Manhattan projekt

Manhattan projekt vyplýval ve vývoji první nukleární zbraně, a první nukleární detonace u Trinity test of 16. červenec, 1945.

Manhattan projekt se odkazuje na úsilí vyvinout první nukleární zbraně. Formálně určený jak Manhattan inženýrský okres (MED), to odkazuje specificky k období projektu od 1942-1946 pod kontrolou nad americkými armádními sbory inženýrů, pod správou General Leslie R. Groves, s jeho vědeckým výzkumem režírovaným americkým fyzikem J. Robert Oppenheimer.

Projekt uspěl v se vyvíjet a odpalovat tři nukleární zbraně v 1945: detonace testu 16. července (Trinity test) se blížit k Alamogordo, nové Mexiko; bomba obohaceného uranu označený “malý chlapec” vybuchl 6. srpna přes Hirošimu, Japonsko; a bomba plutonia označený “tlustý člověk” 9. srpna přes Nagasaki, Japonsko.

Kořeny projektu si odloží strachy vědců od třicátých lét to nacistické Německo také vyšetřovalo takové zbraně jeho vlastní. Born ven malého výzkumného programu který začal v 1939, Manhattan projekt by nakonec upotřebil přes 130,000 lidí a stál úhrn skoro $2 miliarda USD ($20 miliarda v roce 2004 dolary založené na CPI), a vyústit ve vytvoření rozmanité výroby a místa výzkumu provozovaná v tajemství.^[1]

Tři primární výzkum a výrobní pozemky projektu byli plutonium-výrobní zařízení u čeho je nyní Hanford místo, uran-zařízení obohacení u čeho je nyní vyvýšenina dubu národní laboratoř a zbraně zkoumají a navrhují laboratoř, která je nyní Los Alamos národní laboratoř. Výzkum projektu se konal u přes třicet různých míst rozšířených přes Spojené státy, Kanada, a ve Spojeném království. MED udržoval kontrolu nad USA výroba zbraní až do vytvoření komise pro atomovou energii v lednu 1947.

Objev jaderného štěpení

V prvních desetiletích dvacátého století, početné změny v chápání fyziky nastaly který vyplynul z obou v uznání jaderného štěpení jako potenciální zdroj energie a víra mnoho že to mohlo být užité na zbraň. Šéf mezi tyto vývoje byl objev nukleárního modelu atomu, který 1932 byla myšlenka sestávat z malého, hustého jádra obsahovat většinu z množství atomu ve formě protonů a neutrony, obklopený shellem elektronů. Práce na jevech radioaktivity, nejprve zjistil v uranových rudách Henri Becquerel v 1896 a pokračoval prací Pierrea a Marie Curie na rádiu, vypadal, že slibuje, že atomy, předtím myslel být nakonec stabilní a nerozdělitelný, vlastně měli potenciál obsahování a uvolnění nesmírná množství energie.

Silnice k jadernému štěpení se zrychlovala ve třicátých létech. V 1932, John Cockcroft a Ernest Walton nejprve “rozbije atom”. V 1934, Irène a Frédéric Joliot-Curie objevil, že umělá radioaktivita mohla být přiměna v elementech stáje tím, že bombarduje je s alfama částice. Stejný rok Enrico Fermi ohlásil podobné výsledky když bombarduje uran se neutrony, ale on okamžitě neocenil důsledky jeho výsledků.

Fašismus začal převzít Evropu zároveň jak objevy byly dělány o použití jaderné energie pro válku.

V prosinci 1938, Němci Otto Hahn a Fritz Strassman zveřejnil experimentální výsledky o ozáření uranu se neutrony, ukazovat, že to nějak produkovalo izotop barya jako výsledek. Spolupracovník Lise Meitner (politický uprchlík ve Švédsku v té době) a Otto Robert Frisch správně interpretoval výsledky jako štěpení jádra uranu po absorpci neutronu — jaderné štěpení — který vydal velké množství energie a dalších neutronů. V 1933 maďarském fyziku Leó Szilárd navrhoval to jestliže neutron-řízený proces vydal více neutronů než ti požadovaný odstartovat to, rozšiřující se nukleární řetězová reakce by mohla vyplývat. Na experimentování, on shledal, že štěpení uranu opravdu pustilo dva nebo více neutronů v průměru, ačkoli on choval toto tajemství pro bytí času, bát se jeho použití jako zbraň fašistickými vládami. Totožné výsledky byly brzy publikovány Joliot-Curie skupina, nicméně, k hrůze Szilárd.

