Манхэттенский проект представлял собой программу исследований и разработок, предпринятую во время Второй мировой войны с целью создания первого ядерного оружия . Его возглавили Соединенные Штаты в сотрудничестве с Соединенным Королевством и при поддержке Канады . С 1942 по 1946 год проект находился под руководством генерал-майора Лесли Гроувса из Инженерного корпуса армии США . Физик-ядерщик Дж. Роберт Оппенгеймер был директором Лос-Аламосской лаборатории , разработавшей бомбы. Компонент армии был обозначен как Манхэттенский округ , поскольку его первая штаб-квартира находилась в Манхэттене ; это название постепенно заменило официальное кодовое название « Разработка материалов-заменителей » для всего проекта. Проект поглотил своего более раннего британского аналога Tube Alloys . Манхэттенский проект быстро рос, в нем на пике своего развития работало около 130 000 человек, а его стоимость составила почти 2 миллиарда долларов США (что эквивалентно примерно 26 миллиардам долларов США в 2022 году). [1] Более 80 процентов затрат пришлось на строительство и эксплуатацию заводов по производству расщепляющегося материала для оружия. Исследования и производство проводились на более чем 30 объектах в США, Великобритании и Канаде.
Проект привел к разработке двух типов атомных бомб, оба из которых разрабатывались одновременно во время войны: относительно простого оружия деления пушечного типа и более сложного ядерного оружия имплозивного типа . Конструкция пушки «Тонкий человек» оказалась непрактичной для использования с плутонием , поэтому была разработана более простая конструкция пушки под названием « Маленький мальчик» , в которой использовался уран-235 . Для обогащения урана применялись три метода : электромагнитный , газовый и термический . Параллельно с работами по урану велась работа по производству плутония. После того, как в 1942 году в Металлургической лаборатории Чикагского университета была продемонстрирована возможность создания первого в мире искусственного ядерного реактора, Чикагской сваи-1 , в рамках проекта были спроектированы графитовый реактор Х-10 и производственные реакторы на Хэнфордском полигоне в Хэнфорде . уран был облучен и превращен в плутоний. Плутониевое имплозионное оружие «Толстяк» было разработано Лос-Аламосской лабораторией в результате согласованных усилий по проектированию и разработке .
Проекту также был поручен сбор разведывательной информации о немецком проекте создания ядерного оружия . В рамках операции «Алсос» сотрудники Манхэттенского проекта служили в Европе, иногда в тылу врага, где они собирали ядерные материалы и документы, а также собирали немецких ученых. Несмотря на упор Манхэттенского проекта на безопасность, советские атомные шпионы проникли в программу.
Первым ядерным устройством, когда-либо взорванным, была бомба имплозивного типа во время испытания «Тринити» , проведенного на бомбардировочном и артиллерийском полигоне Аламогордо в Нью-Мексико 16 июля 1945 года. Бомбы «Маленький мальчик» и «Толстяк» были использованы месяцем позже при атомных бомбардировках Хиросимы и Нагасаки. Соответственно, персонал Манхэттенского проекта выполнял функции техников по сборке бомб и специалистов по вооружению на штурмовике. В первые послевоенные годы Манхэттенский проект проводил испытания оружия на атолле Бикини в рамках операции «Перекресток» , разрабатывал новое оружие, способствовал развитию сети национальных лабораторий , поддерживал медицинские исследования в области радиологии и закладывал основы ядерного флота . Он сохранял контроль над американскими исследованиями и производством атомного оружия до создания Комиссии по атомной энергии США (UNAEC) в январе 1947 года.
Открытие ядерного деления немецкими химиками Отто Ханом и Фрицем Штрассманом в 1938 году и его теоретическое объяснение Лизой Мейтнер и Отто Фришем сделали разработку атомной бомбы теоретической возможностью. Были опасения, что немецкий проект атомной бомбы будет разработан первым, особенно среди ученых, которые были беженцами из нацистской Германии и других фашистских стран. [2] В августе 1939 года физики венгерского происхождения Лео Силард и Юджин Вигнер подготовили письмо Эйнштейна-Сциларда , в котором предупреждалось о потенциальной разработке «чрезвычайно мощных бомб нового типа». Он призвал Соединенные Штаты приобрести запасы урановой руды и ускорить исследования Энрико Ферми и других в области цепных ядерных реакций . [3]
Они подписали его Альбертом Эйнштейном и передали президенту Франклину Д. Рузвельту . Рузвельт призвал Лаймана Бриггса из Национального бюро стандартов возглавить Консультативный комитет по урану для расследования этих проблем; Бриггс встретился с Силардом, Вигнером и Эдвардом Теллером в октябре 1939 года. [3] В ноябре комитет доложил Рузвельту, что уран «станет возможным источником бомб с разрушительной силой, значительно большей, чем все известное сейчас». [4]
В феврале 1940 года ВМС США выделили Колумбийскому университету 6000 долларов на финансирование, [5] большую часть которых Ферми и Сцилард потратили на графит . Группа профессоров Колумбийского университета, в которую входили Ферми, Сцилард, Юджин Т. Бут и Джон Даннинг , создала первую реакцию ядерного деления в Америке, подтвердив работу Хана и Штрассмана. Та же самая команда впоследствии построила серию прототипов ядерных реакторов (или «короб», как их называл Ферми) в Пупин-холле в Колумбии, но еще не смогла добиться цепной реакции. [6] Консультативный комитет по урану стал Национальным комитетом оборонных исследований (NDRC) по урану, когда эта организация была сформирована 27 июня 1940 года. [7]
Бриггс предложил потратить 167 000 долларов на исследования урана, особенно изотопа урана-235 , и плутония , который был открыт в 1940 году в Калифорнийском университете . [8] [примечание 1] 28 июня 1941 года Рузвельт подписал Указ 8807, которым было создано Управление научных исследований и разработок (OSRD), [10] с Ванневаром Бушем в качестве его директора. Помимо исследований, офис получил право заниматься крупными инженерными проектами. [8] Комитет NDRC по урану стал Секцией S-1 OSRD; слово «уран» было исключено по соображениям безопасности. [11]
В Великобритании Фриш и Рудольф Пайерлс из Бирмингемского университета совершили прорыв в исследовании критической массы урана-235 в июне 1939 года. [12] Их расчеты показали, что она находится в пределах порядка 10 килограммов (22 фунта). который был достаточно мал, чтобы его мог нести бомбардировщик того времени. [13] Их меморандум Фриша-Пайерлса в марте 1940 года инициировал британский проект атомной бомбы и его комитет MAUD , [14] который единогласно рекомендовал продолжить разработку атомной бомбы. [13] В июле 1940 года Великобритания предложила предоставить Соединенным Штатам доступ к своим исследованиям, [15] и Джон Кокрофт из миссии Тизард проинформировал американских учёных о британских разработках. Он обнаружил, что американский проект меньше британского и не так продвинут. [16]
В рамках научного обмена выводы комитета MAUD были переданы в США. Один из ее членов, австралийский физик Марк Олифант , прилетел в США в конце августа 1941 года и обнаружил, что данные, предоставленные комитетом MAUD, не дошли до ключевых американских физиков. Олифант намеревался выяснить, почему выводы комитета, очевидно, игнорируются. Он встретился с Урановым комитетом и посетил Беркли, Калифорния , где убедительно беседовал с Эрнестом О. Лоуренсом . Лоуренс был настолько впечатлен, что начал собственные исследования урана. Он, в свою очередь, поговорил с Джеймсом Б. Конантом , Артуром Х. Комптоном и Джорджем Б. Пеграмом . Таким образом, миссия Олифанта увенчалась успехом; ключевые американские физики теперь осознавали потенциальную мощь атомной бомбы. [17] [18]
9 октября 1941 года президент Рузвельт одобрил атомную программу после того, как созвал встречу с Ванневаром Бушем и вице-президентом Генри А. Уоллесом . Он создал Высшую политическую группу, в которую вошли он сам (хотя он никогда не присутствовал на встречах) Уоллес, Буш, Конант, военный министр Генри Л. Стимсон и начальник штаба армии генерал Джордж К. Маршалл . Рузвельт выбрал для реализации проекта армию, а не военно-морской флот, поскольку армия имела больший опыт управления крупномасштабным строительством. Он согласился координировать усилия с усилиями британцев и 11 октября направил послание премьер-министру Уинстону Черчиллю , предлагая им переписываться по атомным вопросам. [19]
Заседание Комитета S-1 18 декабря 1941 года было «пронизано атмосферой энтузиазма и срочности» [20] после нападения на Перл-Харбор и объявления Соединенными Штатами войны Японии и Германии . [21] Продолжалась работа над тремя методами разделения изотопов : Лоуренс и его команда в Калифорнийском университете исследовали электромагнитное разделение , команда Эгера Мерфри и Джесси Уэйкфилда Бимса изучала газовую диффузию в Колумбийском университете , а Филип Абельсон руководил исследованиями в области термического разделения изотопов . распространение в Институте Карнеги в Вашингтоне , а затем в Военно-морской исследовательской лаборатории . [22] Мерфри также возглавлял неудачный проект разделения с использованием газовых центрифуг . [23]
Между тем, существовало два направления исследований в области технологии ядерных реакторов : Гарольд Юри исследовал тяжелую воду в Колумбии, а Артур Комптон в начале 1942 года организовал Металлургическую лабораторию для изучения плутония и реакторов, использующих графит в качестве замедлителя нейтронов . [24] Комитет S-1 рекомендовал использовать все пять технологий. Это было одобрено Бушем, Конантом и бригадным генералом Вильгельмом Д. Стайером , который был назначен представителем армии по ядерным вопросам. [22]
Затем Буш и Конант передали рекомендацию Высшей политической группе с бюджетным предложением в размере 54 миллионов долларов на строительство Инженерного корпуса армии США , 31 миллион долларов на исследования и разработки OSRD и 5 миллионов долларов на непредвиденные расходы в 1943 финансовом году. 17 июня 1942 года он был передан президенту, который утвердил его, написав на документе «ОК ФДР». [22]
Комптон попросил физика-теоретика Дж. Роберта Оппенгеймера из Калифорнийского университета взять на себя исследования в области расчетов быстрых нейтронов — ключей к расчетам критической массы и детонации оружия — у Грегори Брейта , который уволился 18 мая 1942 года из-за опасений по поводу слабой оперативной безопасности. . [25] Джон Х. Мэнли , физик из Металлургической лаборатории, был назначен помогать Оппенгеймеру, координируя группы экспериментальной физики, разбросанные по всей стране. [26] Оппенгеймер и Роберт Сербер из Университета Иллинойса исследовали проблемы диффузии нейтронов (как нейтроны движутся в цепной ядерной реакции) и гидродинамики (как может вести себя взрыв, вызванный цепной реакцией). [27]
Для обзора этой работы и общей теории реакций деления Оппенгеймер и Ферми созвали встречи в Чикагском университете в июне и в Калифорнийском университете в июле 1942 года с физиками-теоретиками Гансом Бете , Джоном Ван Флеком , Эдвардом Теллером, Эмилем Конопински , Робертом Сербер, Стэн Франкель и Элдред К. (Карлайл) Нельсон, а также физики-экспериментаторы Эмилио Сегре , Феликс Блох , Франко Разетти , Мэнли и Эдвин Макмиллан . Они предварительно подтвердили, что создание бомбы деления теоретически возможно. [27]
Свойства чистого урана-235 были относительно неизвестны, как и свойства плутония, который был открыт только в феврале 1941 года Гленном Сиборгом и его командой. Ученые на конференции в июле 1942 года предполагали создание плутония в ядерных реакторах, где атомы урана-238 поглощают нейтроны, испускаемые при расщеплении урана-235. На тот момент реактор еще не был построен, а из циклотронов можно было получить лишь незначительное количество плутония . [28] Даже к декабрю 1943 года было произведено всего два миллиграмма. [29] Было много способов упорядочить делящийся материал в критическую массу. Самым простым был выстрел «цилиндрической пробкой» в сферу «активного материала» с помощью «тампера» - плотного материала для фокусировки нейтронов внутрь и удержания реагирующей массы вместе для повышения ее эффективности. [30] Они также исследовали конструкции, включающие сфероиды , примитивную форму « имплозии », предложенную Ричардом К. Толманом , и возможность автокаталитических методов повышения эффективности бомбы при ее взрыве. [31]
Когда идея атомной бомбы была теоретически обоснована (по крайней мере, до тех пор, пока не было доступно больше экспериментальных данных), Эдвард Теллер настаивал на обсуждении более мощной бомбы: «супер», которую сейчас обычно называют « водородной бомбой », в которой будет использоваться сила детонирующей бомбы деления, вызывающая реакцию ядерного синтеза дейтерия и трития . [32] Теллер предлагал схему за схемой, но Бете отказывался от каждой. Идея термоядерного синтеза была отложена, чтобы сконцентрироваться на производстве бомб деления. [33] Теллер выдвинул спекулятивную возможность того, что атомная бомба может «воспламенить» атмосферу из-за гипотетической реакции синтеза ядер азота. [примечание 2] Бете подсчитал, что это «крайне маловероятно». [35] В послевоенном отчете, соавтором которого выступил Теллер, был сделан вывод, что «какая бы температура ни была нагрета в некоторой части атмосферы, вряд ли начнется какая-либо самораспространяющаяся цепочка ядерных реакций». [36] В отчете Сербера Оппенгеймер упомянул о возможности этого сценария Артуру Комптону , у которого «не хватило ума промолчать об этом. ". [заметка 3]
