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Projeto Manhattan
O primeiro teste nuclear Trinity em 16 de julho de 1945.
País	Estados Unidos  Reino Unido  Canadá
Aniversários	13 de agosto de 1942
Extinção	15 de agosto de 1947
História
Guerras/batalhas	Invasão Aliada da Itália Invasão Aliada da França Invasão Aliada da Alemanha Ocidental Bombardeamentos de Hiroshima e Nagasaki Ocupação aliada do Japão
Insígnias
Foi adotado em 1945 para o Distrito Manhattan
Emblema do Projeto Manhattan (não oficial)
Comando
Comandante	Kenneth Nichols
Sede
Guarnição	Oak Ridge, Tennessee

O Projeto Manhattan foi um projeto de pesquisa e desenvolvimento que produziu as primeiras bombas atômicas durante a Segunda Guerra Mundial. Foi liderada pelos Estados Unidos, com o apoio do Reino Unido e Canadá. De 1940 a 1946, o projeto esteve sob a direção do major-general Leslie Groves do Corpo de Engenheiros do Exército. O componente do exército do projeto foi designado como Distrito Manhattan. "Manhattan" gradualmente substituiu o codinome oficial, "Desenvolvimento de materiais substitutos", para todo o projeto. Ao longo do caminho, o projeto absorveu o seu homólogo britânico anteriormente, Tube Alloys. O Projeto Manhattan começou modestamente em 1939, mas cresceu e empregou mais de 130 000 pessoas e custou cerca de US$ 2 bilhões (equivalente a cerca de 26 bilhões de dólares em 2013^[1]). Mais de 90% do custo foi para a construção de fábricas e produção de materiais físseis, com menos de 10% para o desenvolvimento e produção das armas. A pesquisa e produção ocorreu em mais de 30 locais nos Estados Unidos, Reino Unido e Canadá.

Dois tipos de bomba atômica foram desenvolvidas durante a guerra. Um tipo relativamente simples de arma de fissão foi feito utilizando urânio-235, um isótopo que representa apenas 0,7% do urânio natural. Uma vez que é quimicamente idêntico ao isótopo mais comum, o urânio-238, e que tem quase a mesma massa, o urânio-235 revelou-se difícil de separar do urânio-238. Três métodos foram utilizados para o enriquecimento do urânio: eletromagnético, gasoso e térmico. A maior parte deste trabalho foi realizado em Oak Ridge, Tennessee. Em paralelo com o trabalho de urânio, também representava um esforço produzir plutônio. Os reatores foram construídos em Oak Ridge e Hanford, Washington, onde o urânio foi irradiado e transmutado em plutônio. O plutônio foi então separado quimicamente a partir do urânio. O projeto do tipo da arma se provou impraticável para usar com plutônio. Para uma arma do tipo de implosão mais complexo, foi desenvolvido em um projeto concertada e esforço de construção de pesquisa principal do projeto e laboratório de design em Los Alamos, Novo México. O projeto também foi acusado de colher informações sobre o Projeto de energia nuclear alemão. Através da Operação Alsos, o pessoal do Projeto Manhattan serviu na Europa, às vezes atrás das linhas inimigas, onde eles reuniram materiais nucleares, documentos e cientistas alemães.

O primeiro dispositivo nuclear a ser detonado foi uma bomba de implosão no teste Trinity, realizado no Bombardeio de Alamogordo com artilharia de alcance no Novo México em 16 de julho de 1945. Little Boy e Fat Man do tipo de implosão foram utilizados nos bombardeios atômicos de Hiroshima e Nagasaki, respectivamente. Nos anos pós-guerra, o Projeto Manhattan realizou testes de armas em Atol de Bikini, como parte da Operação Crossroads, desenvolveu novas armas, promoveu o desenvolvimento da rede de laboratórios nacionais, apoiou a pesquisa médica em radiologia e lançou as bases para a marinha nuclear. A marinha manteve o controle sobre as armas atômicas americanas de pesquisa e produção, até a formação da Comissão de Energia Atômica em janeiro de 1947. O Projeto Manhattan foi operado sob uma cobertura de segurança rígida, mas os espiões atômicos soviéticos ainda assim conseguiram penetrar no programa.

Origens |

Em agosto de 1939, os físicos proeminentes Leó Szilárd e Eugene Paul Wigner escreveram a carta Einstein-Szilárd, que alertou para o potencial de desenvolvimento de "bombas extremamente poderosas de um novo tipo". A carta pedia aos Estados Unidos a tomar medidas para adquirir estoques de minério de urânio e acelerar a pesquisa de Enrico Fermi e outros, em reação nuclear em cadeia. estava assinada por Albert Einstein e entregue ao presidente Franklin D. Roosevelt. Roosevelt convidou Lyman James Briggs do National Institute of Standards and Technology para chefiar o Comité Consultivo do Urânio para investigar as questões levantadas pela carta. Briggs realizou uma reunião em 21 de outubro de 1939, que contou com a presença Szilárd, Wigner e Edward Teller. O comitê relatou a Roosevelt em novembro que o urânio "seria uma possível fonte de bombas com um poder destrutivo muito maior do que qualquer coisa hoje conhecida."^[2]

Briggs propôs que o National Defense Research Committee (NDRC) gastasse US$167 000 dólares em pesquisas sobre o urânio, especialmente o isótopo urânio-235 e o plutônio recém descoberto.^[3] Em 28 de junho de 1941, Roosevelt assinou a Ordem Executiva 8807, que criou o Office of Scientific Research and Development (OSRD),^[4] com Vannevar Bush como seu diretor. O escritório estava habilitado a intervir em grandes projetos de engenharia, além de pesquisa.^[3] O Comitê NDRC sobre urânio tornou-se o Comitê do urânio S-1 OSRD; a palavra "urânio" foi logo trocada por razões de segurança.^[5]

No Reino Unido, Otto Robert Frisch e Rudolf Peierls da Universidade de Birmingham tinha feito um avanço investigando a massa crítica de urânio-235, em junho de 1939.^[6] Os cálculos indicaram que era dentro de uma ordem de magnitude de 10 kg, que era suficientemente pequena para ser transportada por um bombardeiro da época.^[7] Em março de 1940 o memorando Frisch–Peierls iniciou o projeto da bomba atômica britânica e seu comitê MAUD,^[8] que recomendou por unanimidade prosseguir o desenvolvimento de uma bomba atômica.^[7] Um de seus membros, o físico australiano Marcus Oliphant, voou para os Estados Unidos no final de agosto de 1941, e descobriu que os dados fornecidos pelo comitê MAUD não tinham chegado aos físicos chave-americanos. Oliphant, em seguida, partiu para descobrir por que as conclusões do comitê aparentemente foram ignoradas. Ele se reuniu com o comitê de urânio, e visitou Berkeley, Califórnia, onde ele falou de forma convincente a Ernest Lawrence. Lawrence estava suficientemente impressionado para iniciar a sua própria pesquisa sobre o urânio. Ele, por sua vez falou com James Bryant Conant, Arthur Holly Compton e George Braxton Pegram. A missão de Oliphant foi, portanto, um sucesso; físicos-chave americanos estavam agora conscientes do poder potencial de uma bomba atômica.^[9][10]

Em uma reunião entre o presidente Roosevelt, Vannevar Bush, e o vice-presidente Henry A. Wallace em 9 de outubro de 1941, o presidente aprovou o programa atômico. Para controlá-lo, ele criou o Top Policy Group composta por ele mesmo, embora ele nunca participou de uma reunião, Wallace, Bush, Conant, o secretário de guerra, Henry L. Stimson, e o chefe do estado maior do exército, general George Marshall. Roosevelt escolheu o exército para executar o projeto, em vez da marinha, como o exército tinha mais experiência com gestão de projetos de construção de grande escala. Ele também concordou em coordenar os esforços com o do britânico, e no dia 11 de outubro, ele enviou uma mensagem ao primeiro-ministro Winston Churchill, sugerindo que eles correspondam em questões atômicas.^[11]

Viabilidade |

Propostas |

O Comitê S-1 realizou sua primeira reunião em 18 de dezembro de 1941 "permeado por uma atmosfera de entusiasmo e urgência"^[12] na sequência do ataque a Pearl Harbor e da subsequente declaração de guerra dos Estados Unidos sobre o Japão e depois da Alemanha.^[13] O trabalho foi prosseguindo em três técnicas diferentes para a separação isotópica para separar o urânio-235 do urânio-238. Lawrence e sua equipe da Universidade da Califórnia em Berkeley, investigaram a separação electromagnética, enquanto Eger Vaughan Murphree e a equipe de Jesse Beams olharam para a difusão gasosa na Universidade Columbia, e Philip Abelson dirigiu a investigação sobre a difusão térmica no Instituto Carnegie de Washington e, posteriormente, o Laboratório de Pesquisa Naval.^[14] Murphree também era o chefe de um projeto de separação mal sucedido usando centrífugas.^[15]

Enquanto isso, havia duas linhas de pesquisa em tecnologia de reator nuclear, com Harold Clayton Urey contínua a pesquisa sobre água pesada em Columbia, enquanto Arthur Compton trouxe os cientistas que trabalham sob sua supervisão na Universidade de Columbia e da Universidade de Princeton para a Universidade de Chicago, onde organizou o Laboratório Metalúrgico no início de 1942 para estudar plutônio e reatores utilizando grafite como moderador de nêutrons.^[16] Briggs, Compton, Lawrence, Murphree e Urey reuniram-se em 23 de maio de 1942 para finalizar as recomendações do comitê S-1, que apelou a todas as cinco tecnologias a serem desenvolvidas. Esta foi aprovada por Bush, Conant e o general de brigada Wilhelm D. Styer, o chefe de gabinete do major general Brehon B. Somervell do Services of Supply, que tinha sido designado a representar o exército sobre questões nucleares.^[14] Bush e Conant, em seguida, assumiram a recomendação do Top Policy Group com uma proposta de orçamento de US$54 milhões para construção do Corpo de Engenheiros do Exército, US$31 milhões para pesquisa e desenvolvimento de OSRD e US$5 milhões para contingências no ano fiscal de 1943. O Top Policy Group por sua vez, enviou ao presidente em 17 de junho de 1942 e ele aprovou-lo por escrito "OK FDR" no documento.^[14]

Conceitos do design da bomba |

Diferentes métodos de montagem de bombas de fissão exploradas durante a conferência de julho de 1942.

Compton convidou o físico teórico Robert Oppenheimer, da Universidade da Califórnia em Berkeley, para assumir a pesquisa de cálculos de nêutrons rápidos e a chave para cálculos de massa crítica e a arma de detonação, de Gregory Breit, que tinha parado em 18 de maio de 1942 por causa de preocupações sobre a segurança operacional.^[17]John H. Manley, um físico do Laboratório Metalúrgico, foi designado para ajudar Oppenheimer em contato e coordenação de grupos de física experimental espalhados por todo o país.^[18] Oppenheimer e Robert Serber da Universidade de Illinois examinaram os problemas de difusão de nêutrons como nêutrons movidos em uma cadeia de reação nuclear e hidrodinâmica, como a explosão produzida por uma reação em cadeia pode comportar. Para comentar sobre este trabalho e sobre a teoria geral das reações de fissão, Oppenheimer convocou reuniões na Universidade de Chicago em junho e na Universidade da Califórnia em Berkeley em julho de 1942 com os físicos teóricos Hans Bethe, John Hasbrouck Van Vleck, Edward Teller, Emil Konopinski, Robert Serber, Stan Frankel, e Eldred C. Nelson, os últimos três ex-alunos de Oppenheimer, e os físicos experimentais Felix Bloch, Emilio Gino Segrè, John Manley e Edwin Mattison McMillan. Eles timidamente confirmaram que uma bomba de fissão era teoricamente possível.^[19]

Ainda havia muitos fatores desconhecidos. As propriedades do urânio-235 puro eram relativamente desconhecidas, assim como as propriedades do plutônio, um elemento que só foi descoberto em fevereiro de 1941 por Glenn Theodore Seaborg e sua equipe. Os cientistas na conferência de Berkeley imaginaram a criação de plutônio em reatores nucleares onde átomos de urânio-238 absorveriam nêutrons que foram emitidos a partir de fissão de átomos de urânio-235. Neste ponto, nenhum reator havia sido construído, e apenas pequenas quantidades de plutônio estavam disponíveis a partir de cíclotron.^[20] Ainda em dezembro de 1943, apenas dois miligramas tinham sido produzidos.^[21] Havia muitas maneiras de organizar o material físsil para uma massa crítica. O mais simples foi filmar um "tampão cilíndrico" em uma esfera de "material ativo", com uma "adulteração" - material denso que iria incidir nêutrons para dentro e fazer a massa reagir em conjunto para aumentar a sua eficiência.^[22] Eles também exploraram projetos envolvendo esferoides, uma forma primitiva de "implosão" sugerido por Richard Chace Tolman, e a possibilidade de métodos autocatalíticas, o que aumentaria a eficiência da bomba de explodir.^[23]

Considerando-se a ideia da bomba de fissão teoricamente resolvida, pelo menos até que mais dados experimentais estivessem disponíveis na conferência em Berkeley, em seguida, virou-se em uma direção diferente. Edward Teller empurrado para a discussão de uma bomba mais poderosa: o "super", agora geralmente referidos como uma "bomba de hidrogénio", que usaria a força explosiva de uma bomba de fissão detonante para inflamar uma reação de fusão nuclear em deutério e trítio.^[24] Teller propôs esquema após esquema, mas Bethe recusou cada um. A ideia de fusão foi posta de lado para se concentrar na produção de bombas de fissão.^[25] Teller também levantou a possibilidade especulativa que uma bomba atômica poderia "incendiar" a atmosfera por causa de uma reação hipotética de fusão de núcleos de nitrogênio.^[26] Bethe calculou que não poderia acontecer,^[27] e um relatório de co-autoria de Teller mostrou que "nenhuma cadeia de auto-propagação de reações nucleares é susceptível de ser iniciada."^[28] No relato de Serber, Oppenheimer mencionou a Arthur Compton, que "não têm bom senso suficiente para calar a boca sobre isso. De alguma forma, entrou em um documento que foi para Washington" e "nunca foi enterrado".^{[nota 1]}

Organização |

Distrito Manhattan |

O Chefe de Engenheiros, o major-general Eugene Reybold, selecionou o coronel James C. Marshall para dirigir parte do exército do projeto, em junho de 1942. Marshall criou um gabinete de ligação em Washington, D.C., mas estabeleceu sua sede provisória no 18º andar de Broadway 270, em Nova York, onde ele poderia recorrer ao apoio administrativo do Corpo de Divisão de Engenheiros do Atlântico Norte. Era perto do escritório de Manhattan Stone & Webster, o principal contratante do projeto, e para a Universidade de Columbia. Ele tinha permissão de recorrer ao antigo comando, o Syracuse District, para o pessoal, e ele começou com o tenente-coronel Kenneth Nichols, que se tornou seu vice.^[30][31]

Organograma do Projeto Manhattan, 1 de maio de 1946.