To takové mechanismy by mohly mít důsledky pro civilní sílu nebo vojenské zbraně byly vnímány množstvím vědců v mnoha různých státech kolem stejného času. Zatímco všichni těchto vývojů ve vědě nastali, nicméně, mnoho velkých politických změn se stalo v Evropě. Adolf Hitler byl jmenován kancléřem Německa v lednu 1933. Jeho antisemitská ideologie způsobila všechny židovské státní úředníky, který zahrnoval mnoho fyziků u univerzit, být vypalován od jejich pošt. Následně mnoho evropských fyziků, kteří by později udělali klíčové objevy šlo do vyhnanství ve Spojeném království a Spojených států. Po nacistovi Německo napadlo Polsko v 1939, druhá světová válka začala a mnoho vědců ve Spojených státech a Velké Británii stalo se horlivě usilující o čem Německo by mohlo potřebovat jadernou techniku.

Brzy USA a britský výzkum

Mnoho roků pozdnější, Albert Einstein a Leó Szilárd re-nařídit podepsání Einstein-Szilárd dopis k Roosevelt, který vypustil oficiální americkou atomovou bombu výzkum.

Názor, že jaderné štěpení mohlo být užité na oba výroba komerční energie také jak potenciálně pro armádu účely napadly mnoho vědců ve světě téměř současně. Protože eskalujícího vojenského konfliktu v Evropě, mnoho vědců přestalo s publikací na téma pro strach pomáhat vědcům nepřátel se jejich výzkumem. Primární obtíž, to bylo brzy určeno Nielsem Bohrem a John Wheeler, bylo to jen jeden izotop uranu, uran-235 podstoupil štěpení, a jediný 0.7% celého uranu najitého v přírodě je uran-235. Většina uranu je uran-238, přítomnost který odkázaný vlastně bránit štěpení řetězová reakce. Dělat uran atomová bomba by vyžadovala oddělení dvou téměř totožných atomů s relativně vysokým stupněm přesnosti — ohromné množství úsilí, spoléhat se na jak hodně uranu-235 (obohacený uran) byl potřebován pro bombu, který přesto nebyl předurčený.

Ve Spojených státech, skupina tři maďarština židovští uprchličtí fyzici, Leó Szilárd, Edward Teller, a Eugene Wigner věřil, že energie uvolněná v jaderném štěpení by mohla být použita v bombách Němci. Německo dělalo mnoho raných objevů ve fyzice štěpení a ještě mělo množství impozantních fyziků, včetně Wernera Heisenberg, přes expulsion židovských akademiků. Tito vědci uprchlíka byli zoufalí povzbudit další výzkum ve Spojených státech. Politicky opomíjel, nicméně, oni hledali pomoc Alberta Einstein, snadno svět je nejvíce slavný fyzik v té době a židovský uprchlík sám, v sepsaní dopisu který oni by pokoušeli se mít doručoval k President Franklin D. Roosevelt. Einstein-Szilárd dopis byl psán 2. srpna 1939, většinou Szilárd, varovat, že “extrémně silné bomby nového typu mohou tak být budovány” prostředky k jadernému štěpení a naléhání President založit fondy pro další výzkum v USA určovat jeho proveditelnost.

Dopis nakonec udělal to Rooseveltovi přes měsíc později, kdo autorizoval vytvoření inzerátu hoc výbor uranu pod předsednictvím National výbor šéfa standardů Lyman Briggs. To začalo malé výzkumné programy v 1939 u námořní výzkumné laboratoře ve Washingtonu, kde fyzik Philip Abelson prozkoumal uranovou separaci izotopů. Na Columbia univerzitě Enrico Fermi, kdo emigroval, protože jeho manželka byla židovské, postavené prototypní nukleární reaktory používat různé konfigurace tuhy a uran. Pracovat, nicméně, pokračoval u relativně pomalá a nekoordinovaná rychlost, z části protože USA nebyly přesto zapojené oficiálně v druhé světové válce, a protože Briggs byl poněkud nepohodlný v provádění výzkumu. V 1940, výbor uranu se stal sekcí nově-založil národní obranný výzkumný výbor, běh vědcem-administrátorský Vannevar keř, ale byl ještě relativně malé úsilí.