В июне 1942 года начальник инженерного отдела генерал-майор Юджин Рейболд назначил полковника Джеймса К. Маршалла главой армейской части проекта. Маршалл создал офис связи в Вашингтоне, округ Колумбия, но разместил свою временную штаб-квартиру на Бродвее, 270 в Нью-Йорке. где он мог воспользоваться административной поддержкой Североатлантического дивизиона Инженерного корпуса . Он находился недалеко от манхэттенского офиса Stone & Webster , главного подрядчика проекта, и Колумбийского университета. У него было разрешение использовать в штате свое прежнее командование, Сиракузский округ, и он начал с подполковника Кеннета Николса , который стал его заместителем. [38] [39]
Поскольку большая часть его задач заключалась в строительстве, Маршалл работал в сотрудничестве с главой строительного отдела Инженерного корпуса генерал-майором Томасом М. Роббинсом и его заместителем полковником Лесли Гроувзом . Рейболд, Сомервелл и Стайер решили назвать проект «Разработка материалов-заменителей», но Гроувз посчитал, что это привлечет внимание. Поскольку инженерные районы обычно носили название города, в котором они располагались, Маршалл и Гроувс согласились назвать армейский компонент Манхэттенским округом; Рейболд официально создал этот район 13 августа. Неофициально он был известен как Инженерный район Манхэттена (MED). В отличие от других округов, он не имел географических границ, а Маршалл имел авторитет инженера подразделения. «Разработка материалов-заменителей» осталась официальным кодовым названием проекта в целом, но со временем была заменена «Манхэттеном». [39] [40]
Позже Маршалл признался: «Я никогда не слышал об атомном делении, но я знал, что невозможно построить большую часть завода, а тем более четыре из них за 90 миллионов долларов». [41] Один завод по производству тротила , который Николс недавно построил в Пенсильвании, стоил 128 миллионов долларов. [42] Их также не впечатлили оценки с точностью до порядка величины, которые Гроувс сравнил с предложением поставщику провизии подготовиться к приему от десяти до тысячи гостей. [43] Исследовательская группа из Stone & Webster уже осмотрела место для производственных предприятий. Совет по военному производству рекомендовал места вокруг Ноксвилля, штат Теннесси , изолированного района, где администрация долины Теннесси могла бы поставлять достаточно электроэнергии, а реки могли бы обеспечивать охлаждающую воду для реакторов. Изучив несколько участков, исследовательская группа выбрала одно недалеко от Эльзы, штат Теннесси . Конант посоветовал приобрести его немедленно, и Стайер согласился, но Маршалл медлил, ожидая результатов экспериментов Конанта с реактором. [44] Из перспективных процессов только электромагнитное разделение Лоуренса оказалось достаточно продвинутым для начала строительства. [45]
Маршалл и Николс начали собирать необходимые ресурсы. Первым шагом было получение проекта высокого приоритетного рейтинга. Высшие рейтинги были от АА-1 до АА-4 в порядке убывания, хотя для чрезвычайных ситуаций был зарезервирован специальный рейтинг ААА. Рейтинги АА-1 и АА-2 были присвоены основному вооружению и оборудованию, поэтому полковник Люциус Д. Клей , заместитель начальника штаба Службы и снабжения по потребностям и ресурсам, считал, что наивысший рейтинг, который он мог присвоить, был АА-3, хотя он был готов предоставить рейтинг AAA по запросу критически важных материалов, если возникнет такая необходимость. [46] Николс и Маршалл были разочарованы; АА-3 был таким же приоритетом, как и завод Николса по производству тротила в Пенсильвании. [47]
Ванневар Буш был недоволен неспособностью полковника Маршалла обеспечить быстрое продвижение проекта [49] и почувствовал, что требуется более агрессивное руководство. Он поговорил с Харви Банди и генералами Маршаллом, Сомервеллом и Стайером о своих опасениях, выступая за то, чтобы проект был передан в ведение старшего политического комитета с престижным офицером, предпочтительно Стайером, в качестве директора. [47]
Сомервелл и Стайер выбрали на этот пост Гроувса; Генерал Маршалл приказал повысить его до бригадного генерала, [50] поскольку считалось, что звание «генерал» будет иметь большее влияние на академических ученых, работающих над проектом. [51] Приказы Гроувса поместили его непосредственно под непосредственным подчинением Сомервелла, а не Рейболда, а полковник Маршалл теперь был подотчетен Гроувсу. [52] Гроувс разместил свою штаб-квартиру в Вашингтоне, округ Колумбия, в Новом здании военного министерства , где у полковника Маршалла был офис связи. [53] Он принял на себя командование Манхэттенским проектом 23 сентября 1942 года. Позже в тот же день он присутствовал на совещании, созванном Стимсоном, на котором был учрежден Комитет по военной политике, ответственный перед Высшей политической группой, в состав которого вошли Буш (с Конантом в качестве заместителя ), Стайер и контр-адмирал Уильям Р. Пернелл . [50] Толман и Конант были позже назначены научными консультантами Гроувса. [54]
19 сентября Гроувс обратился к Дональду Нельсону , председателю Совета по военному производству, и попросил предоставить ему широкие полномочия по присвоению рейтинга ААА всякий раз, когда это потребуется. Нельсон сначала отказался, но быстро уступил, когда Гроувс пригрозил пойти к президенту. [55] Гроувс пообещал не использовать рейтинг ААА без необходимости. Вскоре выяснилось, что для рутинных требований проекта рейтинг ААА слишком высок, а рейтинг АА-3 слишком низок. После длительной кампании 1 июля 1944 года Гроувс наконец получил полномочия АА-1. [56] По словам Гроувса, «В Вашингтоне вы осознали важность высшего приоритета. Почти все, что предлагалось в администрации Рузвельта, имело высший приоритет. продлится неделю или две, а затем что-то другое станет высшим приоритетом». [57]
Одной из первых проблем Гроувса было найти директора Проекта Y , группы, которая спроектировала и изготовила бомбу. Очевидным выбором был один из трех руководителей лаборатории: Юри, Лоуренс или Комптон, но их нельзя было щадить. Комптон порекомендовал Оппенгеймера, который уже был хорошо знаком с концепциями конструкции бомбы. Однако Оппенгеймер имел небольшой административный опыт и, в отличие от Юри, Лоуренса и Комптона, не получил Нобелевской премии, которую, по мнению многих ученых, должен был иметь руководитель такой важной лаборатории. Были также опасения по поводу статуса безопасности Оппенгеймера, поскольку многие из его соратников были коммунистами , включая его жену Китти ; его девушка Джин Тэтлок ; и его брат Фрэнк . Долгий разговор в октябре 1942 года убедил Гровса и Николса в том, что Оппенгеймер досконально понимает вопросы, связанные с созданием лаборатории в отдаленном районе, и должен быть назначен ее директором. Гроувз лично отказался от требований безопасности и 20 июля 1943 года выдал Оппенгеймеру разрешение. [58] [59]
Британцы и американцы обменялись ядерной информацией, но поначалу не объединили свои усилия; в 1940-41 годах британский проект ( Tube Alloys ) был более масштабным и продвинутым. [16] Великобритания отвергла попытки Буша и Конанта в августе 1941 года укрепить сотрудничество, поскольку она не хотела делиться своим технологическим лидерством и помогать Соединенным Штатам в разработке собственной атомной бомбы. Но у британцев, добившихся значительных успехов в исследованиях в начале войны, не было ресурсов для реализации такой исследовательской программы в целях развития, в то время как большая часть их экономики была занята войной; Tube Alloys вскоре отстала от своего американского коллеги. [60] Роли двух стран поменялись местами, [61] и в январе 1943 года Конант уведомил британцев, что они больше не будут получать атомную информацию, за исключением определенных областей. [62] [63] Британцы исследовали возможность независимой ядерной программы, но решили, что она не может быть готова вовремя, чтобы повлиять на войну в Европе . [64]
К марту 1943 года Конант решил, что Джеймс Чедвик и один или два других британских ученых достаточно важны, чтобы они были нужны команде разработчиков бомб в Лос-Аламосе, несмотря на риск раскрытия секретов конструкции оружия. [65] В августе 1943 года Черчилль и Рузвельт заключили Квебекское соглашение , [66] [67] которое учредило Объединенный политический комитет для координации усилий США, Великобритании и Канады. [68] Соглашение между Рузвельтом и Черчиллем, известное как Памятная записка Гайд-парка , подписанное в конце сентября 1944 года, продлило действие Квебекского соглашения на послевоенный период и предположило, что «когда «бомба» наконец станет доступной, возможно, после зрелое рассмотрение может быть использовано против японцев, которых следует предупредить, что эта бомбардировка будет повторяться до тех пор, пока они не сдадутся». [69] [70]
Когда сотрудничество возобновилось после Квебекского соглашения, прогресс и расходы американцев поразили британцев. Чедвик в полной мере настаивал на участии Великобритании в Манхэттенском проекте и отказался от надежд на независимый британский проект во время войны. [64] При поддержке Черчилля он пытался обеспечить выполнение каждой просьбы Гроувса о помощи. [71] В состав британской миссии, прибывшей в США в декабре 1943 года, входили Нильс Бор , Отто Фриш, Клаус Фукс , Рудольф Пайерлс и Эрнест Титтертон . [72] Еще больше ученых прибыли в начале 1944 года. В то время как те, кто занимался газовой диффузией, ушли к осени 1944 года, тридцать пять человек, работавших под руководством Олифанта и Лоуренса в Беркли, были назначены в существующие лабораторные группы, и большинство из них оставались до конца войны. Девятнадцать человек, отправленных в Лос-Аламос, также присоединились к существующим группам, в первую очередь связанным с имплозией и сборкой бомб, но не с плутонием. [64] В Квебекском соглашении указывалось, что ядерное оружие не будет использоваться против другой страны без взаимного согласия США и Великобритании. В июне 1945 года Вильсон согласился, что ядерная бомбардировка Японии будет зарегистрирована как решение Объединенного политического комитета. [73]
В июне 1944 года Комитет по объединенной политике создал Объединенный фонд развития под председательством Гровса для закупок урановой и ториевой руд на международных рынках. Бельгийское Конго и Канада владели большей частью мировых запасов урана за пределами Восточной Европы, а правительство Бельгии в изгнании находилось в Лондоне. Великобритания согласилась передать Соединенным Штатам большую часть бельгийской руды, поскольку она не могла использовать большую часть поставок без ограничения американских исследований. [74] В 1944 году Трест закупил 3 440 000 фунтов (1 560 000 кг) оксида урановой руды у компаний, эксплуатирующих рудники в Бельгийском Конго. Чтобы избежать информирования министра финансов США Генри Моргентау-младшего , для хранения денег Трастового фонда использовался специальный счет, не подлежащий обычному аудиту и контролю. С 1944 года до своего выхода из Траста в 1947 году Гроувс вложил в общей сложности 37,5 миллионов долларов. [75]
Гроувс высоко оценил ранние британские атомные исследования и вклад британских ученых в Манхэттенский проект, но заявил, что Соединенные Штаты добились бы успеха и без них, хотя и не успели к бомбардировке Хиросимы в августе 1945 года. [76] Участие Великобритании в войне имело решающее значение для успеха независимой программы создания ядерного оружия Соединенного Королевства после войны, когда Закон Мак-Магона 1946 года временно прекратил американское ядерное сотрудничество. [64]
На следующий день после того, как он взял на себя управление проектом, Гроувс отправился в Теннесси с полковником Маршаллом, чтобы осмотреть предложенный там участок, и Гроувс был впечатлен. [78] [79] 29 сентября 1942 года заместитель военного министра США Роберт П. Паттерсон разрешил Инженерному корпусу приобрести 56 000 акров (23 000 га) земли по выдающейся территории за 3,5 миллиона долларов. Впоследствии были приобретены еще 3000 акров (1200 га). Приказ, вступивший в силу 7 октября, затронул около 1000 семей. [80] Протесты, судебные апелляции и расследование Конгресса 1943 года оказались безрезультатными. [81] К середине ноября маршалы США вывешивали объявления об освобождении дверей фермерских домов, и строительные подрядчики въезжали в них. [82] Некоторым семьям было дано двухнедельное уведомление, чтобы они покинули фермы, которые были их домами на протяжении нескольких поколений. [83] Конечная стоимость приобретения земли, которое не было завершено до марта 1945 года, составила всего около 2,6 миллиона долларов — около 47 долларов за акр. [84] Когда губернатор Теннесси Прентис Купер представил прокламацию, объявляющую Ок-Ридж зоной полного запрета, куда никто не мог войти без разрешения военных , он в ярости разорвал ее. [85]
Первоначально известный как Kingston Demolition Range, в начале 1943 года этот объект был официально переименован в Clinton Engineer Works (CEW) . община на 13 000. Поселение располагалось на склонах Блэк-Оук-Ридж, от которого и получил свое название новый город Ок-Ридж . [87] Присутствие армии в Ок-Ридже увеличилось в августе 1943 года, когда Николс сменил Маршалла на посту главы инженерного округа Манхэттена. Одной из его первых задач был перенос штаб-квартиры округа в Ок-Ридж, хотя название округа не изменилось. [88] В сентябре 1943 года управление общественными объектами было передано Turner Construction Company через дочернюю компанию Roane-Anderson Company. [89] Инженеры-химики участвовали в «лихорадочных усилиях» по производству урана-235 с обогащением от 10% до 12%, с соблюдением строгих мер безопасности и быстрым получением разрешений на поставки и материалы. [90] Население Ок-Риджа вскоре значительно превзошло первоначальные планы и достигло пика в 75 000 человек в мае 1945 года, к тому времени 82 000 человек были заняты на инженерном заводе Клинтона, [77] и 10 000 - Роане-Андерсоне. [89]