Porque a maior parte de sua tarefa de construção envolvidas, Marshall trabalhou em cooperação com o chefe do Corpo de Engenheiros da Divisão de Construção, major-general Thomas M. Robbins, e seu vice, o coronel Leslie Groves. Reybold, Somervell e Styer decidiram chamar o projeto "Desenvolvimento de materiais substitutos", mas Groves sentiu que isso iria chamar a atenção. Desde distritos o engenheiro normalmente levou o nome da cidade onde eles foram localizados, Marshall e Groves concordaram em nomear componente do exército do projeto de "Distrito Manhattan". Isto tornou-se oficial no dia 13 de agosto, quando Reybold emitiu a ordem de criação do novo distrito. Informalmente, ele era conhecido como o Engenharia do Distrito Manhattan, ou MED. Ao contrário de outros distritos, não tinha limites geográficos, e Marshall tinha a autoridade de um engenheiro de divisão. O desenvolvimento de materiais substitutos manteve-se como o codinome oficial do projeto como um todo, mas foi substituído ao longo do tempo por "Manhattan".^[31]

Marshall mais tarde admitiu que "Eu nunca, nunca tinha ouvido falar da fissão atômica, mas eu sabia que não poderia construir mais de uma fábrica, muito menos quatro deles por US$90 milhões."^[32] Uma única fábrica de TNT que Nichols tinha recentemente construído na Pensilvânia, tinha custado US$128 milhões.^[33] Nem ficaram impressionados com as estimativas para a ordem mais próxima de magnitude, que Groves em comparação com um fornecedor dizendo para se preparar para entre 10 e 1 000 convidados.^[34] A equipe de pesquisa de Stone & Webster já havia observado um local para as fábricas de produção. O Conselho de Produção de Guerra recomendou locais em torno de Knoxville, Tennessee, uma área isolada, onde o Tennessee Valley Authority poderia fornecer energia elétrica e os rios podem proporcionar água de refrigeração para os reatores. Depois de analisar vários locais, a equipe de pesquisa selecionou um próximo de Elza, Tennessee. Conant aconselhou que ele seja adquirido de uma só vez e Styer concordou, mas Marshall contemporizou, aguardando os resultados de experimentos com reatores de Conant antes de agir.^[35] Dos processos futuros, somente a separação eletromagnética de Lawrence apareceu suficientemente avançada para a construção começar.^[36]

Marshall e Nichols começaram a reunir os recursos de que precisam. O primeiro passo foi a obtenção de uma classificação de alta prioridade para o projeto. As melhores notas foram AA-1 por meio de AA-4, em ordem decrescente, embora houvesse também uma classificação de AAA especial reservado para emergências. Avaliações AA-1 e AA-2 eram para armas e equipamentos essenciais, assim o coronel Lucius D. Clay, o vice-chefe de gabinete de Serviços e Abastecimento para as necessidades e recursos, sentiu que a classificação mais alta que ele pudesse atribuir era AA-3, embora ele estivesse disposto a fornecer uma classificação AAA, a pedido de materiais críticos em caso de necessidade.^[37] Nichols e Marshall estavam decepcionados; AA-3 foi a mesma prioridade que Nichols conseguiu com a fábrica de TNT na Pensilvânia.^[38]

Comitê de Política Militar |

J. Robert Oppenheimer e Leslie Groves nos restos do teste Trinity, em setembro de 1945. Usavam galochas brancas para evitar de furar a sola dos sapatos.^[39]

Bush tornou-se insatisfeito com o fracasso do coronel Marshall para começar o projeto avançar rapidamente, especificamente a falta de aquisição local do Tennessee, a baixa prioridade atribuída ao projeto pelo exército e a localização de sua sede em Nova York.^[40] Bush, sentiu que a liderança mais agressiva foi exigida, e falou com Harvey Hollister Bundy e generais Marshall, Somervell e Styer sobre suas preocupações. Ele queria que o projeto colocado sob um comitê de política sênior, com um oficial de prestígio, de preferência Styer, como diretor geral.^[38]

Somervell e Styer selecionaram Groves para o cargo, informando-o em 17 de setembro de tal decisão, e que o general Marshall ordenou que ele fosse promovido a general de brigada,^[41] como sentiu-se que o título de "general" iria segurar mais influência com os cientistas acadêmicos que trabalham no Projeto Manhattan.^[42] As ordens de Groves colocaram diretamente sob Somervell em vez de Reybold, com o coronel Marshall agora a responder perante Groves.^[43] Groves estabeleceu sua sede em Washington, D.C., no quinto andar do New War Department Building, onde o coronel Marshall teve seu escritório.^[44] Ele, no comando do Projeto Manhattan, assumiu em 23 de setembro. Mais tarde naquele dia, ele participou de uma reunião convocada por Stimson, que estabeleceu um Comitê de Política Militar, responsável pela Top Policy Group, composto por Bush (com Conant como uma alternativa), Styer e o contra-almirante William R. Purnell.^[41] Tolman e Conant foram posteriormente nomeados como conselheiros científicos de Groves.^[45]

Em 19 de setembro, Groves comunicou para Donald M. Nelson, o presidente do Conselho de Produção de Guerra, e pediu ampla autoridade para emitir uma classificação AAA sempre que fosse necessário. Nelson inicialmente recusou, mas logo cedeu quando Groves ameaçou ir para o Presidente dos Estados Unidos.^[46] Groves prometeu não usar a classificação AAA, a menos que fosse necessário. Ele logo que transpirou para os requisitos de rotina do projeto, a classificação AAA era muito alta, mas a classificação AA-3 era muito baixa. Depois de uma longa campanha, Groves finalmente recebeu AA-1 autoridade em 1 de julho de 1944.^[47]

Um dos primeiros problemas de Groves era encontrar um diretor para o projeto Y, o grupo que iria projetar e construir a bomba. A escolha mais óbvia é um dos três cientistas-chave, Urey, Lawrence ou Compton, mas não podiam ser poupados. Compton recomendada Oppenheimer, que já estava intimamente familiarizado com os conceitos de design de bombas. No entanto, Oppenheimer tinha pouca experiência administrativa, e, ao contrário de Urey, Lawrence ou Compton, não tinha ganhado um Prêmio Nobel, que muitos cientistas sentiram que o chefe de um laboratório tão importante deveria ter. Havia também preocupações sobre o status de segurança de Oppenheimer, uma vez que muitos de seus companheiros eram comunistas, incluindo o seu irmão, Frank Oppenheimer; sua esposa, Kitty; e sua namorada, Jean Tatlock. A longa conversa em um trem em outubro de 1942 convenceu Groves e Nichols que Oppenheimer entendeu perfeitamente as questões envolvidas na criação de um laboratório em uma área remota e deveria ser nomeado como diretor. Groves pessoalmente dispensou dos requisitos de segurança e permitiu a Oppenheimer uma folga no dia 20 de julho de 1943.^[48][49]

Colaboração com o Reino Unido |

Os britânicos e os americanos trocavam informações nucleares, mas não combinam inicialmente seus esforços. O Reino Unido rejeitou as tentativas de Bush e Conant em 1941 para reforçar a cooperação com o seu próprio projeto, codinome Tube Alloys,^[50] porque ele estava relutante em compartilhar seu avanço tecnológico e ajudar os Estados Unidos a desenvolver a sua própria bomba atômica. Um cientista americano, que trouxe uma carta pessoal de Roosevelt para oferta de Churchill para pagar toda a pesquisa e desenvolvimento de um projeto anglo-americano foi mal tratada, e Churchill não respondeu à carta. Os Estados Unidos, como resultado, decidiram já em abril de 1942, que sua oferta seria rejeitada, e que deveriam prosseguir sozinhos.^[51] O Reino Unido não tinha a mão de obra ou os recursos dos Estados Unidos e, apesar de seu início promissor, Tube Alloys logo caiu atrás de seu colega americano.^[52] Em 30 de julho de 1942, sir John Anderson, o ministro responsável pela Tube Alloys, aconselhou Churchill que: "Temos que encarar o fato de que ... [nosso] trabalho pioneiro ... é um recurso cada vez menor e que, a menos que capitalize rapidamente, seremos ultrapassados. Temos agora uma contribuição real para fazer uma 'fusão.' Logo teremos pouca ou nenhuma."^[53] Naquele mês, Churchill e Roosevelt fizeram um acordo informal, não escrito de colaboração atômica.^[54]

A oportunidade de uma parceria entre iguais não existia mais, no entanto, como mostrado em agosto de 1942, quando os ingleses sem êxito exigiram um controle substancial sobre o projeto ao sem pagar os custos. Em 1943, os papéis dos dois países tinham invertido a partir do final de 1941;^[51] em janeiro Conant notificou o Reino Unido que eles deixariam de receber informações atômicas exceto em determinadas áreas. Enquanto os britânicos ficaram chocados com a revogação do acordo de Churchill-Roosevelt, o chefe do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá C. J. Mackenzie ficou menos surpreso, escrevendo "Eu não posso deixar de sentir que o grupo do Reino Unido [mais] enfatiza a importância de sua contribuição, em comparação com os americanos."^[54] Como Conant e Bush disseram ao Reino Unido, a ordem veio "de cima". A posição de barganha do Reino Unido havia piorado; os cientistas americanos decidiram que os Estados Unidos já não precisavam de ajuda externa, e eles e outros do comitê de política da bomba queriam impedir o Reino Unido de ser capaz de construir uma arma atômica no pós-guerra. O comitê de apoio e Roosevelt concordaram, restringindo o fluxo de informações que o Reino Unido poderia usar durante a guerra, especialmente para não bombardear o projeto, mesmo que isso diminuísse o projeto americano. No início de 1943, o Reino Unido parou de enviar pesquisas e cientistas para a América, e como resultado, os americanos pararam todo o compartilhamento de informações. O Reino Unido considerou terminando o fornecimento de urânio canadense e água pesada para forçar os americanos a partilhar mais uma vez, mas o Canadá precisava de suprimentos americanos para produzi-los.^[55] Eles investigaram a possibilidade de um programa nuclear independente, mas determinaram que não poderia estar pronto a tempo de afetar o resultado da guerra na Europa.^[56]

Em março de 1943, Conant decidiu que ajuda do Reino Unido beneficiaria algumas áreas do projeto. James Chadwick e um ou dois outros cientistas britânicos foram importantes o suficiente para que a equipe de design da bomba em Los Alamos precisasse deles, apesar do risco de revelar segredos do design da arma.^[57] Em agosto de 1943, Churchill e Roosevelt negociaram o acordo de Quebec, que resultou em uma retomada da cooperação^[58] entre os cientistas que trabalham com o mesmo problema. O Reino Unido, no entanto, concordou com restrições de dados sobre a construção de unidades de produção em larga escala necessárias para a bomba.^[59] O subsequente acordo de Hyde Park em setembro de 1944 estendeu essa cooperação para o período pós-guerra.^[60] O acordo de Quebec criou o Comitê de Política Combinada para coordenar os esforços dos Estados Unidos, Reino Unido e Canadá. Stimson, Bush e Conant serviram como membros americanos do Comitê de Política Combinada, o marechal de campo sir John Dill e o Coronel J. J. Llewellin foram os membros britânicos e Clarence D. Howe era o membro canadense.^[61] Llewellin retornou ao Reino Unido no final de 1943 e foi substituído na comissão por sir Ronald Ian Campbell, que por sua vez foi substituído pelo embaixador britânico para os Estados Unidos, Lord Halifax, no início de 1945. Sir John Dill morreu em Washington, D.C., em novembro de 1944 e foi substituído pelo Chefe da Missão Britânica do Estado-Maior Conjunto e como membro do Comitê de Política Combinada pelo marechal de campo sir Henry Maitland Wilson.^[62]

Quando a cooperação foi retomada após o acordo de Quebec, o progresso e os gastos dos americanos surpreenderam os britânicos. Os Estados Unidos já tinham gasto mais de US$1 bilhão (13,3 bilhões dólares de hoje^[1]), enquanto em 1943 o Reino Unido tinha gasto cerca de £0,5 milhão. Chadwick, assim, pressionado por envolvimento britânico no Projeto Manhattan em toda a extensão e abandonou qualquer esperança de um projeto britânico durante a guerra.^[56] Com o apoio de Churchill, tentou garantir que cada pedido de assistência Groves fosse honrado.^[63] A missão britânica que chegou aos Estados Unidos em dezembro de 1943 incluiu Niels Bohr, Otto Frisch, Klaus Fuchs, Rudolf Peierls e Ernest William Titterton.^[64] Mais cientistas chegaram no início de 1944. Enquanto aqueles empenhados na difusão gasosa deixada pela queda de 1944, os 35 trabalharam com Lawrence, em Berkeley, foram atribuídos aos grupos de laboratórios existentes e ficaram até o fim da guerra. Os 19 enviados para Los Alamos também se reuniram aos grupos existentes, relacionados principalmente para a implosão e montagem da bomba, mas não os relacionados com plutônio.^[56] Parte do acordo de Quebec especificou que as armas nucleares não seriam usadas contra outro país sem consentimento mútuo. Em junho de 1945, Wilson concordou que o uso de armas nucleares contra o Japão seria registrada como uma decisão do Comitê de Política Combinada.^[65]

O Comitê de Política Combinada criou o Departamento de Confiança Combinada em junho de 1944, com Groves como seu presidente, para adquirir urânio e tório nos mercados internacionais. O Congo Belga e o Canadá tinham a maior parte do urânio do mundo fora da Europa Oriental, e que o governo belga no exílio estava em Londres. O Reino Unido concordou em dar aos Estados Unidos a maioria do minério belga, uma vez que não podiam utilizar a maior parte do fornecimento sem a pesquisa americana restrita.^[66] Em 1944, o Departamento de Confiança Combinada comprou 1 560 000 kg de minério de óxido de urânio a partir de companhias de minas em operação no Congo Belga. Para evitar uma coletiva de imprensa nos Estados Unidos Secretário do Tesouro Henry Morgenthau Jr. no projeto, abrir uma conta especial que não esta sujeita à fiscalização e controle habitual isso foi usado para segurar o dinheiro da compra. Entre 1944 e o tempo que ele se desligou do Departamento de Confiança Combinada em 1947, Groves depositou um total de US$37,5 milhões de dólares na conta do departamento.^[67]

Groves apreciou no início a pesquisa atômica britânica e as contribuições dos cientistas britânicos para o Projeto Manhattan, mas afirmou que os Estados Unidos teriam conseguido sem eles. Se ele estava ou não correto, a participação da guerra dos britânicos foi crucial para o sucesso do programa de armas nucleares independente do Reino Unido depois da guerra, quando a Lei McMahon de 1946 encerrou temporariamente a cooperação nuclear americana.^[56]

Locais do projeto |

A seleção dos locais mais importantes para o Projeto Manhattan dos Estados Unidos e Canadá. Clique no local para obter mais informações.