Jeden z časných sekcí urychlovač částic zodpovědný za vývoj atomová bomba, a použitý pomoci ve výzkumu vztahoval se k Manhattan projekt.

Zatímco americký výzkum byl sledován u volného tempa, práce ve Spojeném království nastala také. V březnu 1940 v Birminghamu UK, dva více Němce emigrés, Otto Frisch a Rudolf Peierls počítal, že atomová zbraň jen potřebovala nemnoho liber uranu-235, mnohem menší množství než většina vědců původně čekalo, který nutil to vypadat velmi možný, že zbraň mohla být produkována v krátkém množství času. Oni poslali jejich zprávu, Frisch-Peierls záznam, k Henrymu Tizard, předseda výboru pro vědecký přehled válčení vzduchu, nejdůležitější vědecký výbor v britském válečném úsilí. Tizard připravil podvýbor, výbor Maud, vyšetřovat proveditelnost ve více hloubce, a poté, co pověřil další výzkum, výbor Maud udělal jejich první zprávu v březnu 1941. Výbor potvrdil, že bomba uranu mohla být produkována používat 25 liber uranu-235, a by způsobil výbuch ekvivalentní k tomu 1,800 moří TNT. Výzkum také ukazoval to izotopové oddělení požadovaného množství uranu-235 byl technicky proveditelný.

Zatím v USA, výbor uranu nedělal srovnatelný pokrok. První zpráva Maud byla poslána z Británie k USA v březnu 1941 ale žádná poznámka byla obdržena od USA. Člen výboru Maud a Frisch je a Peierl je profesor, Mark Oliphant, letěl do USA v srpnu 1941 v bombardéru zjistit co bylo hotové se zprávami Maud, a byl šokován objevit to Lyman Briggs jednoduše uzamkl je v jeho trezoru, říkat nikomu, ne vyrovnat jiné členy výboru uranu, který měl protože stát se dílem Office vědeckého výzkumu a vývoje v létě 1941, protože nás byl “ne v válečném stavu”. Tam byla malá naléhavost jinde, než Oliphant navštívil Ernesta Lawrencea, James Conant, předseda NDRC, a Enrico Fermi a řekl jim o zprávě Maud. Lawrence také kontaktoval Conanta a Arthur Compton, fyzik a Nobelův laureát u univerzity Chicaga, přesvědčovat je že oni by měli brát Frisch je a Peierl je práce velmi vážně, a kolektivně, spolu s Vannevar keřem, agresivní kampaň byla předstíral, že vyrve výzkum zbraní ven rukou Briggse a povzbudit totální program.

Národní akademie věd pak navrhovala totální úsilí stavět nukleární zbraně. 9. října 1941, Bush zapůsobil na Roosevelte u naplnění potřeby pro zrychlený program a listopadem Roosevelt autorizoval “totální” úsilí. Výbor nové politiky, špičková politická skupina, byl vytvořen informovat Roosevelt vývoje bomby, a dovolit Bushe a jeho kolegové k průvodci projekt. První setkání skupiny, který diskutoval o reorganizaci S-1 výzkum výboru, vzal místo 6. prosince 1941 — den před japonským útokem na Pearl Harbor a přijetím Spojených států do druhé světové války.

Program se zrychluje

Nemnoho měsíců po on byl dán v důvěře rychlého neutronového výzkumu, Berkeley fyzik Robert Oppenheimer svolal konferenci na tématu design jaderné zbraně.

Mít začatý bojovat o kontrolu výzkumu uranu od National výbor standardů, hlavy projektu začaly zrychlit projekt bomby pod OSRD. Arthur Compton organizovaný University Chicago Metallurgical laboratoře v brzy 1942 studovat plutonium a štěpení nahromadí (primitivní nukleární reaktory) a položeného teoretického fyzika Robert Oppenheimer University Kalifornie převzít výzkum rychlých neutronových vypočítavostí, klíč k výpočtům o kritické hmotnosti a detonaci zbraně, od Gregoryho Breita. John Manley, fyzik u Metallurgical laboratoře, byl přidělen do nápovědy Oppenheimer najde odpovědi tím, že koordinuje a kontaktuje několik skupin experimentální fyziky rozhazovaných přes celou zemi.