Рассматривалась идея размещения проекта Y в Ок-Ридже, но было решено, что он должен находиться в отдаленном месте. По рекомендации Оппенгеймера поиск подходящего участка был сужен до окрестностей Альбукерке, штат Нью-Мексико , где Оппенгеймер владел ранчо. [91] 16 ноября 1942 года Оппенгеймер, Гроувс, Дадли и другие совершили поездку по окрестностям школы-ранчо Лос-Аламоса . Оппенгеймер отдал предпочтение этому месту, сославшись на его природную красоту, которая, как надеялись, вдохновит тех, кто работает над проектом. [92] [93] Инженеры были обеспокоены плохой подъездной дорогой и достаточным ли водоснабжением, но в остальном считали, что это идеально. [94]
Паттерсон одобрил приобретение участка 25 ноября 1942 года, разрешив 440 000 долларов на покупку 54 000 акров (22 000 га), из которых все, кроме 8 900 акров (3600 га), уже принадлежали федеральному правительству. [95] Министр сельского хозяйства Клод Р. Викард предоставил 45 100 акров (18 300 га) земли Лесной службы США Военному министерству «до тех пор, пока сохраняется военная необходимость». [96] Покупка земли во время войны в конечном итоге составила 45 737 акров (18 509,1 га), но было потрачено только 414 971 доллар. [95] Работы начались в декабре 1942 года. Первоначально Гроувс выделил на строительство 300 000 долларов, что в три раза превышает оценку Оппенгеймера, но к тому времени, когда Сундт завершил строительство 30 ноября 1943 года, было потрачено более 7 миллионов долларов. [97]
Во время войны Лос-Аламос называли «Площадкой Y» или «Холмом». [98] Первоначально это должна была быть военная лаборатория, в которой Оппенгеймер и другие исследователи были призваны в армию, но Роберт Бахер и Исидор Раби воспротивились этой идее и убедили Оппенгеймера, что другие ученые будут возражать. Затем Конант, Гроувс и Оппенгеймер разработали компромисс, согласно которому лаборатория управлялась Калифорнийским университетом по контракту с военным министерством. [99] Дороти МакКиббин руководила филиалом в Санта-Фе, где она встречала вновь прибывших и выдавала им пропуска. [100]
Совет армии и OSRD 25 июня 1942 года решил построить пилотный завод по производству плутония в заповеднике Аргоннский лес , к юго-западу от Чикаго. В июле Николс договорился об аренде 1025 акров (415 га) у лесного заповедника округа Кук , а капитан Джеймс Ф. Графтон был назначен инженером района Чикаго. Вскоре стало очевидно, что масштабы производства слишком велики для этого региона, и было решено построить пилотный завод в Ок-Ридже, а исследовательский и испытательный центр оставить в Чикаго. [101] [102]
Задержки с созданием завода в Аргонне привели к тому, что Комптон разрешил Металлургической лаборатории построить первый ядерный реактор под трибунами Стагг - Филд в Чикагском университете. Для реактора требовалось огромное количество высокоочищенных графитовых блоков и урана как в металлическом, так и в порошкообразном оксидном виде. В то время существовал ограниченный источник чистого металлического урана ; Фрэнк Спеддинг из Университета штата Айова смог произвести только две короткие тонны . Три короткие тонны были поставлены ламповым заводом Westinghouse и произведены в спешке кустарным способом. Компания Goodyear Tire сконструировала большой квадратный воздушный шар для защиты реактора. [103] [104]
2 декабря 1942 года группа под руководством Энрико Ферми инициировала первую искусственную [примечание 4] самоподдерживающуюся цепную ядерную реакцию в экспериментальном реакторе, известном как Чикаго Pile-1 . [106] Точка, в которой реакция становится самоподдерживающейся, стала известна как «критическая». Комптон сообщил об успехе Конанту в Вашингтоне, округ Колумбия, посредством закодированного телефонного звонка, сказав: «Итальянский мореплаватель [Ферми] только что приземлился в новом мире». [107] [примечание 5]
В январе 1943 года преемник Графтона, майор Артур В. Петерсон , приказал разобрать и снова собрать Чикаго-Пайл-1 на площадке Аргоннский лес, поскольку считал эксплуатацию реактора слишком опасной для густонаселенной местности. [108] Новый участок, по-прежнему управляемый Металлургической лабораторией, стал известен как « Участок А ». Чикагский реактор Pile-3 , первый тяжеловодный реактор, также вышел из строя на этом объекте 15 мая 1944 года . нынешнее местонахождение Аргоннской национальной лаборатории . [102]
К декабрю 1942 года возникли опасения, что даже Ок-Ридж окажется слишком близко к крупному населенному пункту (Ноксвилл) в маловероятном случае крупной ядерной аварии. В ноябре 1942 года Гроувс нанял компанию DuPont в качестве генерального подрядчика строительства комплекса по производству плутония. Президент компании Уолтер С. Карпентер-младший не хотел никакой прибыли; по юридическим причинам была согласована номинальная плата в размере одного доллара. [111]
Компания DuPont рекомендовала разместить этот объект вдали от существующего предприятия по производству урана в Ок-Ридже. [112] В декабре 1942 года Гроувс направил полковника Франклина Матиаса и инженеров DuPont для разведки потенциальных мест. Матиас сообщил, что место в Хэнфорде недалеко от Ричленда, штат Вашингтон , было «идеальным практически во всех отношениях». Он был изолирован и находился недалеко от реки Колумбия , которая могла обеспечить достаточное количество воды для охлаждения реакторов. Гровс посетил это место в январе и основал Хэнфордский инженерный завод (HEW) под кодовым названием «Площадка W». [113]
Заместитель госсекретаря Паттерсон дал свое одобрение 9 февраля, выделив 5 миллионов долларов на приобретение 430 000 акров (170 000 га). Федеральное правительство переселило около 1500 жителей близлежащих поселений, а также ванапум и другие племена, использующие этот район. С фермерами возник спор по поводу компенсации за уже посаженный урожай. Там, где позволял график, армия разрешала собирать урожай, но это не всегда было возможно. [113] Процесс приобретения земли затянулся и не был завершен до окончания Манхэттенского проекта в декабре 1946 года. [114]
Спор не задержал работу. Хотя прогресс в проектировании реактора в Металлургической лаборатории и компании DuPont не был достаточно продвинутым, чтобы точно предсказать масштаб проекта, в апреле 1943 года было положено начало созданию объектов для примерно 25 000 рабочих, половина из которых должна была жить на месте. К июлю 1944 года было построено около 1200 зданий, в городке строителей проживало около 51 000 человек. В качестве местного инженера Матиас осуществлял полный контроль над объектом. [115] На пике своего развития строительный лагерь был третьим по численности населения городом в штате Вашингтон. [116] В Хэнфорде имеется парк из более чем 900 автобусов, что больше, чем в городе Чикаго. [117] Подобно Лос-Аламосу и Ок-Риджу, Ричленд представлял собой закрытый поселок с ограниченным доступом, но он больше походил на типичный американский быстро развивающийся город военного времени: военный профиль был ниже, а элементы физической безопасности, такие как высокие заборы и сторожевые собаки, были менее очевидными. [118]
Cominco производила электролитический водород в Трейле, Британская Колумбия , с 1930 года. В 1941 году Юри предположил, что он может производить тяжелую воду. К существующей электростанции стоимостью 10 миллионов долларов, состоящей из 3215 ячеек, потребляющих 75 МВт гидроэлектроэнергии, были добавлены вторичные электролизные ячейки для увеличения концентрации дейтерия в воде с 2,3% до 99,8%. Для этого процесса Хью Тейлор из Принстона разработал платино-углеродный катализатор для первых трех ступеней, а Юри разработал никель- хромовый катализатор для колонны четвертой ступени. Окончательная стоимость составила 2,8 миллиона долларов. Канадское правительство официально не узнало о проекте до августа 1942 года. Производство тяжелой воды на Трейле началось в январе 1944 года и продолжалось до 1956 года. Тяжелая вода из Трейла использовалась для Чикагской сваи 3 , первого реактора, использующего тяжелую воду и природный уран, который пошел критический 15 мая 1944 г. [119]
Площадка в Чок-Ривер, Онтарио , была создана для размещения сил союзников в Монреальской лаборатории вдали от городской зоны. Новый поселок был построен в Дип-Ривер, Онтарио , для предоставления жилья и удобств членам команды. Это место было выбрано из-за его близости к промышленному району Онтарио и Квебека, а также близости к железнодорожной станции, прилегающей к крупной военной базе Кэмп-Петавава . Расположенный на реке Оттава, он имел доступ к обильной воде. Первым директором новой лаборатории стал Ганс фон Хальбан . В мае 1944 года его сменил Джон Кокрофт, которого в сентябре 1946 года сменил Беннетт Льюис. Пилотный реактор, известный как ZEEP (экспериментальный котел с нулевой энергией), стал первым канадским реактором и первым, завершенным за пределами Соединенных Штатов. когда в сентябре 1945 года ситуация достигла критической точки; ZEEP использовался исследователями до 1970 года. [120] Более крупный реактор NRX мощностью 10 МВт , спроектированный во время войны, был завершен и стал критическим в июле 1947 года. [119]
Шахта Эльдорадо в Порт-Радиуме была источником урановой руды. [121]
Хотя компания DuPont предпочитала конструкции ядерных реакторов с гелиевым охлаждением и графитом в качестве замедлителя, компания DuPont по-прежнему проявляла интерес к использованию тяжелой воды в качестве резервного варианта. Проект P-9 был кодовым названием правительственной программы производства тяжелой воды. Было подсчитано, что в месяц потребуется 3 коротких тонны (2,7 т) тяжелой воды. Завод в Трейле, который тогда строился, мог производить 0,5 коротких тонны (0,45 т) в месяц. Поэтому Гровс уполномочил DuPont построить предприятия по производству тяжелой воды на артиллерийском заводе в Моргантауне, недалеко от Моргантауна, Западная Вирджиния ; на артиллерийском заводе на реке Вабаш , недалеко от Даны и Ньюпорта, штат Индиана ; и на артиллерийском заводе в Алабаме , недалеко от Чилдерсбурга и Силакауги, штат Алабама . Хотя они известны как артиллерийские заводы и оплачиваются по контрактам с артиллерийским управлением , они были построены и эксплуатировались Инженерным корпусом армии. На американских заводах использовался процесс, отличный от процесса Trail; тяжелую воду извлекали путем перегонки с использованием несколько более высокой температуры кипения тяжелой воды. [122] [123]
Ключевым сырьем для проекта был уран, который использовался в качестве топлива для реакторов, в качестве сырья, преобразуемого в плутоний, а в обогащенной форме — в самой атомной бомбе. В 1940 году было известно четыре крупных месторождения урана: в Колорадо, на севере Канады, в Иоахимстале в Чехословакии и в Бельгийском Конго . [124] Все, кроме Иоахимсталя, находились в руках союзников. Исследование 1942 года показало, что имеется достаточное количество урана для удовлетворения требований проекта. [125] Николс договорился с Государственным департаментом об установлении экспортного контроля над оксидом урана и провел переговоры о покупке 1200 коротких тонн (1100 т) урановой руды из Бельгийского Конго, которая хранилась на складе на Статен-Айленде и в оставшиеся запасы добытой руды хранятся в Конго. Он вел переговоры с Eldorado Gold Mines о покупке руды на ее нефтеперерабатывающем заводе в Порт-Хоупе, Онтарио. Впоследствии канадское правительство скупало акции компании, пока не приобрело контрольный пакет акций. [126]
Хотя эти закупки обеспечили достаточные запасы для удовлетворения потребностей военного времени, американские и британские лидеры пришли к выводу, что в интересах их стран контролировать как можно большую часть мировых запасов урана. Самым богатым источником руды был рудник Шинколобве в Бельгийском Конго, но он был затоплен и закрыт. Николс безуспешно пытался договориться о его возобновлении работы и продаже всей будущей добычи в Соединённые Штаты с Эдгаром Сенжером , директором компании, владевшей рудником, Union Minière du Haut-Katanga . [127] Затем этот вопрос был рассмотрен Объединенным политическим комитетом. Поскольку 30 процентов акций Union Minière контролировались британскими интересами, британцы взяли на себя инициативу в переговорах. Сэр Джон Андерсон и посол Джон Винант в мае 1944 года заключили сделку с Сенжером и бельгийским правительством о возобновлении работы рудника и закупке 1720 коротких тонн (1560 тонн) руды по цене 1,45 доллара за фунт. [128] Чтобы избежать зависимости от британцев и канадцев в отношении руды, Гроувс также организовал покупку запасов американской ванадиевой корпорации в Ураване, штат Колорадо . При добыче урана в Колорадо было получено около 800 коротких тонн (730 т) руды. [129]
Необработанную руду растворяли в азотной кислоте для получения нитрата уранила , который перерабатывался в триоксид урана , который восстанавливался до диоксида урана высокой чистоты . [130] К июлю 1942 года Маллинкродт производил тонну высокочистого оксида в день, но превратить его в металлический уран поначалу оказалось труднее. [131] Производство шло слишком медленно, а качество было неприемлемо низким. Филиал Металлургической лаборатории был открыт в Колледже штата Айова в Эймсе, штат Айова , под руководством Фрэнка Спеддинга для исследования альтернатив. Это стало известно как Проект Эймса , а его процесс Эймса стал доступен в 1943 году. [132]