Oak Ridge |

Mudança de turno na instalação de enriquecimento urânio Y-12 em Oak Ridge. Em maio de 1945, 82 000 pessoas foram empregadas no Clinton Engineer Works.^[68]

Um dia depois, ele assumiu o projeto, Groves pegou um trem para Tennessee com o coronel Marshall para inspecionar o local proposto lá, e Groves ficou impressionado.^[69][70] Em 29 de setembro de 1942, Subsecretário de Guerra Robert P. Patterson autorizou o Corpo de Engenheiros a adquirir compulsoriamente 23 000 ha de terra, a um custo de US$3,5 milhões. Um adicional de 1 200 ha foi posteriormente adquirido. Cerca de mil famílias foram afetadas pela ordem de despejo, que entrou em vigor em 7 de outubro.^[71] Os protestos, apelos legais, e uma investigação do Congresso em 1943 foram sem sucesso.^[72] Em meados de novembro U.S. Marshals foram avisados para desocupar uma fazenda e desbloquear as portas onde os empreiteiros de construção estavam trancados.^[73] Algumas famílias foram notificadas com apenas duas semanas para desocupar fazendas que tinham sido seus lares por gerações;^[74] outros haviam se estabelecido lá depois de serem despejadas para dar lugar ao Parque Nacional das Grandes Montanhas Fumegantes na década de 1920 ou a Barragem Norris na década de 1930.^[72] O custo final de aquisição de terras na região, o que não foi concluído até março de 1945, foi de apenas cerca de US$2,6 milhões, cerca de US$110 dólares por hectare.^[75] Quando apresentado como proclamação pública Número Dois, que declarou Oak Ridge uma área de exclusão total que ninguém poderia entrar sem permissão militar, o governador do Tennessee, Prentice Cooper, com raiva rasgou o documento.^[76]

Inicialmente conhecida como a Faixa de Demolição Kingston, o local foi rebatizado oficialmente como Clinton Engineer Works (CEW) no início de 1943.^[77] Para permitir Stone & Webster concentrar nas instalações de produção, uma comunidade residencial para 13.000 foi projetado e construído pela empresa de arquitetura e engenharia Skidmore, Owings and Merrill. A comunidade foi localizada nas encostas de Black Oak Ridge, a partir do qual a nova cidade de Oak Ridge tem o seu nome.^[78] A presença do exército em Oak Ridge aumentou em agosto de 1943, quando Nichols substituiu Marshall como chefe da Engenheira do Distrito Manhattan. Uma de suas primeiras tarefas foi movimentar a sede do distrito de Oak Ridge, embora o nome do distrito não se alterou.^[79] Em setembro de 1943, as instalações da administração da comunidade foram terceirizadas para a Turner Construction Company através de uma subsidiária conhecida como a Roane-Anderson Company nos condados Anderson e Roane, nos quais Oak Ridge foi localizado.^[80] A população de Oak Ridge logo se expandiu muito além dos planos iniciais, e atingiu um pico de 75 000 em maio de 1945, época em que 82 000 pessoas foram empregadas no Clinton Engineer Works,^[68] e 10 000 pelo Roane-Anderson.^[80]

Los Alamos |

A ideia da localização do Projeto Y em Oak Ridge foi considerada, mas no final ficou decidido que ele deveria estar em um local remoto. Por recomendação de Oppenheimer, a busca por um local adequado foi reduzida até as proximidades de Albuquerque, Novo México, onde Oppenheimer era dono de uma fazenda. Em outubro de 1942, o major John H. Dudley do Projeto Manhattan foi enviado para o levantamento da área, e ele recomendou um local perto de Jemez Springs, Novo México.^[81] Em 16 de novembro, Oppenheimer, Groves, Dudley e outros visitaram o local. Oppenheimer temia que as altos penhascos que cercam o local fariam com que os trabalhadores se sentissem claustrofóbicos, enquanto que os engenheiros estavam preocupados com a possibilidade de enchentes. O grupo, em seguida, seguiu em frente para as imediações de Los Alamos Ranch School. Oppenheimer ficou impressionado e expressou uma forte preferência para o local, citando a sua beleza natural e vistas das Montanhas Sangre de Cristo, que, esperava-se, iria inspirar aqueles que trabalham no projeto.^[82][83] Os engenheiros estavam preocupados com a pobre estrada de acesso, e se o abastecimento de água seria suficiente, mas por outro lado sentiram que era ideal.^[84]

Físicos do Distrito Manhattan num colóquio em Los Alamos em 1946. Na linha de frente estão (da esquerda para direita) Norris Bradbury, John Manley, Enrico Fermi and J. M. B. Kellogg. Robert Oppenheimer, de paletó escuro, está trás de Manley; à esquerda de Oppenheimer está Richard Feynman.

Patterson aprovou a aquisição do terreno em 25 de novembro de 1942, autorizando US$440 000 para a compra do terreno de 22 000 ha, mas todos os 3 600 ha dos quais já eram de propriedade do governo federal.^[85]Secretário da Agricultura Claude R. Wickard concedeu o uso de 18 300 ha das terras do Serviço Florestal para o Departamento de Guerra "por quanto tempo a necessidade militar continuasse".^[86] A necessidade de terras para uma nova estrada, e mais tarde para uma passagem de uma linha de energia de 40 km, posteriormente levou à compra de terras em tempo de guerra para 18 509 ha, mas apenas US$414 971 foram gastos.^[85] A construção foi contratada pela M. M. Sundt Company de Tucson, Arizona, com Willard C. Kruger and Associates de Santa Fé, Novo México, como arquiteto e engenheiro. O trabalho começou em dezembro de 1942. Groves inicialmente destinou US$300 000 para a construção, com a data de conclusão planejada para 15 de março de 1943. Logo ficou claro que o alcance do Projeto Y foi maior que o esperado, e pelo tempo de Sundt terminou em 30 de novembro de 1943, mais de US$7 milhões haviam sido gastos.^[87]

Por causa do segredo, Los Alamos era referida como "Site Y" (local Y) ou "the Hill" (a colina).^[88] Certidões de nascimento dos bebês nascidos em Los Alamos durante a guerra, seu local de nascimento foi listado como PO Box 1663 em Santa Fé.^[89] Inicialmente Los Alamos era para ter sido um laboratório militar com Oppenheimer e outros pesquisadores comissionados para o exército. Oppenheimer foi tão longe a ponto de ordenar a si mesmo um uniforme de tenente-coronel, mas dois físicos fundamentais, Robert Bacher e Isidor Isaac Rabi, rejeitaram a ideia. Conant, Groves e Oppenheimer, em seguida, conceberam um comprometimento em que o laboratório seria operado pela Universidade da Califórnia, sob contrato com o Departamento de Guerra.^[90]

Argonne |

O conselho do exército OSRD em 25 de junho de 1942 decidiu construir uma planta piloto para produção de plutônio em Red Gate Woods, ao sudoeste de Chicago. Em julho, Nichols arranjou um contrato de arrendamento de 415 ha na reserva florestal do distrito do Condado de Cook, e o capitão James F. Grafton foi nomeado engenheiro da área de Chicago. Logo se tornou evidente que a escala de operações era muito grande para a área, e decidiu-se construir a usina em Oak Ridge, e manter um centro de pesquisa e testes em Chicago.^[91][92]

Atrasos no estabelecimento da fábrica em Red Gate Woods, liderada por Compton e autorizou o Laboratório Metalúrgico para a construção do primeiro reator nuclear sob as arquibancadas do Amos Alonzo Stagg Field da Universidade de Chicago. O reator necessário uma quantidade enorme de blocos de grafite e pastilhas de urânio. No momento, não havia uma fonte limitada de urânio puro. Frank Spedding da Universidade Estadual de Iowa foram capazes de produzir apenas duas toneladas curtas de urânio puro. Outras três toneladas curtas de urânio metálico foi fornecido pela fábrica de lâmpadas Westinghouse, que foi produzido às pressas com processo improvisado. Um grande balão quadrado foi construído pela Goodyear Tire para envolver o reator.^[93][94] Em 2 de dezembro de 1942, uma equipe liderada por Enrico Fermi iniciou a primeira reação nuclear em cadeia auto-sustentável artificial^{[nota 2]} em um reator experimental conhecido como Chicago Pile-1.^[96] O ponto no qual a reação torna-se auto-sustentável tornou-se conhecido como "acontecimento crítico". Compton relatou o sucesso para Conant em Washington, D.C., por um telefonema codificado, dizendo: "O navegador italiano [Fermi] acaba de desembarcar no novo mundo."^{[97][nota 3]}

Em janeiro de 1943, o sucessor de Grafton, major Arthur V. Peterson, ordenou Chicago Pile-1 a ser desmontado e remontado no Red Gate Woods, como ele considerava a operação de um reator como muito perigoso para uma área densamente povoada.^[98] Após a guerra, as operações que permaneceram em Red Gate Woods mudou-se para o novo Laboratório Nacional de Argonne cerca de 9,7 km de distância.^[92]

Hanford |

Em dezembro de 1942, havia a preocupação de que até mesmo Oak Ridge estava muito perto de um grande centro populacional (Knoxville), no caso improvável de um grande acidente nuclear. Groves recrutou a DuPont em novembro de 1942 para ser o contratante principal para a construção do complexo de produção de plutônio. À DuPont foi oferecido a um custo padrão, além de contrato de taxa fixa, mas o presidente da empresa, Walter S. Carpenter, Jr., não queria nenhum lucro de qualquer espécie, e pediu que o contrato proposto fosse alterado para excluir explicitamente à empresa adquirir qualquer direitos de patente. Esta proposta foi aceita, mas por razões legais foi aprovada uma taxa nominal de um dólar acima. Depois da guerra, a DuPont pediu para ser liberada do contrato inicial, e teve que voltar a 33 centavos.^[99]

Trabalhadores de Hanford recebendo os seus cheques de pagamento no escritório da Western Union.

A DuPont recomendou que o local fosse localizado distante da unidade de produção de urânio existente em Oak Ridge.^[100] Em dezembro de 1942, Groves despachou o coronel Franklin Matthias e engenheiros da DuPont para explorar potenciais locais. Matias relatou que Hanford Site local perto de Richland, Washington, era "ideal em praticamente todos os aspectos". Era isolada e perto do rio Columbia, o que pode fornecer água suficiente para resfriar os reatores que produziam plutônio. Groves visitou o local em janeiro e estabeleceu o Hanford Engineer Works (HEW), codinome "Local W".^[101]

O subsecretário Patterson deu sua aprovação em 9 de fevereiro, destinou US$5 milhões para a aquisição de 16 000 ha de terra na área. O governo federal realocou cerca de 1 500 moradores de White Bluffs e Hanford, e povoações próximas, bem como os Wanapum e outras tribos que utilizam a área. A disputa surgiu com os agricultores sobre a compensação para as plantações, que já haviam sido plantadas antes de que os terrenos fossem adquiridos. Sempre que o cronograma permitia, o exército permitia que as plantações fossem colhidas, mas isso nem sempre era possível.^[101] O processo de aquisição de terras arrastou-se e não foi concluída antes do final do Projeto Manhattan, em dezembro de 1946.^[102]

A disputa não atrasou os trabalhos. Embora o progresso no projeto do reator em Metallurgical Laboratory and DuPont não estava suficientemente avançada para prever com precisão o alcance do projeto, iniciou-se em abril de 1943 nas instalações para cerca de 25 000 trabalhadores, metade dos quais eram esperados para viver no local. Em julho de 1944, cerca de 1 200 edifícios foram erguidos e cerca de 51 000 pessoas viviam no campo da construção. Como engenheiro da área, Matthias exercia controle total do local.^[103] No seu auge, o campo de construção foi a terceira cidade mais populosa do estado de Washington.^[104] Hanford operava uma frota de mais de 900 ônibus, mais do que a cidade de Chicago.^[105] Como Los Alamos e Oak Ridge, Richland era um condomínio fechado com acesso restrito, mas mais parecia uma típica cidade próspera americana em tempos de guerra: o perfil militar era menor, e os elementos de segurança física, como cercas altas, torres e cães de guarda foram menos evidentes.^[106]

Locais do Canadá |

Colúmbia Britânica |

Cominco produziram hidrogênio eletrolítico em Trail, Colúmbia Britânica, desde 1930. Urey sugeriu em 1941 que poderia produzir água pesada. Para a fábrica US$10 milhões existentes que consiste de 3.215 células consumindo 75 MW de energia hidroelétrica, células de electrólise secundárias foram adicionadas para aumentar a concentração de deutério na água de 2,3% para 99,8%. Para este processo, Hugh Taylor, de Princeton desenvolveu um catalisador de platina-carbono para os primeiros três estágios enquanto Urey desenvolveu um de níquel-cromo uma torre para a quarta fase. O custo final foi de US$2,8 milhões. O governo canadense não saiba oficialmente do projeto até agosto de 1942. Produção de água pesada em Trail começou em janeiro de 1944 e continuou até 1956. Água pesada de Trail foi utilizado para o reator de Argonne, o primeiro reator com água pesada e urânio natural, que foi crítico em 15 de maio de 1944.^[107]