Během jara 1942, Oppenheimer a Robert Serber univerzity Illinoisa, pracoval na problémech neutronového rozšiřování (jak neutrony pohybovaly se v řetězové reakci) a hydrodynamics (jak výbuch způsobený řetězovou reakcí by mohl chovat se). To zhodnotí tuto práci a obecnou teorii štěpných rekcí, Oppenheimer svolal studium léta na University of California, Berkeley v červnu 1942. Teoretici Hans Bethe, John Van Vleck, Edward Teller, Felix Bloch, Emil Konopinski, Robert Serber, Stanley S. Frankel, a Eldred C. Nelson (latter tři všichni bývalí studenti Oppenheimera) rychle potvrdil, že atomová bomba byla proveditelná.

Tam bylo ještě mnoho neznámých faktorů ve vývoji atomové bomby, nicméně, dokonce ačkoli to bylo zvažováno být teoreticky možný. Vlastnosti čistého uranu-235 byl ještě relativně neznámý, jak byly vlastnosti plutonia, nový prvek, který jen byl zjistil v únoru 1941 Glenn Seaborg a jeho tým. Plutonium bylo produkt uranu-238 poutavý neutron, který byl vydával od uranu fissioning-235 atom, a byl tak schopný být vytvořen v nukleárním reaktoru. Ale v tomto bodě žádný reaktor přesto byl postavený, tak plutonium chvíle bylo sledováno jako další štěpitelná substance, to nebylo zatím být spoléhal se na. Jediná microgram množství plutonia existovala v té době a jeho vlastnosti byly ještě velmi neznámo.

Množství různé atomové bomby metody shromáždění prozkoumané přes léto 1942 konference, později množil jako kreslení v Los Alamos základ. Nakonec, jen “zbraňová” metoda (na vrcholu) a více komplikovaná variace “imploze” navrhnou by byl používán. Dole být “autocatalytic metodové” designy.

Vědci na Berkeley konferenci určovali, že tam bylo mnoho možných způsobů, jak uspořádat štěpný materiál do kritické hmotnosti, nejjednodušší bytí střílet “válcovitou zástrčku” do sféry “aktivního materiálu” s “vměšovat se “— hustý materiál, který by zaostřil neutrony inward a držet reagující hmotu spolu zvýšit jeho výkonnost (tento model “se vyhne přepychovým tvarům”, Serber by později psal).^[2] Oni také prozkoumali designy zahrnovat spheroids, primitivní forma “imploze” (navrhl Richard C. Tolman), a prozkoumal spekulativní možnost “autocatalytic metod” který by zvýšil efektivitu bomby, zatímco to explodovalo.

Zvažovat myšlenku na atomovou bombu teoreticky usedlý dokud ne více experimentálních dat bylo dostupné, konference pak odevzdala odlišný směr. Maďarský fyzik Edward Teller se snažil o diskuzi o ještě silnější bombě: “výborný”, který by používal výbušnou sílu výbušné atomové bomby podnítit fúzní reakci v deuterium a tritium. Toto pojetí bylo založené na studiích výroby energie ve hvězdách vyrobený Hans Bethe před válkou, a navrhl jako možnost k Tellerovi Enrico Fermi ne dlouho před konferencí. Když detonační vlna od atomové bomby se pohybovala přes směs deuterium a tritium jádr, tito by se spojili k produkci hodně více energie než štěpení mohlo. Ale Bethe byl skeptický. Jak Teller tlačil se těžko pro jeho “superbomb” — nyní obvykle odkazoval se na jako vodíková bomba — předložení návrhu po schématu, Bethe vyvrátil každého jeden. Nápad roztavení musel být odložen v rozkazu se soustředit na vlastně výrobní atomové bomby.