Природный уран состоит на 99,3% из урана-238 и на 0,7% из урана-235, но, поскольку только последний является делящимся , его необходимо физически отделить от более распространенного изотопа. Рассматривались различные методы обогащения урана , большая часть которых проводилась в Ок-Ридже. [133] Наиболее очевидная технология, центрифуга, потерпела неудачу, но технологии электромагнитного разделения, газовой диффузии и термодиффузии оказались успешными и внесли свой вклад в проект. В феврале 1943 года Гровсу пришла в голову идея использовать продукцию одних заводов в качестве сырья для других. [134]
В апреле 1942 года центрифугирование считалось единственным многообещающим методом разделения. [135] Джесси Бимс разработал такой процесс в 1930-х годах, но столкнулся с техническими трудностями. В 1941 году он начал работать с гексафторидом урана , единственным известным газообразным соединением урана, и смог выделить уран-235. В Колумбийском университете Карл П. Коэн разработал корпус математической теории, позволивший спроектировать центробежную сепараторную установку, которую Вестингауз взялся построить. [136]
Масштабирование этого процесса до промышленного предприятия представляло собой сложную техническую задачу. Юри и Коэн подсчитали, что для производства килограмма (2,2 фунта) урана-235 в день потребуется до 50 000 центрифуг с роторами диаметром 1 метр (3 фута 3 дюйма) или 10 000 центрифуг с роторами длиной 4 метра (13 футов), если предположить, что что можно построить 4-метровые роторы. Перспектива поддержания такого количества роторов, работающих непрерывно на высокой скорости, казалась устрашающей [137] , и когда Бимс запустил свою экспериментальную установку, он получил только 60% прогнозируемого выхода, что указывало на то, что требовалось больше центрифуг. Затем Бимс, Юри и Коэн начали работу над рядом усовершенствований, которые обещали повысить эффективность. Однако частые отказы двигателей, валов и подшипников на высоких скоростях задержали работы на опытной установке. [138] В ноябре 1942 года процесс центрифугирования был прекращен Комитетом по военной политике. [139]
Исследования метода центрифугирования значительно продвинулись после войны с появлением центрифуги типа Циппе , которая была разработана в Советском Союзе советскими и захваченными немецкими инженерами. [140] В конечном итоге он стал предпочтительным методом разделения изотопов урана, поскольку был гораздо более экономичным. [141]
Электромагнитное разделение изотопов было разработано в радиационной лаборатории Калифорнийского университета. В этом методе использовались устройства, известные как калютроны . Название произошло от слов Калифорния , университет и циклотрон . [142] В электромагнитном процессе магнитное поле отклоняет заряженные частицы в зависимости от массы. [143] Этот процесс не был ни элегантным с научной точки зрения, ни эффективным с промышленной точки зрения. [144] По сравнению с газодиффузионной установкой или ядерным реактором, установка электромагнитного разделения потребляет больше дефицитных материалов, требует больше рабочей силы для работы и стоит дороже в строительстве. Тем не менее, этот процесс был одобрен, поскольку он основан на проверенной технологии и, следовательно, представляет меньший риск. Более того, его можно было бы строить поэтапно и быстро выйти на промышленную мощность. [142]
Маршалл и Николс обнаружили, что для процесса электромагнитного разделения изотопов потребуется 5000 коротких тонн (4500 тонн) меди, которой катастрофически не хватало. Однако серебро можно заменить в соотношении меди к серебру 11:10. 3 августа 1942 года Николс встретился с заместителем министра финансов Дэниелом У. Беллом и попросил передать 6000 тонн серебряных слитков из хранилища слитков Вест-Пойнта . [145] В конечном итоге было использовано 14 700 коротких тонн (13 300 тонн; 430 000 000 тройских унций). [146] Серебряные слитки весом 1000 тройских унций (31 кг) были отлиты в цилиндрические заготовки, экструдированы в полосы и намотаны на магнитные катушки. [146] [147]
Ответственность за проектирование и строительство установки электромагнитного разделения, получившей название Y-12 , была возложена на компанию Stone & Webster в июне 1942 года. для окончательной обработки, известные как Бета-беговые дорожки. В сентябре 1943 года Гроувс санкционировал строительство еще четырех гоночных трасс, известных как Альфа II. Строительство началось в феврале 1943 года. [149] Вторая «Альфа I» вступила в строй в конце января 1944 года, первая «Бета», а также первая и третья «Альфа I» вступили в строй в марте, а четвертая «Альфа I» вступила в строй в апреле. Четыре гоночных трека Alpha II были построены в период с июля по октябрь 1944 года. Теннесси Истман заключил контракт на управление Y-12. [151] Калутроны были переданы обученным операторам Теннесси Истман, известным как Калутронные девушки . [152]
Первоначально калютроны обогатили содержание урана-235 до уровня от 13% до 15% и отправили первые несколько сотен граммов этого урана в Лос-Аламос в марте 1944 года. Только 1 часть из 5825 уранового сырья оказалась продуктом. Большая часть остального при этом была разбрызгана на оборудование. Напряженные усилия по восстановлению помогли поднять производство до 10% сырья урана-235 к январю 1945 года. В феврале ипподромы «Альфа» начали получать слегка обогащенное (1,4%) сырье с новой термодиффузионной установки С-50, а в следующем месяце они получили улучшенное сырье. (5%) сырье газодиффузионной установки К-25. К августу К-25 производила уран, достаточно обогащенный, чтобы его можно было подавать непосредственно на рельсы Бета. [153]
Самым многообещающим, но и самым сложным методом разделения изотопов была газовая диффузия. Закон Грэма гласит, что скорость истечения газа обратно пропорциональна квадратному корню из его молекулярной массы , поэтому в ящике, содержащем полупроницаемую мембрану и смесь двух газов, более легкие молекулы будут выходить из контейнера с большей скоростью. быстрее, чем более тяжелые молекулы. Идея заключалась в том, что такие коробки можно было бы объединить в каскад насосов и мембран, где каждая последующая ступень содержала бы немного более обогащенную смесь. Исследование этого процесса проводилось в Колумбийском университете группой, в которую входили Гарольд Юри, Карл П. Коэн и Джон Р. Даннинг . [154]
В ноябре 1942 года Комитет по военной политике одобрил строительство 600-ступенчатой газодиффузионной установки. [155] 14 декабря компания MW Kellogg приняла предложение построить завод под кодовым названием К-25. Для проекта было создано отдельное юридическое лицо под названием Kellex. [156] Процесс столкнулся с огромными техническими трудностями. Использовался высококоррозионный газ гексафторид урана, поскольку замены найти не удалось, а двигатели и насосы должны были быть вакуумонепроницаемыми и заключены в инертный газ. Самой большой проблемой была конструкция барьера, который должен был быть прочным, пористым и устойчивым к коррозии. Эдвард Адлер и Эдвард Норрис создали сетчатый барьер из гальванического никеля. Для проверки процесса в Колумбии была построена шестиступенчатая пилотная установка, но прототип оказался слишком хрупким. Конкурирующий барьер был разработан из порошкообразного никеля компаниями Kellex, Bell Telephone Laboratories и Bakelite Corporation. В январе 1944 года Гроувс заказал производство барьера Келлекс. [157] [158]
Проект Келлекса для К-25 предусматривал четырехэтажное U-образное сооружение длиной 0,5 мили (0,80 км), содержащее 54 смежных здания. Они были разделены на девять секций, содержащих ячейки шести стадий. Изыскательская группа начала строительство с разметки участка площадью 500 акров (2,0 км 2 ) в мае 1943 года. Работы над главным зданием начались в октябре 1943 года, а шестиступенчатая опытная установка была готова к работе 17 апреля 1944 года. В 1945 году Гровс отказался от верхних ступеней, поручив Келлексу вместо этого спроектировать и построить 540-ступенчатую установку боковой подачи, которая стала известна как К-27. Kellex передал последнюю установку эксплуатационному подрядчику Union Carbide and Carbon 11 сентября 1945 года. Общая стоимость, включая завод К-27, построенный после войны, составила 480 миллионов долларов. [159]
Завод начал работу в феврале 1945 года, и по мере запуска каскада за каскадом качество продукции возрастало. К апрелю 1945 года К-25 достигла обогащения 1,1%, и продукция термодиффузионной установки С-50 стала использоваться в качестве сырья. Некоторые продукты, произведенные в следующем месяце, достигли обогащения почти 7%. В августе вступила в эксплуатацию последняя из 2892 ступеней. К-25 и К-27 полностью раскрыли свой потенциал в ранний послевоенный период, когда они затмили другие заводы-производители и стали прообразами установок нового поколения. [160]
Процесс термодиффузии был основан на теории Сиднея Чепмена и Дэвида Энскога , которая объясняла, что когда смешанный газ проходит через температурный градиент, более тяжелый имеет тенденцию концентрироваться на холодном конце, а более легкий — на теплом. [161] Он был разработан учеными ВМС США, но не входил в число технологий обогащения, первоначально выбранных для использования в Манхэттенском проекте. В первую очередь это было связано с сомнениями в его технической осуществимости, но свою роль сыграло и межвидовое соперничество между армией и флотом. [162] Военно-морская исследовательская лаборатория продолжала исследования под руководством Филипа Абельсона, но контактов с Манхэттенским проектом было мало до апреля 1944 года, когда капитан Уильям С. Парсонс , военно-морской офицер, отвечающий за разработку боеприпасов в Лос-Аламосе, принес Оппенгеймеру новости содействия прогрессу в области термодиффузии. Оппенгеймер проинформировал Гровса, который 24 июня 1944 года одобрил строительство теплоэлектростанции. [163]
Гровс заключил контракт с компанией HK Ferguson Company из Кливленда , штат Огайо, на строительство термодиффузионной установки, получившей обозначение S-50. [164] Планы предусматривали установку 2142 диффузионных колонн высотой 48 футов (15 м), расположенных в 21 стойке. Внутри каждой колонны находились три концентрические трубки. Пар, полученный из близлежащей электростанции К-25 при давлении 100 фунтов на квадратный дюйм (690 кПа) и температуре 545 ° F (285 ° C), текал вниз через самую внутреннюю никелевую трубу диаметром 1,25 дюйма (32 мм). в то время как вода температурой 155 ° F (68 ° C) текла вверх через крайнюю железную трубу. Гексафторид урана текла по средней медной трубке, а изотопное разделение урана происходило между никелевой и медной трубками. [165] Работы начались 9 июля 1944 года, а частичная эксплуатация С-50 началась в сентябре. Утечки ограничили производство и привели к вынужденным остановкам в течение следующих нескольких месяцев, но в июне 1945 года завод С-50 произвел 12 730 фунтов (5 770 кг) слегка обогащенного продукта. [166]
К марту 1945 года работала вся 21 производственная стойка. Первоначально продукция С-50 подавалась в Y-12, но начиная с марта 1945 года все три процесса обогащения проводились последовательно. С-50 стал первой ступенью, обогатившей уран с 0,71% до 0,89% по урану-235. Затем его подавали в газодиффузионный процесс на установке К-25, где производился продукт с обогащением около 23%. В свою очередь, это было передано в Y-12, [167] который повысил его мощность примерно до 89%, что достаточно для использования в ядерном оружии. Около 50 кг (110 фунтов) урана, обогащенного до 89%, было доставлено в Лос-Аламос к июлю 1945 года. Все 50 кг, а также около 50% обогащения, в среднем около 85%, были использованы в первом Little Boy. бомбить. [168]
Второе направление развития Манхэттенского проекта использовало плутоний. Хотя в природе существуют небольшие количества плутония, лучший способ получить большие количества — использовать реактор. Природный уран бомбардируется нейтронами и превращается в уран-239 , который быстро распадается сначала на нептуний-239 , а затем на плутоний-239 . [169] Поскольку будет преобразовано лишь небольшое количество плутония, его необходимо химически отделить от остального урана, от любых исходных примесей и продуктов деления . [169]
В марте 1943 года компания DuPont начала строительство плутониевого завода на участке площадью 112 акров (0,5 км 2 ) в Ок-Ридже. Задуманный как пилотный завод для более крупных производственных объектов в Хэнфорде, он включал в себя графитовый реактор X-10 с воздушным охлаждением , установку химического разделения и вспомогательные объекты. Из-за последующего решения о строительстве реакторов с водяным охлаждением в Хэнфорде только установка химического разделения работала в качестве пилотного проекта. [170] Графитовый реактор X-10 состоял из огромного блока графита, 24 фута (7,3 м) с каждой стороны и весом около 1500 коротких тонн (1400 т), окруженного 7 футами (2,1 м) бетона высокой плотности, как радиационный щит. [170]
Наибольшие трудности возникли с урановыми снарядами производства компаний «Маллинкродт» и «Метал Гидриды». Их пришлось покрыть алюминием, чтобы избежать коррозии и попадания продуктов деления в систему охлаждения. Компания Grasselli Chemical безуспешно пыталась разработать процесс горячего погружения . Alcoa попробовала консервирование, разработав новый процесс бесфлюсовой сварки; 97% банок прошли стандартное вакуумное испытание, однако испытания при высоких температурах показали процент отказов более 50%. Тем не менее, производство началось в июне 1943 года. Металлургическая лаборатория в конечном итоге с помощью General Electric разработала улучшенную технологию сварки , которая была включена в производственный процесс в октябре 1943 года .