Ontário |

O Chalk River, Ontário, o local foi criado para realojar o esforço aliado do Laboratório de Montreal longe de uma área urbana. A nova comunidade foi construída em Deep River, Ontário, para fornecer residências e instalações para os membros da equipe. O local foi escolhido por sua proximidade com a área de produção industrial de Ontário e Quebec, e da proximidade com uma grande base militar Petawawa. Localizado às margens do rio Ottawa, que tinha acesso à água abundante. O primeiro diretor do novo laboratório foi John Cockcroft, mais tarde substituído por Wilfrid Bennett Lewis. Um reator piloto conhecido como ZEEP (zero-energy experimental pile) tornou-se o primeiro reator canadense, e o primeiro a ser concluído fora dos Estados Unidos, quando foi crítico em setembro de 1945. A maior reator de 10 MW NRX, que foi projetado durante a guerra, foi concluído e foi fundamental em julho de 1947.^[107]

Territórios do Noroeste |

A Mina de Eldorado em Port Radium era uma fonte de minério de urânio para o projeto.^[108]

Locais de água pesada |

Embora os projetos preferenciais da DuPont para os reatores nucleares fossem de hélio resfriado e usando grafite como moderador, DuPont ainda manifestou interesse em usar água pesada como um backup, caso o projeto do reator de grafite fosse inviável por algum motivo. Para este fim, calculou-se que 3 toneladas de água pesada seriam necessárias por mês. Visto que as instalações em Trail, que na época estavam em construção, poderiam produzir 0,51t por mês, capacidade adicional foi necessária. Groves, portanto, autorizou a DuPont a construir instalações de água pesada em Morgantown Ordnance Works, perto de Morgantown, Virgínia Ocidental; no Wabash River Ordnance Works, perto de Dana e Newport, Indiana; e na Alabama Ordnance Works, perto de Childersburg e Sylacauga, Alabama. Embora conhecido como Ordnance Works e pagos por força de contratos do Departamento de Material Bélico, eles foram construídos e operados pelo Corpo de Engenheiros do Exército. As usinas americanas usaram um processo diferente de Trail; água pesada foi extraída por destilação, aproveitando-se do ponto de ebulição ligeiramente maior da água pesada.^[109][110]

Urânio |

Minério |

A mina de urânio Shinkolobwe da UMHK perto de Jadotville nos anos 1940 - forneceu urânio para o Projeto Manhattan e usado na fabricação de bombas atômicas Nagasaki e Hiroshima.

A matéria-prima essencial para o projeto foi o urânio, o qual foi utilizado como combustível para os reatores, com a alimentação que foi transformada em plutónio, e, na sua forma enriquecida, na própria bomba atômica. Havia quatro grandes depósitos conhecidos de urânio em 1940: no Colorado, norte do Canadá, Joachimstal na Checoslováquia, e no Congo Belga.^[111] Todos menos Joachimstal estavam nas mãos dos aliadas. Uma pesquisa em novembro de 1942 determinou que quantidades suficientes de urânio estavam disponíveis para satisfazer os requisitos do projeto.^[112] Nichols organizou com o Departamento de Estado os controles de exportação para ser colocado com o óxido de urânio e a negociação para a compra de 1 200 t de minério de urânio do Congo Belga que estavam sendo armazenados em um depósito em Staten Island. Ele negociou com a Eldorado Gold Mines para a compra de minério de sua mina em Port Hope, Ontário, e a sua transferência em lotes de 100 toneladas. O governo canadense, posteriormente, comprou as ações da empresa até que adquiriu uma participação de controle.^[113]

A mais rica fonte de minério foi a mina Shinkolobwe no Congo Belga, mas foi inundada e fechada. Nichols tentou em vão negociar a sua reabertura com Edgar Sengier, o diretor da empresa proprietária da mina, Union Minière du Haut Katanga (UMHK).^[114] A questão foi retomada pelo Comitê de Política Combinada. 30% das ações da UMHK eram controladas por interesses britânicos, os britânicos assumiram a liderança nas negociações. Sir John Anderson e o embaixador John Gilbert Winant elaboraram um acordo com Sengier e o governo belga em maio de 1944 para a mina ser reaberta e 1.750 t de minério serem fornecidas.^[115] Para evitar a dependência de britânicos e canadenses para o minério, Groves também organizou a compra de estoques de US Vanadium Corporation's em Uravan, Colorado. A mineração de urânio do Colorado rendeu cerca de 810 t de minério.^[116]

Mallinckrodt Incorporated, em St. Louis, Missouri, pegou o minério bruto e dissolveu em ácido nítrico para produzir nitrato de uranilo. Éter foi adicionado, em seguida, um processo de extração líquido-líquido, para separar as impurezas do nitrato de uranilo. Foi depois aquecida para formar trióxido de urânio, que foi reduzida ao dióxido de urânio puro.^[117] Em julho de 1942, Mallinckrodt estava produzindo uma tonelada de óxido altamente puro por dia, mas transformar isso em urânio metálico inicialmente mostrou-se mais difícil para os contratantes da Westinghouse e Metal Hydrides.^[118] A produção era muito lenta e a qualidade era inaceitavelmente baixa. Um ramo especial do Laboratório Metalúrgico foi estabelecido em Iowa State College, em Ames, Iowa, sob Frank Spedding para investigar alternativas, e seu processo de Ames tornou-se disponível em 1943.^[119]

Refino de urânio em Ames
A "bomba" (recipiente sob pressão) contendo iodetos de urânio e metal sacrificial, provavelmente magnésio, sendo baixado em uma fornalha.  Após a reação, o interior de uma bomba revestida com resquícios de escória.  O urânio metálico "biscoito" da reação de redução.

Separação de isótopos |

O urânio natural é composto de 99,3% de urânio-238 e 0,7% de urânio-235, mas apenas o 235 é físsil. A química idêntica do urânio-235 tem que ser fisicamente separada do isótopo mais abundante. Vários métodos foram considerados para o enriquecimento de urânio, a maioria dos quais foi realizado em Oak Ridge.^[120]

A tecnologia mais óbvia, a centrífuga, não conseguiu, mas de separação electromagnética, a difusão gasosa, e as tecnologias de difusão térmica foram todos bem sucedidos e contribuíram para o projeto. Em fevereiro de 1943, Groves surgiu com a ideia de usar a saída de algumas usinas como a entrada para outras.^[121]

Oak Ridge recebeu várias tecnologias de separação de urânio. A usina de separação eletromagnética Y-12 está no canto superior direito. A usinas K-25 e K-27 de difusão gasosa estão no canto inferior esquerdo, perto da usina S-50 de difusão térmica. (A X-10 foi para a produção de plutônio.)

Centrífugas |

O processo de centrifugação foi considerado como o método de separação promissor apenas em abril de 1942.^[122]Jesse Beams tinha desenvolvido esse processo, na Universidade da Virgínia, durante a década de 1930, mas tinha encontrado dificuldades técnicas. O processo exigia altas velocidades de rotação, mas em determinadas velocidades vibrações harmônicas desenvolvidas que ameaçava rasgar a máquina. Era, portanto, necessário para acelerar rapidamente através dessas velocidades. Em 1941, ele começou a trabalhar com hexafluoreto de urânio, conhecido apenas como o composto gasoso de urânio, e foi capaz de separar o urânio-235. Na Universidade de Columbia, Urey teve que investigar o processo de Cohen, e produziu um corpo de teoria matemática que permite criar um aparelho de separação por centrífuga, que Westinghouse se comprometeu a construir.^[123]

Dimensionar uma fábrica de produção apresentou um desafio técnico formidável. Urey e Cohen estimaram que a produção de um quilo de urânio-235 por dia exigiria até 50.000 centrífugas com rotores de 1 metro, ou 10.000 centrífugas com rotores de 4 metros, assumindo que rotores de 4 metros de altura poderiam ser construídos. A perspectiva de manter tantos rotores operando continuamente em alta velocidade parecia difícil,^[124] e quando Beams usou seu aparato experimental, obteve apenas 60% do rendimento previsto, o que indica que mais centrífugas seriam necessárias. Beams, Urey e Cohen, em seguida, começaram a trabalhar em uma série de melhorias que prometeram aumentar a eficiência do processo. No entanto, as falhas frequentes de rotores, eixos e rolamentos em altas velocidades atrasavam o trabalho nas usinas.^[125] Em novembro de 1942 o processo de centrifugação foi abandonado pelo Comitê de Política Militar seguindo uma recomendação de Conant, Nichols e August C. Klein da Stone & Webster.^[126]

Separação electromagnética |

A separação isotópica electromagnética foi desenvolvida por Lawrence no Laboratório de Radiação da Universidade da Califórnia. Este método emprega dispositivos conhecidos como calutron, um híbrido do espectrómetro de massa padrão de laboratório e cíclotron. O nome foi derivado das palavras "Califórnia", "universidade" e "cíclotron".^[127] No processo electromagnético, um campo magnético desvia as partículas carregadas de acordo com a massa.^[128] O processo não era nem cientificamente elegante nem industrialmente eficiente.^[129] Em comparação com uma usina de difusão gasosa ou de um reator nuclear, uma usina de separação electromagnética iria consumir mais materiais raros, exigia mais mão de obra para operar, e custam mais para construir. No entanto, o processo foi aprovado porque foi baseado em uma tecnologia comprovada e, portanto, representava menos riscos. Além disso, ela pode ser construída em várias fases, e atingir rapidamente a capacidade industrial.^[127]

A esteira de rolagem da Alpha I na Y-12.

Marshall e Nichols descobriram que o processo de separação isotópica eletromagnética exigiria 5.000 toneladas de cobre, que estava desesperadamente em falta. No entanto, a prata poderia ser a substituta, numa proporção 11:10. Em 3 de agosto de 1942, Nichols se encontrou com o subsecretário do tesouro Daniel W. Bell e pediu a transferência de 6.000 toneladas de lingotes de prata a partir do West Point Depository. "Jovem", Bell disse a ele, "você pode pensar em prata como toneladas, mas o Tesouro vai sempre pensar da prata em onça-troy!"^[130] Eventualmente, foram utilizados 14.700 toneladas.^[131]

Barras de prata de 1 000 onças-troy (31 kg) foram lançados para dentro dos biletes cilíndricos e levado para Phelps Dodge em Bayway, Nova Jersey, onde foram extrudados em tiras de 15,9 milímetros de espessura, 76 milímetros de largura e 12 m de comprimento. Estes foram enrolados em bobinas magnéticas por Allis-Chalmers em Milwaukee, Wisconsin. Após a guerra, todo o maquinário foi desmontado e limpo e as tábuas do assoalho sob a máquina foram cortados e queimados para recuperar pequenas quantidades de prata. No final, apenas 1/3 600 000 foi perdido.^[131][132] A última prata foi devolvida em maio de 1970.^[133]

Responsável pela concepção e construção da usina de separação electromagnética, que passou a ser chamado Y-12, foi atribuída a Stone & Webster pelo Comitê S-1 em junho de 1942. O projeto chamado por cinco unidades de processamento de primeira fase, conhecida como esteira de rolagem Alpha, e duas unidades de processamento final, conhecidas como esteiras de rolagem Beta. Em setembro de 1943 Groves autorizou a construção de mais quatro esteiras de rolagem, conhecida como Alpha II. A construção começou em fevereiro de 1943.^[134]

Quando a usina entrou em operação para testar a cronograma em outubro, os tanques de vácuo de 14 toneladas saiu do alinhamento por causa do poder dos ímãs, e teve que ser fixado de forma mais segura. Um problema mais grave surgiu quando as bobinas magnéticas iniciou o curto-circuito. Em dezembro, Groves ordenou um ímã a ser arrombado, e punhados de ferrugem foram encontrados no interior. Groves, em seguida, ordenou a demolição das esteiras de rolagem e os ímãs enviados de volta para a fábrica para limpeza. Uma fábrica de decapagem foi estabelecida no local para limpeza do tubos e acessórios.^[129] A segunda Alpha I não estava operacional até o final de janeiro de 1944, o primeiro Beta e o primeiro e terceiro Alpha I entrou em serviço em março, e o quarto Alpha I estava operacional em abril. A quarta esteiras de rolagem Alpha II foi concluída entre julho e outubro de 1944.^[135]

Operadoras em seus painéis de controle de calutron na Y-12. Gladys Owens, a mulher sentada em primeiro plano, não sabia no que ela tinha se envolvido até ver esta foto em um passeio público na instalação 50 anos mais tarde.^[136]

Tennessee Eastman foi contratada para gerenciar Y-12 sobre o custo habitual mais taxa base fixa, com uma taxa de US$22 500 por mês, mais US$7 500 por esteira de rolagem para as primeiras sete esteiras de rolagem e US$4 000 por esteira de rolagem adicional.^[137] Os calutrons foram inicialmente operados por cientistas de Berkeley para remover erros e alcançar uma taxa de funcionamento razoável. Eles foram, então, entregues a operadoras treinadas da Tennessee Eastman que tinham apenas o ensino médio. Nichols comparou os dados de produção da unidade, e apontou a Lawrence que as jovens operadoras "caipiras" tinham desempenho superior de seus PhDs. Eles concordaram em uma corrida de produção e Lawrence perdeu, o impulso moral para os trabalhadores e supervisores da Tennessee Eastman. As meninas foram "treinadas como soldados para não raciocinar o por quê", enquanto "os cientistas não poderiam abster-se de demorada investigação da causa de até mesmo pequenas oscilações dos mostradores."^[138]

Y-12 inicialmente enriqueceu o urânio-235 conteúdo para entre 13% e 15%, e enviados os primeiros cem gramas deste para Los Alamos março de 1944. Apenas uma parte em 5 825 da ração de urânio emergiu como produto final. Grande parte do resto estava espalhado sobre os equipamentos no processo. Esforços de recuperação extenuantes ajudaram a elevar a produção para 10% da ração de urânio-235 em janeiro de 1945. Em fevereiro, a esteira de rolagem Alpha começou a receber ração levemente enriquecida (1,4%), a partir da nova usina S-50 de difusão térmica. No mês seguinte, foi ainda maior (5%), ração a partir da usina K-25 de difusão gasosa. Em abril, K-25 estava produzindo urânio suficientemente enriquecido para alimentar diretamente as esteiras de rolagem Beta.^[139]

Difusão gasosa |

O mais promissor, mas também o mais difícil, método de separação de isótopos era a difusão gasosa. A lei de Graham de que a taxa de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada da sua massa molecular, assim, uma caixa contendo uma membrana semi-permeável e uma mistura de dois gases, as moléculas mais leves vão passar para fora do recipiente mais rapidamente do que as moléculas mais pesadas. O gás que sai do recipiente é ligeiramente enriquecida em moléculas mais leves, ao passo que o gás residual é pouco empobrecido. A ideia era de que tais caixas poderiam ser formadas numa cascata de bombeamento e de membranas, com cada uma das fases sucessivas que contêm uma mistura ligeiramente mais enriquecida. A pesquisa sobre o processo foi realizado na Universidade de Columbia por um grupo que incluía Harold Urey, Karl P. Cohen e John R. Dunning.^[140]

Fábrica K-25 em Oak Ridge.