Teller také zvýšil spekulativní možnost, že atomová bomba by mohla “podnítit” atmosféra, kvůli hypotetické fúzní reakci jádr dusíku. Bethe počítal, podle Serber, že to nemohlo stát se. V jeho knize Silnice od Los Alamos, Bethe říká argument byl napsán Konopinski, C. Marvin, a Teller jak hlásí La-602, ukazovat to zapálení atmosféry byl nemožný, ne jen nepravděpodobný.^[3] Na Serber účtu, Oppenheimer bohužel se zmínil o tom k Arthurovi Comptonovi, kdo “neměl dost smyslu zmlknout o tom. To nějak se dostalo do dokumentu, který šel do Washingtonu” který vedl k otázce “nikdy [bytí] položilo k odpočinku”.^[4]

Konference v létě 1942 poskytoval detailní teoretické východisko pro konstrukci atomové bomby, a přesvědčil Oppenheimera výhod mít jednu centralizovanou laboratoř řídit výzkum pro projekt bomby, spíše než mít specialisty rozprostírané u různých míst přes Spojené státy.

Staveniště

Ačkoli to zahrnulo přes třicet různého výzkumu a místa výroby, Manhattan projekt byl velmi uskutečněn ve třech tajných vědeckých městech, která byla založena sílou výsostného práva: Hanford, Washington; Los Alamos, nové Mexiko; a vyvýšenina dubu, Tennessee. Los Alamos národní laboratoř byla postavena na stolové hoře, která předtím hostila Los Alamos škola farmy. Hanford místo, který rostl k téměř 1000 mílím čtverečným (2,600   km?), převzal zavlažovanou zemědělskou půdu, sady ovoce, železnici a dvě aktivní farmařící společenství, Hanford a White blufuje. Dubová Ridge zařízení pojistí více než 60,000 akrů (243 km?) několik bývalých farmářských společenství. Některé Tennessee rodiny dostaly dva týdny je zpráva uprázdnit rodinné zemědělské půdy, které byly jejich domov pro generace. Existence těchto míst a měst tajemství Los Alamos, vyvýšenina dubu, a Hanford byl oficiálně tajný až do konce WWII.

Výběr amerických míst důležitý k Manhattan projekt.

Hlavní Manhattan staveniště a pododdělení obsahovali:

• Místo W (Hanford, Washington): plutonium výrobní zařízení (nyní Hanford místo)
• Místo X (vyvýšenina dubu, Tennessee): výroba obohaceného uranu a výroba plutonia bádají (nyní vyvýšenina dubu národní laboratoř) místo X také obsahoval:
  • X-10 reaktor tuhy: reaktor tuhy zkoumat zkušební provoz
  • Y-12: elektromagnetická oddělovací uranová rostlina
  • K-25: plynné rozšiřování oddělovací uranová rostlina
  • S-50: oddělení termodifuze rostlina uranu
• Místo Y (Los Alamos, nové Mexiko): bombová výzkumná laboratoř (nyní Los Alamos národní laboratoř)
• Metallurgical laboratoř (Chicago, Illinois): vývoj reaktora
• Projektovat Albertu (Wendover, Utah a Tinian): přípravy na bojovou dodávku bomb
• Projektovat Amese (Ames, Iowa): výroba surového uranového kovu (nyní Ames laboratoř)
• Projektovat Camel (Inyokern, Kalifornie): vysoce-explosives výzkum a nenukleární inženýrství pro tuk obsadí bombu
• Projektovat Trinity (Alamogordo, nové Mexiko): přípravy na testování první atomové bomby
• Laboratoř radiace (Berkeley, Kalifornie): elektromagnetická separace výzkum obohacení (nyní Lawrence Berkeley národní laboratoř)

Potřeba koordinace

Měření vzájemných ovlivňování rychlých neutronů s materiály v bombě byla základní, protože množství neutronů produkovaných ve štěpení uranu a plutonium musí být známí, a protože obklopení substance nukleární materiál musí mít schopnost přemýšlet, nebo rozptýlit, neutrony couvají do řetězové reakce dříve, než to je odfouknuto odděleně aby se zvětšil energie produkovala. Proto, vlastnosti rozptylu neutronů materiálů musely být změřen najít nejlepší reflektory.

Odhadovat požadovanou výbušnou energii znalost mnoha jiných nukleárních vlastností, včetně průřezu (míra pravděpodobnosti setkání mezi částečkami, které vyústí v specifikovaný účinek) pro nukleární procesy neutronů v uranu a dalších prvkách. Rychlé neutrony mohly jen být produkovány v urychlovačích částic, který byl ještě relativně neobvyklé nástroje v katedrách fyziky v 1942.