Графитовый реактор Х-10 стал критическим 4 ноября 1943 года, из-за около 30 коротких тонн (27 т) урана. Через неделю нагрузку увеличили до 36 коротких тонн (33 т), увеличив выработку электроэнергии до 500 кВт, и к концу месяца были созданы первые 500 мг плутония. [172] Постепенные модификации увеличили мощность до 4000 кВт в июле 1944 года. Х-10 работал как производственный завод до января 1945 года, когда он был передан для исследований. [173]
Хотя для реактора в Ок-Ридже была выбрана конструкция с воздушным охлаждением, чтобы облегчить быстрое строительство, это было непрактично для гораздо более крупных производственных реакторов. В первоначальных проектах Металлургической лаборатории и компании DuPont для охлаждения использовался гелий, прежде чем они пришли к выводу, что реактор с водяным охлаждением проще, дешевле и быстрее строить. [174] Проект стал доступен только 4 октября 1943 года; Тем временем Матиас сосредоточился на улучшении территории Хэнфорда, возведя жилые помещения, улучшив дороги, построив железнодорожную стрелку и модернизировав линии электропередачи, воды и телефонной связи. [175]
Как и в Ок-Ридже, наибольшая трудность возникла при консервировании урановых заготовок, которое началось в Хэнфорде в марте 1944 года. Их травили для удаления грязи и примесей, погружали в расплавленную бронзу, олово и алюминиево-кремниевый сплав , консервировали с помощью гидравлических прессов. , а затем герметизировали с помощью дуговой сварки в атмосфере аргона. Наконец, их протестировали на предмет обнаружения дыр или дефектных сварных швов. К сожалению, большинство консервированных слизней поначалу не выдержали испытаний, в результате чего выходило лишь несколько штук в день. Но устойчивый прогресс был достигнут, и к июню 1944 года производство выросло до такой степени, что оказалось, что имеется достаточно консервированных снарядов для запуска реактора B по графику в августе 1944 года. [176]
Работы над реактором B, первым из шести запланированных реакторов мощностью 250 МВт, начались 10 октября 1943 года . реакторы. Они были единственными, построенными во время Манхэттенского проекта. [178] Около 390 коротких тонн (350 т) стали, 17 400 кубических ярдов (13 300 м 3 ) бетона, 50 000 бетонных блоков и 71 000 бетонных кирпичей были использованы для строительства здания высотой 120 футов (37 м).
Строительство самого реактора началось в феврале 1944 года. [179] Под наблюдением Комптона, Маттиаса, Кроуфорда Гринуальта из DuPont , Леоны Вудс и Ферми, которые вставили первую пулю, реактор был запущен 13 сентября 1944 года. В течение следующих нескольких дней , было загружено 838 трубок, и реактор стал критическим. Вскоре после полуночи 27 сентября операторы начали выводить стержни управления для начала производства. Поначалу все выглядело хорошо, но около 03:00 уровень мощности начал падать, и к 06:30 реактор полностью остановился. Охлаждающую воду исследовали на наличие утечек или загрязнений. На следующий день реактор снова запустился, но снова остановился. [180] [181]
Ферми связался с Чиен-Шиунг Ву , который определил причину проблемы как нейтронное отравление ксеноном -135 , период полураспада которого составляет 9,2 часа. [182] Ферми, Вудс, Дональд Дж. Хьюз и Джон Арчибальд Уиллер затем рассчитали ядерное сечение ксенона-135, которое оказалось в 30 000 раз больше, чем у урана. [183] Инженер DuPont Джордж Грейвс отклонился от первоначального проекта Металлургической лаборатории, в котором реактор имел 1500 трубок, расположенных по кругу, и добавил дополнительные 504 трубки для заполнения углов. Первоначально учёные считали такое перепроектирование пустой тратой времени и денег, но Ферми понял, что, загрузив все 2004 трубки, реактор сможет достичь необходимого уровня мощности и эффективно производить плутоний. [184] Реактор D был запущен 17 декабря 1944 года, а реактор F — 25 февраля 1945 года. [185]
Тем временем химики размышляли над проблемой, как можно отделить плутоний от урана, если его химические свойства неизвестны. Работая с небольшими количествами плутония, имевшегося в Металлургической лаборатории в 1942 году, группа под руководством Чарльза М. Купера разработала процесс получения фторида лантана , который был выбран для пилотной установки разделения. Второй процесс разделения, процесс фосфата висмута , был впоследствии разработан Сиборгом и Стэнли Г. Томсоном. [186] Гринуолт отдал предпочтение процессу фосфата висмута из-за коррозионного характера фторида лантана, и он был выбран для сепарационных заводов в Хэнфорде. [187] Как только Х-10 начал производить плутоний, пилотная установка по разделению была подвергнута испытаниям. Первая партия была обработана с эффективностью 40 %, но в течение следующих нескольких месяцев она была повышена до 90 %. [173]
В Хэнфорде первоочередное внимание изначально было уделено установкам в зоне 300. Здесь находились здания для испытаний материалов, подготовки урана, а также сборки и калибровки приборов. В одном из зданий размещалось оборудование для консервирования урановых снарядов, а в другом находился небольшой испытательный реактор. Несмотря на отведенный ей высокий приоритет, работы на участке 300 отставали от графика из-за уникального и сложного характера объектов участка 300, а также нехватки рабочей силы и материалов во время войны. [188]
Ранние планы предусматривали строительство двух сепарационных заводов в каждом из районов, известных как 200-Запад и 200-Восток. Впоследствии это число было сокращено до двух заводов T и U в 200-West и одного завода B в 200-West. [189] Каждая установка разделения состояла из четырех зданий: здания технологической камеры или «каньона» (известного как 221), здания концентрации (224), здания очистки (231) и склада магазинов (213). Каньоны имели длину 800 футов (240 м) и ширину 65 футов (20 м). Каждая состояла из сорока ячеек размером 17,7 на 13 на 20 футов (5,4 на 4,0 на 6,1 м). [190]
Работы над 221-Т и 221-У начались в январе 1944 года, первая была завершена в сентябре, а вторая - в декабре. В марте 1945 года последовало строительство здания 221-Б. Из-за высокого уровня радиоактивности работы на разделительных установках приходилось вести с помощью дистанционного управления с помощью систем кабельного телевидения, что было неслыханно для 1943 года. мостового крана и специально разработанных инструментов. 224 здания были меньше, потому что в них нужно было обрабатывать меньше материала, и он был менее радиоактивным. Здания 224-Т и 224-У были завершены 8 октября 1944 года, а 224-Б последовали за ними 10 февраля 1945 года. Методы очистки, которые в конечном итоге использовались в 231-W, были еще неизвестны, когда строительство началось 8 апреля 1944 года, но К концу года завод был завершен, и методы были выбраны. [191] 5 февраля 1945 года Матиас лично доставил первую партию 80 г нитрата плутония чистотой 95% курьеру из Лос-Аламоса в Лос-Анджелесе. [185]
В 1943 году усилия по разработке были направлены на создание оружия деления пушечного типа с плутонием под названием «Тонкий человек» . Первоначальное исследование свойств плутония было проведено с использованием плутония-239, полученного на циклотроне, который был чрезвычайно чистым, но мог быть создан только в очень небольших количествах. Лос-Аламос получил первый образец плутония из реактора Клинтон Х-10 в апреле 1944 года, и через несколько дней Эмилио Сегре обнаружил проблему: полученный в реакторе плутоний имел более высокую концентрацию плутония-240, что приводило к пятикратному увеличению спонтанного деления. скорость циклотронного плутония. [192] Это делало его непригодным для использования в оружии пушечного типа, поскольку плутоний-240 слишком рано начинал цепную реакцию, вызывая преддетонацию, которая рассеяла критическую массу после деления минимального количества плутония (вспыхивание ) . . Было предложено использовать более скоростную пушку, но она оказалась непрактичной. Возможность разделения изотопов также рассматривалась и отвергалась, поскольку плутоний-240 отделить от плутония-239 еще труднее, чем уран-235 от урана-238, и попытка сделать это «приведет к отсрочке создания оружия на неопределенный срок». [193]
Работа над альтернативным методом конструкции бомбы, известным как имплозия, началась ранее под руководством физика Сета Неддермейера . При имплозии использовалась взрывчатка, чтобы раздробить подкритическую сферу делящегося материала в меньшую и более плотную форму. Критическая масса собирается за гораздо меньшее время, чем при пистолетном методе. Когда делящиеся атомы упакованы ближе друг к другу, скорость захвата нейтронов увеличивается [194] , что также позволяет более эффективно использовать делящийся материал. [195] Исследования Неддермейера в 1943 и начале 1944 годов показали многообещающие результаты, но также дали понять, что имплозионное оружие было более сложным, чем конструкция пистолетного типа, как с теоретической, так и с инженерной точки зрения. [196] В сентябре 1943 года Джон фон Нейман , имевший опыт работы с кумулятивными зарядами , предложил использовать сферическую конфигурацию вместо цилиндрической, над которой работал Неддермейер. [197]
Ускоренные работы по разработке имплозии под кодовым названием « Толстяк» начались в августе 1944 года, когда Оппенгеймер провел радикальную реорганизацию лаборатории в Лос-Аламосе, чтобы сосредоточиться на имплозии. [198] В Лос-Аламосе были созданы две новые группы для разработки имплозивного оружия: отдел X (взрывчатых веществ) под руководством эксперта по взрывчатым веществам Джорджа Кистяковски и отдел G (технических устройств) под руководством Роберта Бахера. [199] [200] В новой конструкции использовались взрывные линзы , которые фокусировали взрыв, придавая ему сферическую форму. [201] Разработка линз оказалась медленной, сложной и утомительной. [201] Были испытаны различные взрывчатые вещества, прежде чем остановиться на составе B и баратоле . [202] Окончательная конструкция напоминала футбольный мяч с 20 шестиугольными и 12 пятиугольными линзами, каждая из которых весила около 80 фунтов (36 кг). Для правильной детонации требовались быстрые, надежные и безопасные электродетонаторы , которых для надежности было по два на каждую линзу. [203] Они использовали детонаторы с взрывающейся проволокой — новое изобретение, разработанное в Лос-Аламосе группой под руководством Луиса Альвареса . [204]
Чтобы изучить поведение сходящихся ударных волн , Роберт Сербер разработал эксперимент RaLa , в котором использовался короткоживущий радиоизотоп лантан-140 , мощный источник гамма-излучения . Источник гамма-излучения был помещен в центр металлической сферы, окруженной взрывными линзами, которые, в свою очередь, находились внутри ионизационной камеры . Это позволило сделать рентгеновский снимок взрыва. Линзы были разработаны в первую очередь с использованием этой серии тестов. [205] В своей истории проекта Лос-Аламос Дэвид Хокинс писал: «RaLa стал самым важным экспериментом, повлиявшим на окончательную конструкцию бомбы». [206]
Внутри взрывчатого вещества находился алюминиевый толкатель, который обеспечивал плавный переход от взрывчатого вещества относительно низкой плотности к следующему слою - тамперу из природного урана. Его основная задача заключалась в том, чтобы удерживать критическую массу вместе как можно дольше, но он также отражал бы нейтроны в ядро, и часть урана могла бы делиться. Для предотвращения преддетонации внешним нейтроном тампер был покрыт тонким слоем поглощающего нейтроны бора. [203] Полоний-бериллиевый модулированный нейтронный инициатор , известный как «еж», [207] был разработан для запуска цепной реакции точно в нужный момент. [208] Эта работа по химии и металлургии радиоактивного полония была проведена под руководством Чарльза Аллена Томаса из компании «Монсанто» и стала известна как Дейтонский проект . [209] Для проведения испытаний требовалось до 500 кюри полония в месяц, который «Монсанто» смогла доставить. [210] Вся конструкция была заключена в дюралюминиевый бомбовый кожух для защиты от пуль и зенитных орудий. [203]
Конечная задача металлургов заключалась в том, чтобы определить, как превратить плутоний в сферу. Трудности стали очевидны, когда попытки измерить плотность плутония дали противоречивые результаты. Сначала предполагалось загрязнение, но вскоре было установлено, что существует несколько аллотропов плутония . [211] Хрупкая α-фаза, существующая при комнатной температуре, при более высоких температурах превращается в пластичную β-фазу. Затем внимание переключилось на еще более податливую фазу δ, которая обычно существует в диапазоне от 300 до 450 °C. Было обнаружено, что он стабилен при комнатной температуре при легировании алюминием, но алюминий испускает нейтроны при бомбардировке альфа-частицами , что усугубляет проблему преждевременного возгорания. Затем металлурги придумали использовать сплав плутония и галлия , который стабилизировал δ-фазу и мог быть подвергнут горячему прессованию с получением желаемой сферической формы. Поскольку было обнаружено, что плутоний легко корродирует, сферу покрыли никелем. [212]
Работа оказалась опасной. К концу войны половину химиков и металлургов пришлось отстранить от работы с плутонием, когда в их моче были обнаружены недопустимо высокие уровни этого элемента. [213] Незначительный пожар в Лос-Аламосе в январе 1945 года привел к опасениям, что пожар в плутониевой лаборатории может заразить весь город, и Гроувз санкционировал строительство нового предприятия по химии и металлургии плутония, которое стало известно как DP. -сайт. [214] Полусферы для первой плутониевой ямы (или активной зоны) были изготовлены и доставлены 2 июля 1945 года. Еще три полусферы последовали 23 июля и были доставлены через три дня. [215]