Em novembro de 1942, o Comitê de Política Militar aprovou a construção de uma usina de difusão gasosa de 600 estágios.^[141] Em 14 de dezembro, M. W. Kellogg aceitou uma oferta para construir a usina, que recebeu o codinome K-25. Um contrato de custo mais taxa fixa foi negociada, eventualmente, totalizando US$2,5 milhões. A entidade empresarial separada chamada Kellex foi criada para o projeto, liderado por Percival C. Keith, um dos vice-presidentes da Kellogg.^[142] O processo enfrentou dificuldades técnicas formidáveis. O gás hexafluoreto de urânio altamente corrosivo teria de ser usado, como um substituto que podia ser encontrado, e os motores e bombas teriam que ser apertados e fechados sob vácuo no gás inerte. O maior problema é o desenho da barreira, o que tem que ser forte, poroso e resistente à corrosão por hexafluoreto de urânio. A melhor escolha para este parecia ser níquel. Edward Adler e Edward Norris criou uma barreira de malha de níquel galvanizado. A planta-piloto de seis estágios foi construída na Universidade de Columbia para testar o processo, mas o protótipo de Norris-Adler provou ser muito frágil. Uma barreira rival foi desenvolvida a partir de níquel pulverizado por Kellex, Bell Telephone Laboratories e a Bakelite Corporation. Em janeiro de 1944, Groves ordenou que a barreira de Kellex para ser produzida.^[143][144]

Projeto de Kellex para K-25 pediu um prédio de quatro andares 800 m de estrutura longa em forma de U, contendo 54 prédios contíguos. Estes foram divididos em nove seções. Dentro destas células eram de seis fases. As células podem ser operadas de forma independente, ou consecutivamente numa seção. Similarmente, as seções podem ser operadas separadamente ou como parte de uma única cascata. Começou a ser construída, marcando o local de 2.0 km² em maio de 1943. Trabalho sobre o edifício principal começou em outubro de 1943, e a planta-piloto de seis estágios estava pronta para a operação em 17 de abril de 1944. Em 1945, Groves cancelou os estágios superiores da usina, dirigidos pela Kellex em vez disso designou e construir uma unidade de alimentação lateral de 540 estágios, que ficou conhecida como K-27. Kellex transferiu a última unidade do contratante operacional, Union Carbide and Carbon, em 11 de setembro de 1945. O custo total, incluindo a usina K-27 concluída após a guerra, chegou a US$480 milhões.^[145]

A unidade de produção iniciou a operação em fevereiro de 1945, e depois como cascata, a qualidade do produto aumentou. Em abril de 1945, K-25 tinham atingido um enriquecimento de 1,1% e a saída da unidade de difusão térmica S-50 começou a ser utilizado como ração. Alguns produtos produzidos no mês seguinte chegou a quase 7% de enriquecimento. Em agosto, o último dos 2.892 estágios começou a operar. K-25 e K-27 alcançaram todo o seu potencial no período pós-guerra, quando eclipsou as demais usinas de produção e tornaram-se os protótipos para uma nova geração de usinas.^[146]

Difusão térmica |

Ver artigo principal: S-50 (Projeto Manhattan)

O processo de difusão térmica foi baseada na teoria de Sydney Chapman e David Enskog, o que explica que, quando uma mistura gasosa passa através de um gradiente térmico, a mais pesada tende a concentrar-se na extremidade fria o acendedor e uma na extremidade quente. Uma vez que os gases quentes tendem a aumentar e os frios tende a diminuir, isto pode ser usado como um meio de separação isotópica. Este processo foi demonstrado pela primeira vez por H. Clusius e G. Dickel na Alemanha, em 1938.^[147] Ele foi desenvolvido por cientistas da Marinha dos Estados Unidos, mas não foi uma das tecnologias de enriquecimento inicialmente selecionadas para uso no Projeto Manhattan.^[148]

A S-50 é a usina do prédio escuro no canto superior esquerdo por trás da usina de Oak Ridge (com chaminés).

A Laboratório de Pesquisa Naval continuou a pesquisa sob a direção de Philip Abelson, mas houve muito pouco contato com o Projeto Manhattan, até abril de 1944, quando o capitão William Sterling Parsons, o oficial naval que estava no comando do desenvolvimento de material bélico em Los Alamos, trouxe notícias do Oppenheimer sobre progressos encorajadores em experimentos da Marinha na difusão térmica. Oppenheimer escreveu a Groves, sugerindo que a produção de uma unidade de difusão térmica pode ser introduzida na Y-12. Groves criou uma comissão composta por Warren Lewis, Eger Murphree e Richard Tolman para investigar a ideia, e estima-se que uma usina de difusão térmica custando US$3,5 milhões poderia enriquecer 50 kg de urânio por semana para quase 0,9% de urânio-235. Groves aprovou sua construção em 24 de junho de 1944.^[149]

Groves contratou a H. K. Ferguson Company de Cleveland, Ohio, para construir a usina de difusão térmica, que foi designada como S-50. Groves aconselhou, Karl Cohen e W. I. Thompson da Standard Oil,^[150] estimou que seriam necessários seis meses para construir. Groves deu a Ferguson apenas quatro. Projeto para a instalação de 2.142 de 48 metros de altura colunas de 15 m difusão organizados em 21 suportes de produção. Dentro de cada coluna havia três tubos concêntricos. Vapor, obtido a partir da vizinha central eléctrica K-25 a uma pressão de 100 libras por polegada quadrada (690 kPa) e à temperatura de 285 °C, fluindo para baixo através de um tubo de 32 mm com interior de níquel, enquanto a água a 68 °C fluía para cima através do tubo de ferro externo. Separação isotópica ocorrida no gás hexafluoreto de urânio entre o níquel e tubos de cobre.^[151]

O trabalho começou em 9 de julho de 1944, a S-50 entrou em operação parcialmente em setembro. Ferguson operava a usina através de uma subsidiária conhecida como Fercleve. A usina produzia apenas 4,8 kg de 0,852% de urânio-235, em outubro. Vazamentos de produção limitada e desligamentos forçados durante os meses seguintes, mas em junho de 1945, produziu 5,770 kg.^[152] Em março de 1945, todos os 21 suportes de produção estavam operando. Inicialmente, a produção da S-50 foi alimentada pela Y-12, mas a partir de março de 1945 os três processos de enriquecimento foram executados em série. S-50 se tornou a primeira fase, o enriquecimento de 0,71% para 0,89%. Este material foi alimentado no processo de difusão gasosa para a usina K-25, o que produziu um produto enriquecido em cerca de 23%. Este foi, por sua vez, introduzido na Y-12,^[153] que impulsionou a cerca de 89%, suficiente para armas nucleares.^[154]

Design do tipo da arma |

Ver artigo principal: Little Boy

Bomba nuclear Little Boy.

Cerca de 50 quilos de urânio enriquecido a 89% de urânio-235 foram entregues a Los Alamos até julho de 1945.^[154] Isto foi usado para criar uma bomba balística de fissão. Funciona por montagem mecânica de uma massa crítica de duas massas subcríticas de urânio-235: uma "bala" e um "alvo". Quando eles colidem, o polônio-berílio iniciador de nêutrons modulado iria produzir uma explosão de nêutrons, que iria iniciar uma reação em cadeia no urânio-235.^[155] A configuração da massa crítica determina quanto do material físsil reage no intervalo entre a montagem e dispersão e, portanto, o rendimento da bomba explosiva. Mesmo 1% de fissão do material que resultaria numa bomba funcional, igual a milhares de toneladas de explosivos potentes. Uma má configuração, ou a montagem lenta iria libertar energia suficiente para dispersar rapidamente a massa crítica, e o rendimento seria muito reduzido, o que equivale apenas a algumas toneladas de explosivos potentes.^[156] O projeto da bomba foi conhecido por ser ineficiente e propenso a descarga acidental.^[157]

O esforço de desenvolvimento da arma modelo foi realizado em Los Alamos por Parsons' O Division. O grupo do tenente-comandante A. Francis Birch terminou o projeto, que se tornou Little Boy, em fevereiro de 1945.^[158] Não havia urânio enriquecido disponível para um teste. Little Boy usou todo os 89% do urânio-235 enriquecido, juntamente com outros cerca de 50% enriquecido, com uma média de 85% de enriquecimento.^[154] O método da arma foi considerada tão segura de trabalhar que nenhum teste foi considerado necessário, apesar de um extenso programa de testes de laboratório foi realizado para certificar-se as hipóteses fundamentais estavam corretas.^[159]

Plutônio |

A segunda linha de desenvolvimento prosseguida pelo Projeto Manhattan usava o elemento físsil plutônio. Embora pequenas quantidades de plutónio existem na natureza, a melhor maneira de obter grandes quantidades do elemento é em um reator nuclear, em que o urânio natural é bombardeado com nêutrons. O urânio-238 é transmutado em urânio-239, que decai rapidamente, pela primeira vez para neptúnio-239 e, em seguida, em plutônio-239.^[160] Apenas uma pequena quantidade do urânio-238 irá ser transformada, de modo que o plutônio deve ser separado quimicamente a partir do restante do urânio, a partir de quaisquer impurezas iniciais, e a partir de produtos de fissão.^[160]

Reator de Grafite X-10 |

Trabalhadores carregando barras de urânio para o Reator de Grafite X-10.

Em março de 1943, a DuPont começou a construção de uma usina de plutônio de 0,5 km² em Oak Ridge. Concebido como uma instalação piloto para as instalações de produção maiores em Hanford, que incluía o ar-refrigerado do Reator de Grafite X-10, uma usina de separação química, e instalações de suporte. Por causa da decisão subsequente de construir reatores refrigerados a água em Hanford, apenas a usina de separação química funcionou.^[161] O reator de grafite X-10 consistiu de um enorme bloco de grafite de 7,3 m de comprimento, de cada lado, pesando cerca de 1,500 t, rodeado por 2,1 m de concreto de alta densidade como um escudo de radiação.^[161]

A maior dificuldade foi encontrada com as barras de urânio produzidas pela Mallinckrodt e Metal Hydrides. Estes tinham de alguma forma a ser revestidos em alumínio para evitar a corrosão e a evacuação dos produtos de fissão no sistema de refrigeração. A Grasselli Chemical Company tentou desenvolver um processo de imersão quente, sem sucesso. Enquanto isso Alcoa tentou enlatamento. Um novo processo para a soldagem de fluxo-inferior foi desenvolvido, e 97% dos recipientes de passar por um teste padrão de vácuo, mas os testes de alta temperatura indicaram uma taxa de mais de 50% de falha. No entanto, a produção começou em junho de 1943. O Laboratório Metalúrgico, eventualmente, desenvolveu uma técnica de soldagem melhorada com a ajuda da General Electric, que foi incorporada no processo de produção em outubro de 1943.^[162]

Observado por Fermi e Compton, o reator de grafite X-10 foi crítico em 4 de novembro de 1943, com cerca de 30 t de urânio. Uma semana mais tarde, a carga foi aumentada para 37 t, aumentando a sua geração de energia a 500 kW, e até ao final do mês, os primeiros 500 miligramas (0,018 oz) de plutônio foi criado.^[163] Modificações ao longo do tempo elevou a potência a 4.000 kW, em julho de 1944. X-10 funcionou como uma fábrica de produção até janeiro de 1945, quando foi entregue a atividades de pesquisa.^[164]

Reatores de Hanford |

Apesar de um design escolhido para o reator de Oak Ridge, para facilitar a construção rápida, foi reconhecido que este seria impraticável para os reatores de produção maiores. Projetos iniciais por parte do Laboratório de Metalúrgica e da DuPont, hélio usado para refrigeração, antes que determinaram que um reator de refrigerado a água seria mais simples, mais barato e mais rápido para construir.^[165] O projeto não se tornou disponível até 4 de outubro de 1943; entretanto, Matthias concentrou-se em melhorar Hanford, erguendo acomodações, melhorando as estradas, a construção de uma linha de ferroviária, e modernização das linhas de energia elétrica, água e telefone.^[166]

Vista aérea do local do Reator B, junho de 1944.

Como em Oak Ridge, a maior dificuldade foi encontrar o local para as balas de urânio, que teve início em Hanford março de 1944. Eles foram decapadas para remover a sujeira e as impurezas, mergulhado em bronze fundido, estanho e ligas de alumínio-silício, prensadas com prensas hidráulicas, e então tapadas utilizando soldagem a arco sob uma atmosfera de árgon. Finalmente, elas foram submetidas a uma série de testes para detectar buracos ou soldagens defeituosas. Lamentavelmente, a maior parte balas de urânio inicialmente falharam nos testes, resultando em uma produção de apenas algumas balas em por dia. Mas o progresso constante foi feito e em junho de 1944 a produção aumentou até o ponto onde parecer balas de urânio suficientes estariam disponíveis para começar o Reator B no cronograma em agosto de 1944.^[167]

O trabalho começou no Reator B, o primeiro dos seis reatores planejados de 250 MW, em 10 de outubro de 1943.^[168] Os complexos do reator foram dadas designações de letras de A a F, com B, D e F em locais escolhidos para ser desenvolvidos pela primeira vez, pois isso maximiza a distância entre os reatores. Eles seriam os únicos construídos durante o Projeto Manhattan.^[169] Cerca de 400 toneladas de aço, 13.300 m³ de concreto, 50.000 blocos de concreto e 71.000 tijolos de concreto foram utilizados para construir o edifício elevado de 37 m.