Potřeba lepší koordinace byla jasná. Zářím 1942, obtíže zapletené s prováděním předběžných výzkumů na nukleárních zbraních u univerzit rozptýlených v celé zemi ukázaly potřebu laboratoře oddaný pouze k tomu účelu. Ještě větší potřeba byla konstrukce masivních průmyslových rostlin k uranu produkce-235 a plutonium - štěpné materiály, které by poskytovaly nukleární explosives.

Vannevar keř, hlava Office civilisty vědeckého výzkumu a vývoje (OSRD), zeptal se President Roosevelt přiřadit velké vojenské operace propojené se rychle rostoucími nukleárními zbraněmi projekt k armádě. Roosevelt si vybral Army k práci s OSRD v postavení výrobních podniků. Armádní sbor inženýrů vybral Col. James Marshall dohlížet na konstrukci továren k odděleným uranovým izotopům a plutonium výroby pro bombu.

Marshall a jeho zástupce, Col. Kenneth Nichols, musel bojovat, aby rozuměl různým navrhovaným procesům a vědcům s kým oni měli k práci. Strčení najednou do nového pole jaderné fyziky, oni cítili neschopný rozlišovat mezi technickými a osobními preferencemi. Ačkoli oni rozhodli, že místo blízko Knoxville by bylo vhodné pro první rostlinu výroby, oni nevěděli to jak velký místo muselo být a tak odkládalo jeho získání. Tam byly jiné problémy také.

Protože jeho experimentální přírody, práce nukleárních zbraní nemohla soutěžit s Army je více-naléhavé úlohy pro vrchol-stanovení sazeb priority. Výběr práce vědců a výroby-průmyslová stavba často byla opožděna o Marshallovu neschopnost dostat deficitní materiály, takový jako ocel, to také bylo potřebováno v jiných vojenských výrobách.

Dokonce zvolení jména pro nový armádní projekt bylo těžké. Titul volený informací. Brehon Somervell, “vývoj náhradních materiálů,” byl problematický protože to vypadalo, že odhalí přespříliš.

Manhattan inženýrský okres

Generál Leslie Groves (vlevo) byl jmenován vojenskou hlavou Manhattan projekt, zatímco Robert Oppenheimer (právo) byl vědecký ředitel.

V létě 1942, Col. Leslie Groves byl zástupce vedoucí konstrukce pro armádní sbor inženýrů a dohlížel na konstrukci pětiúhelníku, svět je největší administrativní budova. Doufat v zámořský příkaz, Groves energicky namítal, když Somervell jmenoval jej, aby postaral se o projekt zbraní. Jeho námitky byly zrušeny a Groves se smířil s vedením projekt on myšlenka měla malou naději na uspění. Groves jmenoval Oppenheimera, zatímco projekt je vědecký ředitel, k překvapení mnoho. (Oppenheimerovy radikální politické názory byly myšlenka předložit bezpečnostní problémy).

První věc Groves dělal byl rechristen projekt Manhattan okres. Jméno se vyvinulo z Corps praxe inženýrů jmenovat okresy po jeho městě ředitelství (Marshallovo ředitelství bylo v New Yorku). Současně, Groves byl povýšený na generála brigádního generála, který dal jemu myšlenku pozice nutnou zabývat se vědci nadřízeného v projektu.

Do týdne jeho jmenování, Groves platil Manhattan projekt je nejvíce naléhavé problémy. Jeho silný a efektivní způsob byl brzy stát se všemi příliš známý atomovým vědcům.

První hlavní vědecká překážka projektu byla řešena 2. prosince 1942 pod běliči Stagg pole u univerzity Chicaga, kde tým vedl o Enrica Fermi zahájil první nepřetržitou nukleární řetězovou reakci v experimentálním reaktoru jmenoval Chicago hromadu-1. Kódovaný telefonní hovor od Compton pořekadla, “italský navigátor (odkazování k Fermi) přistálo v novém světě, domorodci jsou přátelští” k Conantovi ve Washingtonu, DC, přinesl zprávu, že experiment byl úspěch. Toto bylo hlavní bod obratu.

Bomba uranu

Zbraň-psát atomovou bombu.