В отличие от плутониевого «Толстяка», урановое оружие «Маленький мальчик» было простым, если не тривиальным, в конструкции. Общая ответственность за него была возложена на Артиллерийский дивизион Парсонса, а проектирование, разработку и техническую работу в Лос-Аламосе сосредоточила группа лейтенант-коммандера Фрэнсиса Бёрча . Конструкция пушечного типа теперь должна была работать только с обогащенным ураном, что позволило существенно упростить конструкцию. Скорострельная пушка больше не требовалась, и ее заменили более простым оружием. [216] [217]
Из-за сложности оружия имплозивного типа было решено, что, несмотря на потери делящегося материала, необходимо провести полномасштабное ядерное испытание . Оппенгеймер под кодовым названием «Тринити». [218] В марте 1944 года планирование испытаний было поручено Кеннету Бейнбриджу , который выбрал в качестве полигона бомбардировочный полигон Аламогордо . [219] Был построен базовый лагерь с казармами, складами, мастерскими, складом взрывчатых веществ и магазином. [220] 7 мая 1945 года был проведен предварительный взрыв для калибровки приборов. Деревянная испытательная платформа была установлена в 800 ярдах (730 м) от Ground Zero и засыпана 100 короткими тоннами (91 т) тротила с примесью продуктов ядерного деления . [221] [222]
Гровсу не нравилась перспектива объяснить сенатскому комитету потерю плутония на миллиард долларов, поэтому был построен цилиндрический защитный резервуар под кодовым названием «Джамбо» для восстановления активного материала в случае аварии. Он был изготовлен с большими затратами из 214 коротких тонн (194 т) железа и стали. [223] Однако к тому времени, когда он прибыл, уверенность в методе имплозии была достаточно высока, а доступность плутония была достаточной, поэтому Оппенгеймер решил не использовать его. Вместо этого его поместили на стальную башню в 800 ярдах (730 м) от оружия, чтобы грубо измерить мощность взрыва. Джамбо выжил, хотя его башня - нет, что добавило уверенности в том, что Джамбо успешно сдержал бы провалившийся взрыв . [224] [221]
Для настоящего испытания оружие, получившее прозвище «гаджет», было поднято на вершину стальной башни высотой 100 футов (30 м), поскольку детонация на такой высоте дала бы лучшее представление о том, как оружие будет вести себя при падении с высоты. бомбардировщик. Детонация в воздухе максимизировала энергию, подаваемую непосредственно на цель, и вызывала меньше ядерных осадков . Гаджет был собран под руководством Норриса Брэдбери в соседнем доме на ранчо Макдональд 13 июля, а на следующий день с помощью ненадежной лебедки поднялся на башню. [225]
16 июля 1945 года в 05:30 устройство взорвалось с энергетическим эквивалентом около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте, оставив в пустыне кратер из тринитита (радиоактивного стекла) шириной 250 футов (76 м). Ударная волна ощущалась на расстоянии более 100 миль (160 км), а высота грибовидного облака достигла 7,5 миль (12,1 км). Его слышали даже в Эль-Пасо, штат Техас , поэтому Гроувс опубликовал легенду о взрыве магазина с боеприпасами на месторождении Аламогордо с участием газовых снарядов. [226] [227]
Позднее Оппенгеймер утверждал, что, наблюдая за взрывом, он подумал о стихе из индуистской священной книги « Бхагавад-гита» (XI,12):
вместе со стихом (XI,32), который он перевел как «Теперь я стал Смертью, разрушителем миров». [230] [231] [примечание 6]
Испытание оказалось значительно более успешным, чем ожидалось; это было немедленно телеграфировано Стимсону, который тогда находился на Потсдамской конференции , и Гроувс поспешно подготовил более длинный отчет, отправленный с курьером. Эта новость оказала на Трумэна сильное и положительное влияние. Стимсон отметил в своем дневнике, что, когда он поделился этим с Черчиллем, Черчилль заметил: «Теперь я знаю, что случилось с Трумэном вчера. Я не мог этого понять. Когда он пришел на встречу после прочтения этого отчета, он был другим человеком. ... Он рассказал русским, где именно они входили и выходили, и вообще руководил всей встречей». [233]
На пике своего развития в июне 1944 года в Манхэттенском проекте работало около 129 000 рабочих, из которых 84 500 были строителями, 40 500 — операторами предприятий и 1800 — военнослужащими. Поскольку строительная активность снизилась, год спустя численность рабочей силы упала до 100 000, но количество военнослужащих увеличилось до 5600. Обеспечение необходимого количества рабочих, особенно высококвалифицированных рабочих, в условиях конкуренции с другими жизненно важными программами военного времени оказалось очень трудным. [234] Из-за высокой текучести кадров над проектом работало более 500 тыс. человек. [235] В 1943 году Гроувс получил специальный временный приоритет для рабочей силы от Комиссии по военным кадрам . В марте 1944 года Совет военного производства и Комиссия по военным кадрам придали этому проекту высший приоритет. [236] Директор комиссии Канзаса заявил, что с апреля по июль 1944 года каждый квалифицированный кандидат в штате, посещавший офис Службы занятости США, был вынужден работать в Хэнфордском центре. Никакой другой работы не предлагалось, пока заявитель окончательно не отклонил предложение. [237]
Толман и Конант, выступая научными консультантами проекта, составили список кандидатов в ученые и дали им оценку ученым, уже работавшим над проектом. Затем Гроувс отправил личное письмо главе своего университета или компании с просьбой освободить их для выполнения важной военной работы. [238]
Одним из источников квалифицированных кадров была сама армия, особенно программа армейской специализированной подготовки . В 1943 году МЭД создало Специальный инженерный отряд (СЕГ) штатной численностью 675 человек. В состав СЕПГ были прикомандированы техники и квалифицированные рабочие, призванные в армию. Другим источником был Женский армейский корпус (ЖАК). Первоначально предназначенные для канцелярских задач по работе с секретными материалами, WAC вскоре стали использоваться и для технических и научных задач. [239] 1 февраля 1945 года весь военный персонал, приписанный к МЭД, включая все отряды СЕПГ, был прикомандирован к 9812-му подразделению технической службы, за исключением Лос-Аламоса, где военнослужащие, кроме СЕПГ, включая ВАК и военную полицию, были приписан к 4817-й служебно-командной части. [240]
Доцент кафедры радиологии медицинского факультета Рочестерского университета Стаффорд Л. Уоррен получил звание полковника Медицинского корпуса армии США и был назначен руководителем медицинского отдела MED и медицинским консультантом Гроувса . Первоначальной задачей Уоррена было укомплектование персоналом больниц в Ок-Ридже, Ричленде и Лос-Аламосе. [241] Медицинский отдел отвечал за медицинские исследования, а также за программы МЭД по охране труда и технике безопасности. Это представляло собой огромную проблему, поскольку рабочие имели дело с различными токсичными химикатами, использовали опасные жидкости и газы под высоким давлением, работали с высоким напряжением и проводили эксперименты со взрывчатыми веществами, не говоря уже о малоизвестных опасностях, связанных с радиоактивностью и обращением с делящимися материалами. . [242] Тем не менее, в декабре 1945 года Совет национальной безопасности вручил Манхэттенскому проекту Почетную награду за выдающиеся заслуги в области безопасности в знак признания его показателей безопасности. С января 1943 года по июнь 1945 года погибло 62 человека и было получено 3879 ранений, что примерно на 62 процента ниже показателя в частной промышленности. [243]
Манхэттенский проект действовал в соответствии с мандатом «абсолютной секретности» Рузвельта, а это означало, что само существование самого проекта должно было храниться в секрете. Это оказалось непростой задачей, учитывая объем знаний и предположений о ядерном делении, существовавших до Манхэттенского проекта, огромное количество вовлеченных людей и масштабы объектов. [244] Гроувс принял крайнюю версию разделения ( политика «необходимости знать »):
Для меня разделение знаний было основой безопасности. Мое правило было простым и не допускало неправильного толкования: каждый человек должен знать все, что ему нужно знать для выполнения своей работы, и ничего больше. Соблюдение этого правила не только обеспечивало адекватную меру безопасности, но и значительно повышало общую эффективность, заставляя наших людей заниматься своим вязанием. И всем заинтересованным сторонам стало совершенно ясно, что проект существует для производства конкретного конечного продукта, а не для того, чтобы дать людям возможность удовлетворить свое любопытство и расширить свои научные знания. [245]
Это противоречило нормам многих участвующих учёных, которые утверждали, что наука не может успешно работать в таких условиях. У чиновников Манхэттенского проекта также были трудности с журналистами, конгрессменами, федеральными чиновниками, которые не были «в курсе», жителями близлежащих мест, судьями, выносящими решения по земельным претензиям, и другими источниками спекуляций, любопытства и утечек, а также опасениями по поводу шпионажа и саботаж . Гровс полагался на ФБР и свое собственное автономное разведывательное подразделение G-2 в расследовании потенциальных нарушений безопасности. В конечном итоге во время войны было расследовано более 1500 дел о «бессмыслице». Даже Гарри Трумэн не был проинформирован об этом проекте, пока был вице-президентом, и узнал о нем только после смерти Рузвельта. [244]
Из-за относительного успеха в сохранении этой истории в газетах Байрон Прайс , глава Управления цензуры , в конечном итоге назвал Манхэттенский проект «самой тщательно охраняемой тайной войны». [246] В 1945 году журнал Life подсчитал, что до бомбардировок Хиросимы и Нагасаки «вероятно, не более нескольких десятков человек во всей стране знали полное значение Манхэттенского проекта, и, возможно, только тысяча других даже осознавала, что работа над атомами вовлеченный." Журнал написал, что более 100 000 человек, задействованных в проекте, «работали как кроты в темноте». Предупрежденные, что раскрытие секретов проекта карается 10 годами тюремного заключения или штрафом в размере 10 000 долларов США (что эквивалентно 163 000 долларов США в 2022 году), они следили за «циферблатами и переключателями, в то время как за толстыми бетонными стенами происходили загадочные реакции», не зная цели своей работы. . [247] [248] [249]
В декабре 1945 года армия США опубликовала секретный отчет с оценкой аппарата безопасности, окружавшего Манхэттенский проект. В отчете говорится, что этот проект «охранялся более тщательно, чем любой другой совершенно секретный военный проект». Окружающая инфраструктура безопасности была настолько обширной и тщательной, что в первые дни проекта в 1943 году следователи проверили 400 000 потенциальных сотрудников и 600 компаний на наличие потенциальных угроз безопасности. [250]
Добровольная цензура атомной информации началась еще до Манхэттенского проекта. После начала войны в Европе в 1939 году американские учёные стали избегать публикации исследований, связанных с военной тематикой, а в 1940 году научные журналы начали просить Национальную академию наук очистить статьи. Уильям Л. Лоуренс из «Нью-Йорк Таймс» , написавший статью об атомном делении в « Сатердей ивнинг пост» от 7 сентября 1940 года, позже узнал, что в 1943 году правительственные чиновники попросили библиотекарей по всей стране отозвать этот выпуск. [251] Однако Советы заметили молчание. В апреле 1942 года физик-ядерщик Георгий Флёров написал Иосифу Сталину об отсутствии статей о делении ядра в американских журналах; это привело к тому, что Советский Союз разработал собственный проект атомной бомбы. [252]
Манхэттенский проект осуществлялся под строгими мерами безопасности, чтобы его открытие не побудило державы Оси, особенно Германию, ускорить реализацию собственных ядерных проектов или провести тайные операции против проекта. [253] Управление цензуры полагалось на то, что пресса будет соблюдать опубликованный им добровольный кодекс поведения, и проект поначалу избегал уведомления ведомства. К началу 1943 года газеты начали публиковать отчеты о крупном строительстве в Теннесси и Вашингтоне, и офис начал обсуждать с проектом способы сохранения секретности. В июне он попросил газеты и радиовещательные компании избегать обсуждения «расщепления атомов, атомной энергии, деления атомов, расщепления атомов или любых их эквивалентов. Использование в военных целях радия или радиоактивных материалов, тяжелой воды, оборудования для разрядов высокого напряжения, циклотронов». " [254] [246]
Перспектива саботажа присутствовала всегда, а иногда и подозревалась, когда происходили сбои оборудования. Хотя были некоторые проблемы, которые, как предполагалось, были результатом небрежности или недовольства сотрудников, подтвержденных случаев саботажа, спровоцированного Осью, не было. [255] Однако 10 марта 1945 года японский огненный шар врезался в линию электропередачи, и возникший в результате скачок напряжения привел к временной остановке трех реакторов в Хэнфорде. [256] При таком большом количестве людей обеспечение безопасности было затруднено. Для решения вопросов безопасности проекта было сформировано специальное подразделение Контрразведки . [257] К 1943 году стало ясно, что Советский Союз пытается проникнуть в этот проект. Подполковник Борис Т. Паш , руководитель отдела контрразведки Западного командования обороны , расследовал предполагаемый советский шпионаж в радиационной лаборатории в Беркли. Оппенгеймер сообщил Пашу, что к нему обратился коллега-профессор из Беркли Хокон Шевалье с просьбой передать информацию Советскому Союзу. [258]