Construção do próprio reator começou em fevereiro de 1944.^[170] Observado por Compton, Matthias, Crawford Greenewalt da DuPont, Leona Woods e Fermi, o reator foi ligado começando em 13 de setembro de 1944. Ao longo dos próximos dias, os 838 tubos foram carregados quando o reator estava no crítico. Pouco depois da meia-noite em 27 de setembro, os operadores começaram a retirar as hastes de controle para iniciar a produção. No começo tudo parecia bem, mas em torno das 03:00 o nível de energia começou a cair e às 06:30 o reator tinha desligado completamente. A água de refrigeração foi investigada para ver se houve um vazamento ou contaminação. No dia seguinte, o reator começou a subir de novo, só para desligar mais uma vez.^[171][172]

Fermi contactou Chien-Shiung Wu, que identificou a causa do problema como uma contaminação de nêutrons a partir de xénon-135, que tem uma meia-vida de 9.2 horas.^[173] Fermi, Woods, Donald J. Hughes e John Archibald Wheeler, em seguida, calculou-se a seção transversal nuclear de xénon-135, que acabou por ser 30.000 vezes maior do que de urânio.^[174] Felizmente, o engenheiro da DuPont George Graves havia desviado do projeto original do Laboratório Metalúrgico em que o reator tivera 1.500 tubos dispostos em um círculo, e tinha adicionado mais 504 tubos adicionais para preencher os cantos. Os cientistas tinham considerado inicialmente este exagero um desperdício de tempo e dinheiro, mas Fermi percebeu que, carregando todos os 2.004 tubos, o reator poderia alcançar o nível de energia necessário e produzir de forma eficiente plutônio.^[175] Reator D foi iniciado em 17 de dezembro de 1944 e Reator F em 25 de fevereiro de 1945.^[176]

Processo de separação |

Mapa de Hanford Site. Ferrovias flanqueiam as usinas ao norte e ao sul. Reatores são os três quadrados vermelhos setentrionais, ao longo do rio Columbia. As usinas de separação são as menores de dois quadrados vermelhos do sul do grupo dos reatores. O quadrado vermelho inferior é a área 300.

Enquanto isso, os químicos consideraram o problema de como o plutónio pode ser separado a partir do urânio, quando as suas propriedades químicas que não eram conhecidas. Trabalhar com as pequenas quantidades de plutônio disponível no Laboratório Metalúrgico, em 1942, uma equipe sob Charles M. Cooper desenvolveu um processo de fluoreto de lantânio para a separação de urânio e plutônio, que foi escolhido para a usina de separação piloto. O segundo processo de separação, o processo de fosfato de bismuto, foi posteriormente desenvolvido por Seaborg e Stanly G. Thomson.^[177] Este processo funcionou alternando plutônio entre as suas +4 e +6 estados de oxidação em soluções de fosfato de bismuto. No primeiro estado, o plutônio foi precipitado; no segundo, ele permaneceu em solução e os demais produtos foram precipitados.^[178]

Greenewalt favoreceu o processo de fosfato de bismuto, devido à natureza corrosiva do fluoreto de lantânio, e foi selecionado para as instalações de separação de Hanford.^[179] Uma vez que X-10 começou a produzir plutônio, a usina de separação piloto foi posta à prova. O primeiro lote foi processado em 40% de eficiência, mas durante os meses seguintes este foi aumentado para 90%.^[164]

Em Hanford, foi inicialmente dada prioridade às instalações na área 300. Este continha edifícios para materiais de teste, preparação de urânio, e montagem e calibração de instrumentação. Um dos prédios abrigava o equipamento de conservas para as balas de urânio, enquanto outro continha um pequeno reator de teste. Não obstante a prioridade que lhe foi atribuída, o trabalho sobre a área 300 caiu em atrasados devido à natureza única e complexa das instalações de área 300, e a escassez de trabalho e materiais durante a guerra.^[180]

Os primeiros planos de chamada para a construção de duas usinas de separação em cada uma das áreas conhecidas como 200-West e 200-East. Este foi subsequentemente reduzido para dois, as usinas T e U, em 200-West e um, a usina B, a 200-East.^[181] Cada usina de separação consistiu de quatro edifícios: um processo de construção de células ou "canyon" (conhecido como 221), a concentração de um edifício (224), uma construção de purificação (231) e um armazenamento de suporte (213). Os canyons eram cada um de 240 m de comprimento e 20 m de largura. Cada um dos quarenta consistiu de 5,4 m por 4,0 m por 6,1 m de células.^[182]

O trabalho começou em 221-T e 221-U, em janeiro de 1944, com o primeiro concluído em setembro e o último em dezembro. O edifício 221-B seguida em março de 1945. Por causa dos altos níveis de radioatividade envolvidos, todo o trabalho nas usinas de separação teve que ser conduzida por controle remoto usando o circuito fechado de televisão, algo inédito em 1943. A manutenção foi realizada com o auxílio de uma ponte rolante e ferramentas especialmente desenvolvidas. O edifício 224 era menor, porque eles tinham menos material para processar, e era menos radioativo. Os edifícios 224-T e 224-U foram concluídos em 8 de outubro de 1944, e 224-B, seguido em 10 de fevereiro de 1945. Os métodos de purificação que acabaram sendo usados em 231-W ainda eram desconhecidos quando a construção começou em 8 de abril de 1944, mas a instalação foi concluída e os métodos foram selecionados até o final do ano.^[183] Em 5 de fevereiro de 1945, Matthias entregou em mãos a primeira remessa de 80 gramas (2,6 ozt) de 95% de nitrato de plutônio puro para Los Alamos pelo correio em Los Angeles.^[176]

Projeto da arma |

Armas nucleares Thin Man. Fat Man são visíveis no fundo.

Em 1943, os esforços de desenvolvimento foram direcionados para uma arma de fissão balístico com plutônio chamado Thin Man. A pesquisa inicial sobre as propriedades do plutônio foi feita usando cíclotron gerando plutônio-239, que era extremamente puro, mas só poderia ser criado em quantidades muito pequenas. Los Alamos recebeu a primeira amostra do plutônio a partir do reator Clinton X-10 em abril de 1944 e em poucos dias Emilio Segrè descobriu um problema: o plutônio do reator teve uma maior concentração de plutônio-240, resultando em até cinco vezes a taxa de fissão espontânea do plutônio cíclotron.^[184] Seaborg havia previsto corretamente em março de 1943 que o plutônio-239 iria absorver um nêutron e se tornar o plutônio-240.^[185]

Este reator fez plutônio impróprio para uso em uma arma. O plutônio-240 iria começar a reação em cadeia muito rapidamente, causando uma pré detonação que iria libertar energia suficiente para dispersar a massa crítica com uma quantidade mínima de plutônio iria reagir (como a Fizzle). Uma arma mais rápida foi sugerida, mas encontrou-se impraticável. A possibilidade de separar os isótopos foi considerado e rejeitado, como o plutônio-240 é ainda mais difícil de separar do plutônio-239 que o urânio-235 do urânio-238.^[186]

Os trabalhos sobre um método alternativo para o projeto da bomba, conhecido como implosão, tinha começado mais cedo a pedido do físico Seth Neddermeyer. Implosão usava explosivos para destruir uma esfera subcrítica de material físsil para uma forma menor e mais densa. Quando os átomos físseis são embalados aproximos, a taxa de aumento de captura de neutrões, e a massa torna-se uma massa crítica. O metal deve percorrer apenas uma curta distância, de modo que a massa crítica é ser montada em menos tempo do que seria necessário com o método da arma.^[187] 1943 e início de 1944 as investigações de Neddermeyer sobre implosão mostrou promissor, mas também deixou claro que o problema seria muito mais difícil a partir de uma perspectiva teórica e engenharia do que o projeto da arma.^[188] Em setembro de 1943, John von Neumann, que tinha experiência com cargas ocas utilizadas em mísseis perfurantes, argumentou que não só a implosão reduziria o perigo de pré-detonação como a Fizzle, mas tornaria um uso mais eficiente do material físsil.^[189] Ele propôs usar uma configuração esférica em vez de um cilíndrico como Neddermeyer estava trabalhando.^[190]

Bomba nuclear de implosão.

Em julho de 1944, Oppenheimer havia concluído que plutônio não poderia ser usado no projeto da arma, e optou por implosão. O esforço acelerado em um projeto de implosão, codinome Fat Man, começou em agosto de 1944, quando Oppenheimer implementou uma reorganização radical do laboratório de Los Alamos para se concentrar em implosão.^[191] Dois novos grupos foram criados em Los Alamos para desenvolver a arma de implosão, X (de explosivos) divisão liderada por George Kistiakowsky e G (para o dispositivo) divisão sob Robert Bacher.^[192][193] O novo projeto que von Neumann e divisão T (de teórica), principalmente Rudolf Peierls, tinha inventado a lente explosiva utilizada para concentrar a explosão em uma forma esférica utilizando uma combinação de ambos explosivos lentos e rápidos.^[194]

O projeto de lentes que detonam com a forma adequada e com velocidade acabou por ser lenta, difícil e frustrante.^[194] Vários explosivos foram testadas antes de se decidir sobre a composição B como o explosivo rápido e Baratol como o explosivo lento.^[195] O projeto final parecia uma bola de futebol, com 20 lentes hexagonais e 12 pentagonais, cada uma pesando cerca de 36 kg. Introdução a detonação apenas para a direita, confiável e segura, detonadores elétricos, dos quais havia dois para cada lente para a confiabilidade.^[196] Assim, foi decidido usar detonadores de explosivos bridgewire, uma nova invenção desenvolvida em Los Alamos por um grupo liderado por Luis Alvarez. O contrato para a sua produção foi dado a Raytheon.^[197]

Para estudar o comportamento de convergência das ondas de choque, Robert Serber criou o Experimento RaLa, Que usou o radioisótopo de vida curta lantânio-140, uma poderosa fonte de radiação gama. A fonte de raios gama foi colocada no centro de uma esfera metálica cercada pelas lentes explosivas, por sua vez que estavam dentro de uma câmara de ionização. Isto permitiu gravar os raios-X da implosão. As lentes foram projetadas usando principalmente série de testes.^[198] Em sua história do projeto Los Alamos, David Hawkins escreveu: "O experimento RaLa tornou-se o mais importante e o único afetando, o projeto final da bomba".^[199]

Dentro dos explosivos tinha o impulsor de alumínio grosso de 110 mm, que proporcionou uma transição suave entre a baixa densidade relativamente explosiva para a camada seguinte, de 76 mm de espessura com o urânio natural adulterado. Sua principal função era manter a massa crítica em conjunto o maior tempo possível, mas seria reflita além disso nêutrons de volta para o núcleo. Para prevenir uma pré detonação por um nêutron externo, a adulteração foi revestida com uma camada fina de boro.^[196] A polônio-berílio modulado iniciador de nêutrons, conhecido como um "ouriço" porque sua forma se assemelhava a um ouriço-do-mar,^[200] foi desenvolvida pela Monsanto Company para iniciar a reação em cadeia, precisamente no momento certo.^[201] Este trabalho com a química e metalurgia de polônio radioativo foi dirigido por Charles Allen Thomas e ficou conhecido como o Projeto Dayton.^[202] Testes necessários até 500 curies por mês de polônio, Monsanto foi capaz de fazer.^[203] O conjunto todo é envolto em uma bomba de duralumínio dentro de uma caixa para protegê-lo à prova de bala.^[196]

Manipulação remota de uma fonte de curie de lantânio radioativo para o experimento RaLa em Los Alamos.

A tarefa final dos Metalúrgicos foi determinar como moldar plutônio em uma esfera. As dificuldades quando as tentativas aparente passou a medir a densidade do plutônio que deram resultados inconsistentes. Na primeira uma contaminação se acreditava ser a causa, mas foi determinada logo que havia múltiplos formas alotrópicas de plutônio.^[204] A fase α frágil que existe em alterações da temperatura ambiente para a fase β de plástico a temperaturas mais elevadas. Atenção em seguida, deslocado para a fase δ ainda mais maleável que normalmente existe na temperatura de 300 °C a 450 °C. Verificou-se que este era estável à temperatura ambiente quando a liga de alumínio, mas o alumínio emite nêutrons quando bombardeados com partículas alfa, que agravam o problema de pré-ignição. Os metalúrgicos, em seguida, atingido mediante uma liga de plutônio-gálio, que estabilizou a fase δ e poderia ser quente para moldar na forma esférica desejada. Como plutônio se corroe rapidamente, a esfera foi revestido com níquel.^[205]

O trabalho revelou ser perigoso. Até o final da guerra, metade dos químicos experientes e metalúrgicos tiveram que ser removidos do trabalho com plutônio quando inaceitavelmente altos níveis do elemento apareceram através da urina.^[206] Um incêndio pequeno em Los Alamos em janeiro de 1945 levou a um temor de que um incêndio no laboratório de plutônio pode contaminar toda a cidade, e Groves autorizou a construção de uma nova unidade para a química de plutônio e metalurgia, que se tornou conhecida como o DP-local.^[207] A esfera para o primeiro fosso de plutônio foram produzidos e entregues em 2 de julho de 1945. Mais três esferas em 23 de julho e foram entregues três dias depois.^[208]

Trinity |

Ver artigo principal: Experiência Trinity

Devido à complexidade de uma arma de estilo implosão, decidiu-se que, apesar dos restos de matéria físsil, um teste inicial seria necessário. Groves aprovou o teste, sujeito ao material ativo ser recuperado. Consideração, portanto, foi dada a um Fizzle controlado, mas Oppenheimer optou em vez de um teste nuclear em grande escala, de codinome "Trinity".^[209]

Os explosivos do "the gadget" sendo levantados para o topo da torre para a montagem final.