Bomba Hirošimy, malý chlapec, byl vyrobený z uranu-235, unikátní izotop uranu, který musí být fyzicky oddělil se od více převládající uran-238 izotop, který není vhodný pro použití ve výbušném zařízení. Protože U-235 je jediný 0.7% surového uranu a je chemicky totožný k 99.3% U-238, různé fyzikální metody byly zvažovány pro oddělení.

Jedna metoda uranu oddělování 235 od surové uranové rudy byl navržený Franzem Simonem a Nicholas Kurti, dva více židovští emigranti, na oxfordské univerzitě. Jejich používání metody plynné rozšiřování bylo zvětšeno ve velkých prádlech u dubových Ridge laboratoří. Tito používali hexafluoride uranu (UF₆) plyn jako tekutina procesu. Tato metoda nakonec produkovala nejvíce U-235.

Řídit panely a operátory pro calutrons u Y-12 rostlina v Vyvýšenina dubu, Tennessee.

Další metoda - elektromagnetická separace izotopů, byl vyvinut Ernestem Lawrenceem na University of California laboratoř radiace na University of California, Berkeley. Tato metoda vyústila v zařízení známá jako calutrons, které byly účinně masové spectrometers. Zpočátku metoda vypadala slibná pro velkovýrobu, ale to dokázalo být drahý a to nemohlo produkovat dost materiálu. To bylo později opuštěné. Jiné techniky byly také zkoušeny, takový jako termodifuze. Většina z této práce oddělení byla vykonávána u vyvýšeniny dubu.

Bomba uranu byla zbraň-psát zbraň štěpení. Jedna hmota U-235, “kulička,” je zapálený dole více nebo méně tradiční hlavně pušky do jiného se hromadí U-235, rychle vytvářet kritickou hmotnost U-235 to skončí obrovským výbuchem.

Bomba plutonia

Základní představa imploze-stylová jaderná zbraň.

V kontrastu, bomby používané v prvním testu u Trinity místa, nové Mexiko (pomůcka Trinity testu), a také v Nagasaki bombě, tlustý člověk, byl dělán primárně Plutonium-239. Plutonium je syntetický element.

Ačkoli uran-238 je neužitečný jak štěpitelný materiál na atomovou bombu, U-238 je zvyklý na plutonium produkce. Štěpení U-235 produkuje relativně pomalé neutrony, které budou zabrané U-238, který po nemnoho dnů úpadku, se změní na plutonium-239. Výroba a čištění plutonia použili techniky vyvinuté z části Glenn Seaborg chvílí pracovat u Berkeleya a Chicago. Začínat v 1943, obrovské podniky byly stavěny k plutoniu produkce u Hanforda (místo W) ven z Richlanda, Washington.

Od 1943-1944 úsilí vývoje byla nasměrovaná ke zbrani-psát zbraň štěpení s plutoniem, volal “hubeného člověka”. Jakmile toto bylo by dosáhl, verze uranu “malý chlapec” by vyžadoval relativně jednoduchou adaptaci, to byla myšlenka.

V červenci 1944 laboratoř opouštěla zbraň plutonia-bomba typu (“hubený člověk”, ukázaný nahoře) a soustředěný téměř úplně kolem problému imploze.

První zkoušky vlastností plutonia byly dělány používat cyclotron-tvořil plutonium-239, který byl velmi čistý ale ve velmi malých množstvích. 5. dubna 1944, Emilio Segrè u Los Alamos přijal první vzorek Hanforda-produkoval plutonium. Uvnitř desíti dnů, on objevil osudnou chybu: reaktor-se množil plutonium bylo daleko méně čisté než cyclotron-produkoval plutonium, a jako výsledek mělo mnohem vyšší spontánní štěpení míru než uran-235. Izotop zodpovědný za tuto vysokou rychlost štěpení byl plutonium-240, se tvořil od plutonia-239 zachycením dalšího neutronu. Na rozdíl od cyclotron, plutonium množivé reaktory měly mnohem vyšší neutronový tok, tak zvětšovat podíl plutonia-240 jak se vyrovnal cyclotron choval plutonium. Důsledky tohoto dělaly “zbraň” mechanismus detonace nevhodný: protože relativně pomalé rychlosti mechanismu zbraně, bomba plutonia by “zvadla” (tj. odfouknout sebe oddělený předtím to vyvinulo značnou řetězovou reakci).