Самым успешным советским шпионом был Клаус Фукс , физик и член британской миссии, который принимал активное участие в работах в Лос-Аламосе по разработке имплозивной бомбы. [259] Его шпионская деятельность не была раскрыта до 1950 года в результате проекта Венона . Раскрытие его шпионской деятельности нанесло ущерб ядерному сотрудничеству США с Великобританией и Канадой, [260] и впоследствии были раскрыты другие случаи шпионажа, что привело к аресту Гарри Голда , Дэвида Грингласса , Джулиуса и Этель Розенбергов . [261] Другие шпионы, такие как Джордж Коваль и Теодор Холл, оставались неизвестными на протяжении десятилетий. [262] Ценность шпионажа трудно оценить количественно, поскольку основным препятствием для советского проекта создания атомной бомбы была нехватка урановой руды. Возможно, это сэкономило Советам по крайней мере один или два года на разработке собственной бомбы, [263] хотя некоторые историки утверждают, что Советы потратили столько же времени на проверку и дублирование информации, сколько сэкономили бы, если бы доверяли ей. [264]
Помимо разработки атомной бомбы, Манхэттенскому проекту был поручен сбор разведывательной информации о немецком ядерно-энергетическом проекте . Считалось, что японская программа создания ядерного оружия не продвинулась далеко, поскольку Япония имела ограниченный доступ к урановой руде, но первоначально опасались, что Германия была очень близка к разработке собственного оружия. По инициативе Манхэттенского проекта была проведена кампания бомбардировок и диверсий против заводов по производству тяжелой воды в оккупированной немцами Норвегии. [265] Была создана небольшая миссия, совместно укомплектованная Управлением военно-морской разведки , OSRD, Манхэттенским проектом и армейской разведкой (G-2), для расследования научных разработок противника. Это не ограничивалось случаями, связанными с ядерным оружием. [266] Начальник армейской разведки генерал-майор Георг В. Стронг назначил Бориса Паша командовать подразделением, [267] которое носило кодовое название «Алсос» (по-гречески «роща»). [268]
Миссия Алсос в Италии допросила сотрудников физической лаборатории Римского университета после захвата города в июне 1944 года. [269] Тем временем Паш сформировал в Лондоне объединенную британскую и американскую миссию Алсос под командованием капитана Горация К. Калверта, чтобы принять участие в операции «Оверлорд» . [270] Гроувс считал, что риск того, что немцы могут попытаться сорвать высадку в Нормандии с помощью радиоактивных ядов, был достаточным, чтобы предупредить генерала Дуайта Д. Эйзенхауэра и послать офицера для инструктажа его начальника штаба генерал-лейтенанта Уолтера Беделла Смита . [271] Под кодовым названием «Операция «Мята»» было подготовлено специальное оборудование и обучены его использованию команды Службы химического оружия . [272]
Следуя за наступающими армиями союзников, Паш и Калверт взяли интервью у Фредерика Жолио-Кюри о деятельности немецких ученых. Они поговорили с представителями Union Minière du Haut Katanga о поставках урана в Германию. Они разыскали 68 тонн руды в Бельгии и 30 тонн во Франции. Допрос немецких пленных показал, что в Ораниенбурге перерабатывались уран и торий , поэтому Гровс организовал бомбардировку города 15 марта 1945 года . [273] Группа Алсос отправилась в Стассфурт в советской оккупационной зоне и извлекла из ВИФО . [274] В апреле 1945 года Паш, командуя объединенными силами, известными как T-Force, провел операцию «Убежище» — зачистку тыла противника в Хехингене , Бизингене и Хайгерлохе — центре немецких ядерных усилий. T-Force захватили ядерные лаборатории, документы, оборудование и материалы, включая тяжелую воду и 1,5 тонны металлического урана. [275] [276]
Команды Алсоса собрали немецких ученых, в том числе Курта Дибнера , Отто Хана , Вальтера Герлаха , Вернера Гейзенберга и Карла Фридриха фон Вайцзеккера . Их отвезли в Англию и интернировали в Фарм-Холле , прослушиваемом доме в Годманчестере . После того, как бомбы были взорваны в Японии, немцы были вынуждены признать тот факт, что союзники сделали то, чего не смогли. [277]
Единственным самолетом союзников, способным нести «Тонкого человека» длиной 17 футов (5,2 м) или «Толстяка» шириной 59 дюймов (150 см), был британский « Авро Ланкастер» , но использование британского самолета вызвало бы трудности с обслуживанием. Гровс надеялся, что американский Boeing B-29 Superfortress можно будет модифицировать для перевозки «Тонкого человека», соединив два его бомбовых отсека вместе. [278] Это стало ненужным после того, как от «Тонкого человека» отказались, поскольку «Маленький мальчик» был достаточно коротким, чтобы поместиться в бомбовый отсек B-29, [217] но модификации все равно требовались. В ноябре 1943 года командование материально-технических сил ВВС США в Райт -Филд , штат Огайо, начало работу над «Silverplate» , кодовым названием модификации B- 29 . Тыквенные бомбы «Человек» и «Толстяк» для проверки их баллистических характеристик, взрывателя и устойчивости. [279]
509- я смешанная группа была активирована 17 декабря 1944 года на армейском аэродроме Вендовер , штат Юта, под командованием полковника Пола В. Тиббетса . Ее 393-я бомбардировочная эскадрилья , оснащенная самолетами Silverplate B-29, отрабатывала полеты на большие расстояния над водой и сбрасывала тыквенные бомбы. [280] В Лос-Аламосе под командованием Парсонса было сформировано специальное подразделение, известное как «Проект Альберта» , для оказания помощи в подготовке и доставке бомб. [280] 509-я составная группа была развернута в Норт-Филд на Тиниане в июле 1945 года. [281] Большая часть компонентов для «Маленького мальчика» покинула Сан-Франциско на крейсере USS Indianapolis 16 июля и прибыла на Тиниан 26 июля. Остальные компоненты, в том числе шесть колец из высокообогащенного урана, были доставлены тремя самолетами Douglas C-54 Skymasters из 320-й авианосной эскадрильи 509-й группы. [282] Две сборки «Толстяка» отправились на Тиниан на специально модифицированных самолетах 509-й составной группы B-29, а первое плутониевое ядро было доставлено на специальном C-54. [283]
В конце декабря 1944 года, обеспокоенный тяжелыми потерями, понесенными в битве при Арденнах , Рузвельт проинструктировал Гровса и Стимсона, что, если атомные бомбы будут готовы до окончания войны с Германией, они должны быть готовы сбросить их на Германию, но Япония считалась более вероятной. [284] В конце апреля 1945 года был создан комитет по выбору целей для определения того, какие города должны стать целями, и он рекомендовал Кокуру , Хиросиму , Ниигату и Киото . Стимсон вмешался, объявив, что он будет принимать решение о нацеливании и что он не санкционирует бомбардировку Киото по причине его исторического и религиозного значения. [285] В конечном итоге Нагасаки был заменен. [286] В мае 1945 года был создан Временный комитет для консультирования по вопросам использования ядерной энергии в военное и послевоенное время. Временный комитет, в свою очередь, учредил научную группу, в которую вошли Артур Комптон, Ферми, Лоуренс и Оппенгеймер; научная группа высказала свое мнение не только о вероятных физических последствиях атомной бомбы, но и о ее вероятном военном и политическом воздействии. На заседании 1 июня Временный комитет постановил, что «бомбу следует использовать против Японии как можно скорее; использовать ее на военном заводе, окруженном домами рабочих; и использовать без предварительного предупреждения». [287] [288]
На Потсдамской конференции в Германии президент Гарри С. Трумэн сообщил Сталину, лидеру Советского Союза , что у США есть «новое оружие необычной разрушительной силы», не вдаваясь в подробности. Поскольку он «не проявил особого интереса», Трумэн ошибочно предположил, что Сталин не понимает. На самом деле советские шпионы информировали Сталина о работе и запланированном испытании. [289] [290] [291]
Приказ о забастовке от генерала Томаса Т. Хэнди генералу Карлу Спаацу был одобрен Маршаллом и Стимсоном 25 июля. Он приказал применить «первую специальную бомбу» «примерно после 3 августа 1945 года». В нем указано, что «дополнительные бомбы будут доставлены по вышеуказанным целям, как только сотрудники проекта будут готовы». [292]
6 августа 1945 года « Энола Гей» , Boeing B-29 Superfortress 393-й бомбардировочной эскадрильи, пилотируемый Тиббетсом, поднялся в воздух с Норт-Филд с «Маленьким мальчиком» в бомбоотсеке. Хиросима, штаб 2-й общевойсковой армии и пятой дивизии , а также порт погрузки, была основной целью, а в качестве альтернативы - Кокура и Нагасаки. Парсонс, специалист по вооружению, отвечавший за миссию, завершил сборку бомбы в воздухе, чтобы минимизировать риски ядерного взрыва в случае крушения во время взлета. [293] Бомба взорвалась на высоте 1750 футов (530 м), мощность взрыва, как позже оценили, была эквивалентна 13 килотоннам в тротиловом эквиваленте. [294] Была разрушена территория площадью примерно 4,7 квадратных миль (12 км 2 ). Японские официальные лица установили, что 69% зданий Хиросимы были разрушены, а еще 6–7% повреждены. По предварительным оценкам, 66 000 человек были убиты и 69 000 ранены; более поздние повторные оценки, включавшие людей, игнорированных предыдущими методами, таких как корейские рабы и дополнительные солдаты, пришли к выводу, что к декабрю 1945 года в результате нападения могло погибнуть 140 000 человек. [295] [296] [297] [298]
Утром 9 августа 1945 года « Бокскар» , второй B-29, пилотируемый командиром 393-й бомбардировочной эскадрильи майором Чарльзом Суини , взлетел с «Толстяком» на борту. На этот раз Эшворт был оружейником, а Кокура был основной целью. Достигнув Кокуры, они обнаружили, что город скрыла облачность, препятствующая визуальной атаке, требуемой приказом. После трех заходов и с низким уровнем топлива они направились к второстепенной цели — Нагасаки. Эшворт решил, что если цель будет скрыта, будет использован радиолокационный заход на посадку, но прорыв облаков над Нагасаки в последнюю минуту позволил осуществить визуальный заход на посадку, как было приказано. «Толстяк» был сброшен над промышленной долиной города на полпути между сталелитейным и оружейным заводом «Мицубиси» на юге и артиллерийским заводом «Мицубиси-Ураками» на севере. В результате взрыв имел мощность, эквивалентную 21 килотонне в тротиловом эквиваленте, примерно такую же, как взрыв в Тринити, но был ограничен долиной Ураками , а большая часть города, включая центр города, была защищена холмами. Около 44% города было разрушено, а оценки потерь варьируются от 40 000 до 80 000 человек убитыми и не менее 60 000 ранеными. [299] В целом, по оценкам, 35 000–40 000 человек были убиты и 60 000 ранены. [300] [301] [295]
Гровс ожидал, что 19 августа будет готова к использованию еще одна атомная бомба, еще три - в сентябре и еще три - в октябре. [302] Еще два собрания «Толстяка» были готовы и должны были покинуть Киртланд Филд и отправиться в Тиниан 11 и 14 августа. [301] В Лос-Аламосе технические специалисты работали 24 часа подряд, чтобы отлить еще одно плутониевое ядро . [303] Несмотря на то, что он был отлит, его еще нужно было прессовать и покрывать, что заняло до 16 августа. [304] Таким образом, он мог быть готов к использованию 19 августа.
10 августа Трумэну сообщили, что готовится еще одна бомба. Он приказал, чтобы никакие дополнительные атомные бомбы не могли быть использованы без его специального разрешения. Генри А. Уоллес , министр торговли , записал в своем дневнике, что Трумэн объявил на заседании кабинета министров, что он отдал приказ прекратить атомную бомбардировку: «Он сказал, что мысль об уничтожении еще 100 000 человек слишком ужасна. Мне не нравится идея убить, по его словам, «всех этих детей». [305] Гроувс приостановил поставку третьего ядра 13 августа. [306]
11 августа Гроувс позвонил Уоррену и приказал организовать исследовательскую группу, которая сообщит об ущербе и радиоактивности в Хиросиме и Нагасаки, как только война закончится. Группа, оснащенная портативными счетчиками Гейгера, прибыла в Хиросиму 8 сентября во главе с Фарреллом и Уорреном, а японский контр-адмирал Масао Цузуки выступал в качестве переводчика. Они оставались в Хиросиме до 14 сентября, а затем с 19 сентября по 8 октября обследовали Нагасаки. [307] Эта и другие научные миссии в Японию предоставили ценные данные о последствиях атомной бомбы и привели к созданию Комиссии по жертвам атомной бомбы . [308]
В ожидании взрывов Гроувс поручил физику Генри ДеВольфу Смиту подготовить очищенную техническую историю проекта для публичного ознакомления. Идея бесплатного распространения такой информации была спорной, и окончательное решение об этом было принято лично Трумэном. « Отчет Смита » был обнародован 12 августа 1945 года. [309]
Япония объявила о своей капитуляции 15 августа. [310] Необходимость бомбардировок Хиросимы и Нагасаки стала предметом споров среди историков . Некоторые задавались вопросом, могла ли «атомная дипломатия» достичь тех же целей, а также относительное влияние, которое бомбы и советское объявление войны оказали на готовность Японии сдаться. [302] Доклад Франка был самой заметной попыткой провести демонстрацию, но был отклонен научной группой Временного комитета. [311] Петиция Сциларда , составленная в июле 1945 года и подписанная десятками ученых, работавших над Манхэттенским проектом, была поздней попыткой предупредить Трумэна о его ответственности за использование такого оружия. [312] [313]
Манхэттенский проект мгновенно стал известен после бомбардировки Хиросимы и частичного снятия с него секретности. Многие считали, что именно ему удалось положить конец войне, и Гроувс работал над тем, чтобы отдать должное своим подрядчикам, чья работа до сих пор была секретной. Гроувс и Николс вручили им награды «E» армии и флота , а более 20 президентских медалей за заслуги были вручены ключевым подрядчикам и ученым, включая Буша и Оппенгеймера. Военнослужащие награждены орденом Почетного легиона . [314]
Манхэттенский проект продолжался до 31 декабря 1946 года, а Манхэттенский округ — до 15 августа 1947 года. [315] За это время он страдал от многочисленных трудностей, вызванных техническими проблемами, последствиями быстрой демобилизации и отсутствием ясности в отношении его долгосрочных планов. срочная миссия.
