных реакторов и пять крупных комплексов по переработке плутония, которые производили плутоний для большинства из более чем 60 000 единиц оружия, созданных для ядерного арсенала США. После того, как было произведено достаточное количество плутония, производственные реакторы были закрыты в период с 1964 по 1971 год. [188] [189] В 2000 году большие части первоначального полигона были переданы Национальному памятнику Ханфорд-Рич . [190] Реактор B был включен в Национальный реестр исторических мест в 1992 году. [191] В 2008 году Служба национальных парков объявила его Национальным историческим памятником , [192] [193] а в 2015 году он стал частью Национального исторического парка Манхэттенского проекта наряду с другими объектами в Оук-Ридже и Лос-Аламосе. [194] Министерство энергетики США проводит бесплатные экскурсии по этому объекту. [195]
{{cite book}}: CS1 maint: url-status ( ссылка )46°38′51″с.ш. 119°35′55″з.д. / 46,64750°с.ш. 119,59861°з.д. / 46,64750; -119,59861