Proto v červenci 1944 obtížné rozhodnutí bylo předstíral, že zastaví práci na zbrani plutonia metoda; tam by byl ne “hubený člověk.” Metoda zbraně byla ještě více vyvinutá pro uran jen, který jak čekal, dával nemnoho komplikací. Většina úsilí bylo nyní nasměrované k různé metodě na plutonium.

Myšlenky na alternativu používání schémata detonace existovala na nějakou dobu u Los Alamos. Jeden inovačnější byl nápad “imploze” — náhradník-kritická sféra štěpného materiálu mohla, používat chemikálii explosives, být nucený zhroutit se v na sobě, vytvářet velmi hustou kritickou hmotnost. Zpočátku to bylo bavil jak možný, ačkoli nepravděpodobná metoda. Ale po tom byl objevilo to to bylo jediné výhledové řešení pro plutonium používání v jaderné zbrani, to přijalo nejvyšší projektovou prioritu. Koncem července 1944, celkový projekt byl re-organizovaný kolem řešit problém imploze. To nakonec zahrnulo používat obrysové nálože s mnoha výbušnými čočkami aby produkoval dokonale-kulatá výbuchová vlna potřebovaná pro pořádnou komprimaci koule plutonia.

Protože složitosti vybuchování imploze-zbraň stylu nutná pro bombu plutonia, to bylo rozhodlo to v zášti plýtvání drahým štěpným materiálem, test by byl požadovaný aby měl nějakou důvěru že to by pracovalo v praxi. Po hodně přípravě, první jaderná zkouška se konala 16. července 1945, se blížit k Alamogordo, nové Mexiko, pod dozorem na zástupce Grovea Brig. Gen. Thomas Farrell. Tento test byl nazván Oppenheimer jako “Trinity”.

Podobná úsilí

Podobné úsilí bylo podniknuto v SSSR v září 1941 šel Igor Kurchatov (se specifickým rozdílem v tom někteří Kurchatov je druhá světová válka vyšetřování přišla antikvární od Manhattan projektovat země, díky vyzvědačům, včetně přinejmenším dva na vědeckém týmu u Los Alamos, Klaus Fuchs a Theodore Hall, neznámý pro každého jiný).

Po výboru Maud zpráva, Britové a Američané vyměnili nukleární informaci, ale initally neshromáždil jejich úsilí. Oddělený britský projekt, označený slitiny trubky, byl odstartován ale neměl prostředky Američana. Následně britská jednací pozice se zhoršila a jejich motivy byly mistrusted Američany. Spolupráce proto zmenšila zřetelně až do dohody Quebeku srpna 1943, když velká skupina britských a kanadských vědců se spojila Manhattan projekt.

Otázka Axis úsilí na bombě vždy byla výtisk tvrzení. To je věřil tomu úsilí známky v Německu, šel Werner Heisenberg, a v Japonsku, byl také podniknut během války ale vyrobeného malého pokroku. To bylo zpočátku obával se, že Hitler byl velmi blízký vyvíjení jeho vlastní bomba. Mnoho vědců nacisty ve skutečnosti vyjádřilo překvapení k jejich spojenckému captors, když bomby byly odpáleny v Japonsku; oni byli přesvědčení, že hovor atomových zbraní byl pouze propaganda. Incidentally Niels Bohr a Heisenberg projednal možnost atomové bomby předchozí k a během války. Bohr si vzpomínal, že Heisenberg byl nevědomý, že hmota supercritical mohla být dosáhl s U-235. Ve skutečnosti, Bohr, Heisenberg a Fermi byl všichni kolegové, kteří byli klíčové postavy ve vyvinutí kvantové teorie spolu s Wolfgangem Paulim předchozí k válce.

Spolu s cryptographic úsilími vycentrovanými u Bletchley parku a také u Arlington chodby, vývoje radaru a počítačů ve V. Británii a pozdnější v USA, a tryskový stroj ve Spojeném království a Německu, Manhattan projekt reprezentuje jednoho nemnoho masivní, tajemství a neobyčejně úspěšná technologická úsilí se třeli konfliktem druhé světové války.