В Хэнфорде производство плутония снизилось из-за износа реакторов B, D и F, отравленных продуктами деления и набухания графитового замедлителя, известного как эффект Вигнера . Вздутие повредило зарядные трубки, в которых уран облучался для получения плутония, что сделало их непригодными для использования. Производство было свернуто, а самый старый энергоблок, блок Б, закрыли, чтобы хотя бы один реактор остался работоспособным. Исследования продолжались: компания DuPont и Металлургическая лаборатория разработали процесс окислительно- восстановительной экстракции растворителем в качестве альтернативного метода экстракции плутония процессу с фосфатом висмута, в результате которого неизрасходованный уран оставался в состоянии, из которого его было нелегко восстановить. [316]
Разработка бомб осуществлялась подразделением Z, [317] первоначально располагавшимся в Вендовер-Филд, но в сентябре 1945 года переехавшим в Окснард-Филд , штат Нью-Мексико, чтобы быть ближе к Лос-Аламосу. Это положило начало созданию базы Сандия . Соседний Киртланд Филд использовался в качестве базы B-29 для испытаний на совместимость самолетов и испытаний на падение. [318] По мере демобилизации офицеров резерва их заменили около пятидесяти тщательно отобранных кадровых офицеров. [319]
Николс рекомендовал закрыть трассы S-50 и «Альфа» на Y-12. Это было сделано в сентябре. [320] Несмотря на то, что гусеницы «Альфа» работали лучше, чем когда-либо, [321] гусеницы «Альфа» не могли конкурировать с К-25 и новым К-27, который начал эксплуатироваться в январе 1946 года. В декабре завод Y-12 был закрыт, что привело к сокращению производства. Заработная плата Tennessee Eastman увеличена с 8600 до 1500 и экономия 2 миллионов долларов в месяц. [322]
Нигде демобилизация не была такой проблемой, как в Лос-Аламосе, где наблюдался отток талантов. Многое еще предстоит сделать. Бомбы, использованные в Хиросиме и Нагасаки, нуждались в доработке, чтобы сделать их проще, безопаснее и надежнее. Необходимо было разработать методы имплозии для урана вместо расточительного пушечного метода, а теперь, когда плутоний был в дефиците, потребовались композитные уран-плутониевые сердечники. Однако неопределенность относительно будущего лаборатории мешала людям остаться. Оппенгеймер вернулся к своей работе в Калифорнийском университете, а Гроувс назначил Норриса Брэдбери временной заменой; Брэдбери оставался на этом посту следующие 25 лет. [323] Гроувс попытался бороться с недовольством, вызванным отсутствием удобств, с помощью программы строительства, которая включала улучшенное водоснабжение, триста домов и места отдыха. [316]
Два взрыва типа «Толстяк» были проведены на атолле Бикини в июле 1946 года в рамках операции «Перекресток» по исследованию воздействия ядерного оружия на военные корабли. [324] Эйбл был взорван 1 июля 1946 года. Более впечатляющий «Бейкер» был взорван под водой 25 июля 1946 года . [325] После внутренних дебатов по поводу постоянного управления ядерной программой Закон об атомной энергии 1946 года создал атомную Комиссия по энергетике возьмет на себя функции и активы проекта. Он установил гражданский контроль над атомной разработкой и отделил разработку, производство и контроль над атомным оружием от военных. Военные аспекты были взяты на себя Проектом специального вооружения вооруженных сил (AFSWP). [326]
После бомбардировок Хиросимы и Нагасаки ряд физиков Манхэттенского проекта основали «Бюллетень ученых-атомщиков» (1945 г.) и Чрезвычайный комитет ученых-атомщиков (1946 г.), которые начались как экстренная акция, предпринятая учеными, которые видели острую необходимость в образовательной организации. программа об атомном оружии. [327] Перед лицом разрушительной силы бомб и в ожидании гонки ядерных вооружений несколько участников проекта, включая Бора, Буша и Конанта, выразили мнение, что необходимо достичь соглашения о международном контроле над ядерными исследованиями и атомным оружием . План Баруха , обнародованный в речи перед вновь созданной Комиссией ООН по атомной энергии (UNAEC) в июне 1946 года, предлагал создание международного органа по атомному развитию, но не был принят. [328]
Расходы по проекту до 1 октября 1945 года составили 1,845 миллиарда долларов, что эквивалентно менее чем девяти дням расходов военного времени, и составили 2,191 миллиарда долларов, когда AEC взяла на себя управление 1 января 1947 года. Общая сумма ассигнований составила 2,4 миллиарда долларов. 84% затрат до конца 1945 года было потрачено на заводы в Ок-Ридже и Хэнфорде, производившие обогащенный уран и плутоний, необходимые для топлива для бомб. На обоих объектах большая часть затрат приходилась на строительство (74% в Ок-Ридже, 87% в Хэнфорде), а остальная часть - на эксплуатацию. [330] [331] [332]
Первоначальное финансирование проекта осуществлялось из общего бюджета Управления научных исследований и разработок . Поскольку планировалось передать эту работу Инженерному корпусу армии, в конце 1942 года Буш написал Рузвельту, что «было бы разрушительно для сохранения важной секретности, если бы приходилось защищать перед комитетом по ассигнованиям любой запрос на средства для этого проекта». Вместо этого первоначальное финансирование осуществлялось за счет дискреционных фондов , к которым Рузвельт имел доступ. [333]
Поскольку его размеры и стоимость росли, Конгресс намеренно оставался в неведении о проекте из-за опасений, что конгрессмены склонны к утечке информации, а также из-за опасений, что проект окажется бесполезным . Запросы на ассигнования были незаметно включены в другие законопроекты, но затраты на монтаж проекта и большие мощности (которые, как казалось многим, ничего не производили) привлекли внимание нескольких аудиторов Конгресса. Комитет Трумэна , расследовавший растраты и мошенничество во время войны, несколько раз пытался провести аудит проекта, но каждый раз их запросы были отклонены. [334]
Эти запросы Конгресса, а также необходимость беспрепятственного утверждения бюджета привели к тому, что весной 1944 года Буш, Гровс и Стимсон согласились, что нескольким высокопоставленным конгрессменам следует сообщить о цели проекта. К марту 1945 года официально проинформировали ровно семь конгрессменов. [334] Средства были спрятаны в заявках на ассигнования с незаметными заголовками, часто «Инженерная служба армии» и «Ускорение производства». В конце мая 1945 года, чтобы еще больше ускорить решение бюджетных вопросов и обеспечить сотрудничество Альберта Дж. Энгеля , который угрожал раскрыть существование проекта, если ему не расскажут о нем больше, пяти дополнительным конгрессменам было разрешено посетить объект в Ок-Ридже. убедиться в «разумности различных предоставленных жилых помещений, [и] в том, что они действительно соблюдают размер и объем сооружений и что им будут продемонстрированы некоторые сложности проекта». [примечание 7]
Во время войны в рамках Манхэттенского проекта в конечном итоге были произведены три использованные бомбы (гаджет «Тринити», «Маленький мальчик» и «Толстяк»), а также дополнительная неиспользованная бомба «Толстяк», в результате чего средняя стоимость одной бомбы во время войны составила около 500 миллионов долларов в долларах 1945 года. Для сравнения, общая стоимость проекта к концу 1945 года составляла около 90% от общих затрат на производство стрелкового оружия США (без учета боеприпасов) и 34% от общих затрат на танки США за тот же период. [329] Это был второй по стоимости проект вооружения, предпринятый Соединенными Штатами во время войны, после Boeing B-29 Superfortress . [336]
.jpg/1280px-Aerial_view_of_Niagara_Falls_Storage_Site,_Lewiston,_New_York_(2002).jpg)
Политические и культурные последствия разработки ядерного оружия были глубокими и далеко идущими. Уильям Лоуренс из «Нью-Йорк Таймс» , первым употребивший фразу « Атомный век », [341] стал официальным корреспондентом Манхэттенского проекта весной 1945 года. В 1943 и 1944 годах он безуспешно пытался убедить Управление цензуры разрешить писать. о взрывоопасном потенциале урана, и правительственные чиновники посчитали, что он заслужил право сообщить о самой большой тайне войны. Лоуренс был свидетелем испытаний «Тринити» [342] и бомбардировки Нагасаки и написал о них официальные пресс-релизы. Далее он написал серию статей, восхваляющих достоинства нового оружия. Его репортажи до и после взрывов помогли повысить осведомленность общественности о потенциале ядерных технологий и стимулировали их развитие в Соединенных Штатах и Советском Союзе. [343]
Манхэттенский проект оставил в наследство сеть национальных лабораторий : Национальную лабораторию Лоуренса Беркли , Национальную лабораторию Лос-Аламоса , Национальную лабораторию Ок-Ридж , Аргоннскую национальную лабораторию и Лабораторию Эймса . Еще две были созданы Гроувсом вскоре после войны: Брукхейвенская национальная лаборатория в Аптоне, штат Нью-Йорк , и Национальная лаборатория Сандия в Альбукерке, штат Нью-Мексико. Гровс выделил им 72 миллиона долларов на исследовательскую деятельность в 1946–1947 финансовом году. [344] Они будут в авангарде крупномасштабных исследований, которые Элвин Вайнберг , директор Окриджской национальной лаборатории, назвал бы «большой наукой» . [345]
Лаборатория военно-морских исследований давно интересовалась перспективой использования ядерной энергии для движения военных кораблей и стремилась создать собственный ядерный проект. В мае 1946 года Нимиц, ныне начальник управления военно-морских операций , решил, что ВМФ вместо этого должен работать над Манхэттенским проектом. В Ок-Ридж была направлена группа военно-морских офицеров, самым старшим из которых был капитан Хайман Г. Риковер , ставший там помощником директора. Они погрузились в изучение ядерной энергии, заложив основы атомного военно-морского флота . [346] Аналогичная группа военнослужащих ВВС прибыла в Ок-Ридж в сентябре 1946 года с целью разработки ядерного самолета . [347] Их проект «Ядерная энергия для движения самолетов» столкнулся с серьезными техническими трудностями и в конечном итоге был отменен. [348]
Способность новых реакторов создавать радиоактивные изотопы в ранее неслыханных количествах вызвала революцию в ядерной медицине . Начиная с середины 1946 года Ок-Ридж начал распределять радиоизотопы в больницах и университетах, в первую очередь йод-131 и фосфор-32 , для диагностики и лечения рака. Изотопы также использовались в биологических, промышленных и сельскохозяйственных исследованиях. [349]
Ее производственные площадки, работающие с использованием новых технологий, экзотических веществ и в условиях секретности и спешки, также оставили огромное наследие в виде отходов и ущерба окружающей среде. В Хэнфорде, например, коррозионные и радиоактивные отходы хранились в «наскоро изготовленных однокорпусных, облицованных сталью подземных резервуарах», которые предназначались для временного хранения в ожидании более постоянного решения. [350] Вместо этого ими пренебрегли, и в конечном итоге они утекли в сеть. Проблемы такого рода привели к тому, что Хэнфорд стал «одним из наиболее загрязненных объектов ядерных отходов в Северной Америке» и стал объектом значительных усилий по очистке после того, как он был дезактивирован в конце холодной войны. [351]
Передавая контроль Комиссии по атомной энергии, Гроувс попрощался с людьми, работавшими над Манхэттенским проектом:
Пять лет назад идея атомной энергетики была всего лишь мечтой. Вы воплотили эту мечту в реальность. Вы ухватили самые туманные идеи и воплотили их в реальность. Вы построили города, о которых раньше никто не знал. Вы построили промышленные предприятия такого масштаба и с точностью, которая до сих пор считалась невозможной. Вы создали оружие, которое положило конец войне и тем самым спасло бесчисленное количество жизней американцев. Что касается применения в мирное время, вы приоткрыли завесу над перспективами нового мира. [352]
Национальный исторический парк «Манхэттенский проект» был основан 10 ноября 2015 года. [353]
Первоначально опубликовано как Отчет Лос-Аламоса LAMS-2532.