Em março de 1944, o planejamento para o teste foi atribuído a Kenneth Bainbridge, um professor de física na Universidade de Harvard, trabalhando sob Kistiakowsky. Bainbridge selecionou o alcance da explosão perto de Alamogordo Army Airfield como o local para o teste.^[210] Bainbridge trabalhou com o capitão Samuel P. Davalos sobre a construção da Trinity Base Camp e suas instalações, que incluiu quartéis, depósitos e oficinas.^[211]

Groves não gostava da perspectiva de explicar a perda de um bilhão de dólares de plutônio para uma comissão do senado, para um recipiente de contenção cilíndrico codinome "Jumbo" foi construído para recuperar o material ativo, no caso de um fracasso. Medindo 7,6 m de comprimento e 3,7 m de largura, foi fabricado com grandes despesas de 217 t de ferro e aço por Babcock & Wilcox em Barberton, Ohio. Trazido em um vagão de trem especial para um revestimento de Pope, no Novo México, foi transportado nos últimos 40 km até o local de teste em um reboque puxado por dois tratores.^[212] No momento em que chegou, no entanto, a confiança no método da implosão era alto o suficiente, ea disponibilidade de plutônio era suficiente, Oppenheimer decidiu não usá-lo. Em vez disso, ele foi colocado no topo de uma torre de aço a 730 m da arma, como uma medida aproximada da explosão. No final, Jumbo sobreviveu, apesar de sua torre não, acrescentando credibilidade à crença de que o Jumbo teria contido com sucesso uma explosão fracassada.^[213][214]

A explosão do pré-teste foi realizado em 7 de maio de 1945 para calibragem dos instrumentos. A plataforma de teste de madeira foi erguida a 730 m do Ground Zero e empilhadas com 100 t de TNT cravadas com produtos de fissão nuclear na forma de uma bala de urânio irradiado a partir de Hanford, que foi dissolvido e vertida para dentro do tubo de explosivos. Esta explosão foi observada por Oppenheimer e Groves novo vice-comandante, brigadeiro-general Thomas Farrell.^[214][215]

Para o teste atual, a arma, apelidado de "the gadget", foi inçada no topo de uma torre de aço de 30 m, como a detonação em que altura lhe daria uma melhor indicação de como a arma se comportaria quando caísse de um bombardeiro. Detonação no ar maximizava a energia aplicada diretamente para o alvo, e gerou menos consequências nucleares. The gadget foi montada sob a supervisão de Norris Bradbury no nas proximidades do McDonald Ranch House no dia 13 de julho, e precariamente içado até a torre no dia seguinte.^[216] Observadores incluído Bush Chadwick, Conant, Farrell, Fermi, Groves, Lawrence, Oppenheimer e Tolman. Às 05:30 em 16 de julho de 1945, the gadget explodiu com uma energia equivalente a cerca de 20 quilotons de TNT, deixando uma cratera de Trinitite (vidro radioativo) no deserto de 76 m de largura. A onda de choque foi sentida mais de 160 km de distância, e a nuvem de cogumelo chegou a 12,1 km de altura. Foi ouvido tão longe como El Paso, Texas, para Groves publicou uma reportagem de capa de revista sobre a explosão de munição em Alamogordo Field.^[217][218]

Mão de obra |

Em junho de 1944, o Projeto Manhattan empregava cerca de 129.000 trabalhadores, dos quais 84.500 eram trabalhadores da construção civil, 40.500 eram operadores das usinas e 1.800 eram militares. Como a atividade de construção caiu, a força de trabalho caiu para 100.000, mas um ano depois, o número de militares aumentou para 5.600. A demanda de trabalhadores, em especial os trabalhadores altamente qualificados, em concorrência com outros programas vitais em tempos de guerra provou ser muito difícil.^[219] Em 1943, Groves obteve uma prioridade especial temporária para o trabalho da War Manpower Commission. Em março de 1944, tanto o War Production Board e da War Manpower Commission deu o projeto a sua maior prioridade.^[220]

O destacamento Women's Army Corps marchando em Oak Ridge.

Tolman e Conant, na sua função de conselheiros científicos do projeto, elaboraram uma lista de cientistas candidatos e eles tinham sido avaliados por cientistas que já trabalham no projeto. Groves, em seguida, enviou uma carta pessoal ao chefe da sua universidade ou companhia pedindo para que eles sejam liberados para o trabalho de guerra essencial.^[221] Na Universidade de Wisconsin-Madison, Stanisław Ulam deu a uma de suas alunas, Joan Hinton, um exame mais cedo, para que ela pudesse sair para fazer o trabalho de guerra. Algumas semanas mais tarde, Ulam recebeu uma carta de Hans Bethe, convidando-o para participar do projeto.^[222] Conant pessoalmente persuadiu o perito em explosivos George Kistiakowsky para participar do projeto.^[223]

Uma fonte de mão de obra qualificada foi do próprio exército, em particular o Army Specialized Training Program. Em 1943, o MED criou o Special Engineer Detachment (SED), com uma força autorizada de 675. Técnicos e trabalhadores qualificados convocados para o exército foram designados para o SED. Outra fonte era do Women's Army Corps (WAC). Inicialmente destinados a tarefas de escritório de manipulação de materiais classificados, o WAC foram logo para tarefas técnicas e científicas também.^[224] Em 1 de fevereiro de 1945, todos os militares designados para o MED, incluindo todos os destacamentos SED, foram designados para 9812th Technical Service Unit, exceto em Los Alamos, onde os militares além do SED, incluindo o WAC e a Polícia Militar, foram designados para 4817th Service Command Unit.^[225]

Um professor adjunto de radiologia da Escola de Medicina da Universidade de Rochester, Stafford Warren, foi comissionado como um coronel do United States Army Medical Corps, e apontado como chefe da Seção Médica do MED e Groves para conselheiro médico. A missão inicial da Warren foi para a equipes dos hospitais em Oak Ridge, Richland e Los Alamos.^[226] A Seção Médica foi responsável pela pesquisa médica, mas também para os programas de saúde e segurança do MED. Isto apresentou um desafio enorme, porque os trabalhadores foram lidar com uma variedade de produtos químicos tóxicos, usando líquidos e gases perigosos sob altas pressões, trabalhando com altas tensões, e realização de experimentos envolvendo explosivos, para não mencionar os perigos em grande parte desconhecidos apresentados pela radioatividade e na manipulação de materiais físseis.^[227] No entanto, em dezembro de 1945, o Conselho Nacional de Segurança presenteou o Projeto Manhattan com o Prêmio de Honra por Serviços Distintos de Segurança em reconhecimento ao seu histórico de segurança. Entre janeiro de 1943 e junho de 1945, ouve 62 mortes e 3.879 feridos incapacitantes, que era cerca de 62% abaixo da taxa da indústria privada.^[228]

Segredo |

O encorajador outdoor entre o segredo dos trabalhadores de Oak Ridge.

Um artigo de 1945 da revista Life, estimou que antes dos bombardeios de Hiroshima e Nagasaki "provavelmente não mais do que uma dúzia de poucos homens em todo o país sabiam o significado do Projeto Manhattan, e, talvez, apenas uns milhares de outros até mesmo estavam cientes de que o trabalho sobre átomos de estava envolvido." A revista escreveu que os outros mais de 100.000 empregados do projeto "trabalharam como toupeiras no escuro". Advertiu que divulgar segredos do projeto era punível com 10 anos de prisão ou US$10 000 (US$128 000 hoje^[1]) de multa, que viam enormes quantidades de matérias-primas entrar nas fábricas mas sem sair nada, e monitorados "seletores e interruptores por trás de grossas paredes de concreto reações misteriosas assumiam o lugar", sem saber o propósito de seu trabalho.^{[229][230][231][232]}

Não ver ou entender os resultados de suas funções, muitas vezes entediantes com efeitos colaterais, mesmo típicos do trabalho da fábrica, tais como a fumaça das chaminés e da guerra na Europa terminando sem o uso de seu trabalho, causou sérios problemas de moral entre os trabalhadores e causou muitos boatos a se espalhar. Um gerente declarou depois da guerra:^[232]

Bem, não era de que o trabalho era duro... era confuso. Vejam, ninguém sabia o que estava sendo feito em Oak Ridge, nem mesmo eu, e um monte de gente pensou que eles estavam perdendo seu tempo aqui. Coube a mim de explicar aos trabalhadores insatisfeitos que eles estavam fazendo um trabalho muito importante. Quando me chamaram o que eu teria que dizer a eles que era um segredo. Mas eu quase fiquei louco tentando descobrir o que estava acontecendo.^[232]

Outra trabalhadora contou que, trabalhando em uma lavanderia, ela todos os dias segurava "um instrumento especial" para os uniformes e escutava as vezes "um estalo". Ela aprendeu só depois da guerra que ela vinha desempenhando uma importante tarefa de verificação de radiação com um contador Geiger. Para melhorar o moral entre tais trabalhadores Oak Ridge criou um amplo sistema de ligas esportivas intramuros, incluindo 10 equipes de beisebol, 81 equipes de softbol e 26 times de futebol.^[232]

Censura |

A censura voluntária de informações atômicas começou antes do Projeto Manhattan. Após o início da guerra na Europa em 1939, cientistas americanos começaram a evitar publicação de pesquisas militares relacionadas, e em 1940 começaram a pedir aos jornais científicos da Academia Nacional de Ciências para limpar os artigos. William L. Laurence do The New York Times, que escreveu um artigo para o The Saturday Evening Post em setembro de 1940 sobre fissão atômica, mais tarde soube que os funcionários do governo solicitaram aos bibliotecários em todo o país em 1943 para retirar o assunto.^[233] No entanto, o próprio ato de permanecer em silêncio indicou para os soviéticos que havia algo acontecendo, e em abril de 1942, o físico nuclear Georgy Flyorov tinha escrito a Stalin da ausência de artigos sobre a fissão nuclear em jornais americanos; isso ocasionou para a União Soviética o desenvolvimento do seu próprio projeto de bomba atômica.^[234]

O Projeto Manhattan operava sob forte esquema de segurança para evitar que a sua descoberta induzisse as potências do Eixo, especialmente a Alemanha, a acelerar seus projetos nucleares ou realizar operações secretas contra o projeto.^[235] O Gabinete de Censura do governo, pelo contrário, contou com a imprensa para cumprir um código de conduta voluntário para publicações, e o projeto primeiro evitou notificar o gabinete. No início de 1943 os jornais começaram a publicar relatórios de uma grande construção no Tennessee e em Washington, com base em registros públicos, e o gabinete começou a discutir com o projeto a forma de manter o sigilo. Em junho, o Gabinete de Censura solicitou aos jornais e a radiodifusores a evitar discutir sobre "átomo de esmagamento, a energia atômica, a fissão atômica, a divisão atômica, ou a qualquer de seus equivalentes. O uso para fins militares de rádio ou materiais radioativos, água pesada, equipamentos de descarga de alta tensão, cíclotrons". O gabinete também pediu para evitar a discussão de "polônio, urânio, itérbio, háfnio, protactínio, rádio, rênio, tório, deutério"; somente urânio se mostrou sensível, mas foi listada com outros elementos para esconder a sua importância.^[236]

Espiões soviéticos |

Ver artigo principal: Espiões atômicos

A perspectiva de sabotagem sempre esteve presente, e às vezes, quando havia suspeita de falhas no equipamento. Enquanto houve alguns problemas que se acredita ser o resultado de funcionários descuidados ou descontentes, não houve casos confirmados do Eixo instigando sabotagem.^[237] No entanto, em 10 de março de 1945, um balão bomba japonês atingiu uma linha de energia, e o pico de energia resultante fez com que os três reatores em Hanford serem temporariamente desligados.^[238] Com tantas pessoas envolvidas, a segurança era uma tarefa difícil. O destacamento especial Counter Intelligence Corps foi formado para lidar com as questões de segurança do projeto.^[239] Em 1943, ficou claro que a União Soviética estava tentando penetrar no projeto. O tenente-coronel Boris T. Pash, o chefe da Contra Inteligência filial do Comando de Defesa Ocidental, investigou suspeitas de espionagem soviética no Laboratório de Radiação em Berkeley. Oppenheimer informou a Pash que tinha sido abordado por um colega professor em Berkeley, Haakon Chevalier, para passar informações para a União Soviética.^[240]

O espião soviético mais bem sucedido foi Klaus Fuchs, um membro da Missão Britânica que desempenhou um papel importante em Los Alamos.^[241] A revelação de 1950 das atividades de espionagem de Fuchs danificou a cooperação nuclear dos Estados Unidos com o Reino Unido e Canadá.^[242] Posteriormente, outros casos de espionagem foram descobertos, levando à prisão de Harry Gold, David Greenglass e Julius e Ethel Rosenberg.^[243] Outros espiões como George Koval e Theodore Hall permaneceram desconhecidos por décadas.^[244] O valor da espionagem é difícil de quantificar, como o principal constrangimento no projeto da bomba atômica soviética era a falta de minério de urânio. O consenso é que a espionagem economizou aos soviéticos um ou dois anos de trabalho.^[245]

Inteligência estrangeira |

Ver artigo principal: Operação Alsos

Além de desenvolver a bomba atômica, o Projeto Manhattan foi acusado de espionagem sobre o projeto de energia nuclear alemão. Acredita-se que o programa nuclear japonês não era muito avançado, porque o Japão tinha pouco acesso a minério de urânio, mas inicialmente se temia que a Alemanha estava muito perto de desenvolver suas próprias armas. Por iniciativa do Projeto Manhattan, uma campanha de bombardeio e sabotagem foi realizado contra as usinas de água pesada na Noruega ocupada pelos alemães.^[246] Uma pequena missão foi criada, composta em conjunto pelo Gabinete de Inteligência Naval, OSRD, Projeto Manhattan, e a Inteligência do Exército (G-2), para investigar os avanços científicos inimigos. Não estava restrita às pessoas envolvendo armas nucleares.^[247] O Chefe da Inteligência do Exército, major-general George V. Strong, nomeado Boris Pash para comandar a unidade,^[248] que escolheu o codinome "Alsos", uma palavra grega que significa "bosque".^[249]

Soldados aliados desmantelando o reator nuclear experimental alemão em Haigerloch.

A Missão Alsos na Itália questionou a equipe do laboratório de física na Universidade de Roma após a captura da cidade em junho de 1944.^[250] Enquanto isso Pash formou a missão Alsos em conjunto com os britânicos e americanos em Londres, sob o comando do capitão Horace K. Calvert para participar na Operação Overlord.^[251] Groves considerou o risco de que os alemães poderiam tentar atrapalhar o desembarque na Normandia com venenos radioativos eram suficientes para alertar o general Dwight D. Eisenhower e enviar um oficial para informar seu chefe de gabinete, o tenente-general Walter Bedell Smith.^[252] Sob o codinome Operação Peppermint, os equipamentos especiais foram preparados e as equipes de serviço de guerra química foram treinadas para seu uso.^[253]

Seguindo na sequência dos exércitos aliados que avançavam, Pash e Calvert entrevistaram Frédéric Joliot-Curie sobre as atividades dos cientistas alemães. Eles falaram com funcionários da Union Minière du Haut Katanga sobre remessas de urânio para a Alemanha. Eles rastrearam 68 toneladas de minério, na Bélgica e 30 toneladas na França. O interrogatório dos prisioneiros alemães indicaram que o urânio e o tório estavam sendo processados em Oranienburg, a 32 km ao norte de Berlim, assim Groves planejou para que ela seja bombardeada em 15 de março de 1945.^[254]

Uma equipe Alsos foi para Staßfurt na zona de ocupação soviética e recuperou 11 toneladas de minério da WIFO.^[255] Em abril de 1945, Pash, no comando de uma força composta conhecida como T-Force, realizou a Operação Harborage, uma varredura de atrás das linhas inimigas das cidades de Hechingen, Bisingen e Haigerloch que eram o coração do esforço nuclear alemão. T-Force capturou os laboratórios nucleares, documentos, equipamentos e suprimentos, incluindo água pesada e 1.5 toneladas de urânio metálico.^[256][257]

A equipes Alsos capturou os cientistas alemães, incluindo Kurt Diebner, Otto Hahn, Walther Gerlach, Werner Heisenberg e Carl Friedrich von Weizsäcker, que foram levados para a Inglaterra, onde foram internados em Farm Hall, uma casa com escutas em Godmanchester. Após as bombas foram detonadas no Japão, os alemães foram forçados a enfrentar o fato de que os Aliados haviam feito o que eles não puderam.^[258]

Bombardeio de Hiroshima e Nagasaki |

Ver artigo principal: Bombardeamentos de Hiroshima e Nagasaki

Preparativos |

A partir de novembro de 1943, a Comando Material da Aérea Força do Exército em Wright Field, Ohio, iniciou o Silverplate, codinome de uma modificação do B-29 para transportar as bombas. Quedas de teste foram realizadas em Muroc Army Air Field, Califórnia, e Naval Ordnance Test Station at Inyokern, Califórnia.^[259] Groves se reuniu com o chefe das Forças Aéreas do Exército dos Estados Unidos (USAAF), general Henry H. Arnold em março de 1944, para discutir o fornecimento das bombas finais para os seus alvos.^[260] A única aeronave aliada capaz de transportar a Thin Man de 5.2 m de comprimento ou os 1.5 m de largura da Fat Man mas o britânico Avro Lancaster, mas usando avião britânico teria causado dificuldades com a manutenção. Groves esperava que o americano Boeing B-29 Superfortress poderia ser modificado para transportar a Thin Man juntando seus dois compartimentos de bombas juntos.^[261] Arnold prometeu que nenhum esforço será poupado para modificar o B-29 para fazer o trabalho, e designou o major-general Oliver P. Echols como elo de ligação da USAAF para o Projeto Manhattan. Por sua vez, Echols nomeado o coronel Roscoe C. Wilson como seu suplente, e Wilson se tornou a principal contato da USAAF do Projeto Manhattan.^[260] Presidente Roosevelt instruiu Groves que, se as bombas atômicas estavam prontas antes da guerra da Alemanha terminar, ele deve estar pronto para deixá-las sobre a Alemanha.^[262]

Silverplate B-29 Straight Flush. O código da cauda do 444° Grupo de Bombardeio foi pintado por razões de segurança.

O 509° Grupo Composto foi ativado em 17 de dezembro de 1944 em Wendover Army Air Field, Utah, sob o comando do coronel Paul W. Tibbets. Esta base, perto da fronteira com Nevada, recebeu o codinome "Kingman" ou "W-47". O treinamento foi realizado em Wendover e em Batista Army Airfield, Cuba, onde o 393° Esquadrão de Bombardeio praticou voos de longa distância sobre a água, e lançando bombas de abóbora fictícias. Uma unidade especial conhecida como Alberta foi formada em Los Alamos sob o capitão William S. Parsons, como parte do Projeto Manhattan para ajudar na preparação e ao fornecimento das bombas.^[263] Comandante Frederick L. Ashworth de Alberta se reuniu com almirante Chester W. Nimitz em Guam, em fevereiro de 1945, para informá-lo do projeto. Enquanto ele estava lá, Ashworth selecionou North Field no Pacific Island Tinian como base para o 509° Grupo Composto, e no espaço reservado para o grupo e os seus edifícios. O grupo se posicionou lá em julho de 1945.^[264] Farrell chegou a Tinian em 30 de julho, como representante do Projeto Manhattan.^[265]

A maioria dos componentes para a Little Boy deixou São Francisco no cruzador USS Indianapolis em 16 de julho e chegou em Tinian no dia 26 de julho. Quatro dias depois, o navio foi afundado por um submarino japonês. Os demais componentes, que incluiu seis anéis de urânio-235, foram entregues por três C-54 Skymasters do 320° Esquadrão de Transporte de Tropas do 509° Grupo.^[266] Dois Fat Man viajaram para Tinian no especialmente modificado B-29 do 509° Grupo Composto. O primeiro núcleo de plutônio foi em um especial C-54.^[267] A comissão de direcionamento conjunto do Distrito Manhattan e da USAAF foi estabelecido para determinar quais as cidades do Japão devem ser alvos e recomendaram Kokura, Hiroshima, Niigata e Quioto. Neste ponto, o secretário de guerra, Henry L. Stimson interveio, anunciando que ele estaria fazendo a decisão do alvo, e que ele não iria autorizar o bombardeio em Quioto em razão de sua importância histórica e religiosa. Groves, portanto, pediu a Arnold remover Quioto não apenas a partir da lista de alvos nucleares, mas a partir de alvos para bombardeio convencional também.^[268] Um dos substitutos de Quioto foi Nagasaki.^[269]

Bombardeios |

Em maio de 1945, o Comitê Interino foi criado para aconselhar sobre o uso do tempo de guerra e pós-guerra da energia nuclear. O comitê foi presidido por Stimson, com James F. Byrnes, um ex-senador dos Estados Unidos que em breve será o Secretário de Estado, como representante pessoal do presidente Harry S. Truman; Ralph A. Bard, o Subsecretário da Marinha; William L. Clayton, o Secretário de Estado Adjunto; Vannevar Bush; Karl T. Compton; James B. Conant; e George L. Harrison, um assistente para Stimson e presidente da New York Life Insurance Company. O Comitê Interino, em vez estabeleceu um painel científico composto por Arthur Compton, Fermi, Lawrence e Oppenheimer para a aconselhar em assuntos científicos. Em sua apresentação ao Comitê Interino, o painel científico ofereceu seu parecer não apenas sobre os efeitos físicos prováveis de uma bomba atômica, mas seu impacto político e militar provável.^[270]

Na Conferência de Potsdam, na Alemanha, Truman foi informado que o teste Trinity tinha sido bem sucedido. Ele disse a Josef Stalin, líder da União Soviética, que os Estados Unidos tinham uma nova super-arma, sem dar mais detalhes. Esta foi a primeira comunicação oficial à União Soviética sobre a bomba, mas Stalin já sabia sobre isso a partir de espiões.^[271] Com a autorização para usar a bomba contra o Japão já dada, nenhuma alternativa foi considerada após a rejeição japonesa da Declaração de Potsdam.^[272]

Little Boy explode sobre Hiroshima, no Japão, 6 de agosto de 1945 (esquerda);
Fat Man explode sobre Nagasaki, no Japão, 9 de agosto de 1945 (direita).

Em 6 de agosto de 1945, o 393° Esquadrão do bombardeio B-29 Enola Gay, pilotado e comandado por Tibbets, decolou com Parsons como armador e a bordo a Little Boy em seu compartimento de bombas. Hiroshima, um importante depósito do exército e porto de embarque, foi o alvo principal da missão, com Kokura e Nagasaki como alternativas. Com a permissão de Farrell, Parsons completou a montagem da bomba no ar para minimizar os riscos durante a decolagem.^[273] A bomba foi detonada em uma altitude de 530 m, a explosão que mais tarde foi estimada em o equivalente a 13 quilotons de TNT.^[274] Uma área de aproximadamente de 12 km² foram destruídos. As autoridades japonesas determinaram que 69% dos edifícios de Hiroshima foram destruídos e outros 6-7% danificados. Cerca de 70.000 à 80.000 pessoas, ou cerca de 30% da população de Hiroshima, foram mortos imediatamente, e outro 70.000 feridos.^[275]

Na manhã de 9 de agosto de 1945, o B-29 Bockscar, pilotado pelo comandante do 393° Esquadrão de Bombardeio, major Charles W. Sweeney, decolou com um Fat Man a bordo. Desta vez, Ashworth serviu como armador e Kokura era o alvo principal. Sweeney decolou com a arma já armada, mas com a segurança dos plugues de elétrica ainda não plugados. Quando eles chegaram a Kokura, eles encontraram cobertura de nuvens que tinham obscurecido a cidade, proibindo o ataque visual exigido por ordens. Após três voos sobre a cidade, e com o combustível acabando, eles se dirigiram para o alvo secundário, Nagasaki. Ashworth decidiu que uma aproximação de radar seria feita se o alvo estivesse encoberto. Mas uma quebra no último minuto sobre as nuvens ao longo de Nagasaki permitiu uma aproximação visual conforme ordenado. A Fat Man foi lançada ao longo da zona industrial a meio caminho do vale da cidade entre a Mitsubishi Steel e Arms Works no sul e no Mitsubishi-Urakami Ordnance Works no norte. A explosão resultante teve um rendimento de explosão equivalente a 21 quilotons de TNT, aproximadamente o mesmo que a explosão da Trinity, mas foi confinada ao Vale de Urakami, e uma grande parte da cidade foi protegida pelas colinas intervenientes. Cerca de 44% da cidade foi destruída; 35.000 pessoas foram mortas e 60.000 feridos.^[276][277]

Groves deveria ter outra bomba atômica pronta para uso em 19 de agosto, mais três em setembro e mais três em outubro.^[278] Mais dois conjuntos de Fat Man foram preparados. O terceiro núcleo estava programado para sair de Kirtland Field de Tinian no dia 12 de agosto.^[277] Robert Bacher estava em Ice House em Los Alamos, quando ele recebeu a notícia de que os japoneses tinham iniciado as negociações de rendição.^[279] Groves ordenou a suspensão dos embarques. Em 11 de agosto, ele telefonou para Warren com ordens para organizar uma equipe de pesquisa para informar sobre os danos e a radioatividade em Hiroshima e Nagasaki. As equipes equipadas com contadores Geiger portáteis chegaram a Hiroshima em 8 de setembro liderados por Farrell e Warren, com o contra-almirante japonês Masao Tsuzuki, que atuou como tradutor. Eles permaneceram em Hiroshima até 14 de setembro e, em seguida, foram para Nagasaki de 19 de setembro a 8 de outubro.^[280] Esta e outras missões científicas para o Japão iriam fornecer dados científicos e históricos valiosos.^[281]

A necessidade dos bombardeios de Hiroshima e Nagasaki tornou-se um assunto de controvérsia entre os historiadores. Alguns questionaram se uma "diplomacia atômica" não teria atingido os mesmos objetivos e discutido se os bombardeios ou a declaração de guerra dos soviéticos^[282] do Japão havia sido decisiva.^[283]David H. Frisch relata que as propostas alternativas, como uma demonstração técnica de uma explosão atômica para os japoneses, foram distribuídas entre os cientistas, mas no final não foram cuidadosamente analisadas. O relatório de Franck foi o esforço mais notável pressionando uma demonstração, mas foi recusado pelo painel científico do Comitê Interino.^[284] A petição Szilárd, elaborado em julho de 1945 e assinado por dezenas de cientistas que trabalham no Projeto Manhattan, foi uma tentativa tardia de aviso ao Presidente Harry S. Truman sobre a sua responsabilidade em usar tais armas.^[285][286]

Depois da guerra |

Apresentação do Prêmio "E" Exército-Marinha em Los Alamos em 16 de outubro de 1945. De pé, da esquerda para a direita: J. Robert Oppenheimer, não identificado, não identificado, Kenneth Nichols, Leslie Groves, Robert Gordon Sproul, William Sterling Parsons.

Vendo o trabalho que não tinham entendido que a produção das bombas de Hiroshima e Nagasaki espantou os trabalhadores do Projeto Manhattan, tanto quanto o resto do mundo; jornais em Oak Ridge anunciando a bomba de Hiroshima eram vendidas por US$ 1 (US$ 13 hoje^[1]).^[230] Em antecipação dos bombardeios, Groves teve preparar Henry DeWolf Smyth uma história para o consumo público. A Atomic Energy for Military Purposes, mais conhecido como o "Relatório Smyth", foi lançado ao público em 12 de agosto de 1945.^[287] Groves e Nichols apresentou o Prêmio "E" Exército-Marinha aos empregados principais, cujo envolvimento até então tinha sido secreto. Mais de 20 prêmios da Medalha Presidencial por Mérito foram feitos para empregados e cientistas importantes, como Bush e Oppenheimer. Militares receberam a Legião do Mérito, incluindo o comandante do destacamento Women's Army Corps, capitão Arlene G. Scheidenhelm.^[288]

Em Hanford, produção de plutônio caiu dos reatores B, D e F se gastaram, "envenenados" por produtos de fissão e inchaços do moderador de grafite conhecido como o efeito Wigner. O inchaço danificou os tubos de carregamento, onde o urânio foi irradiado para produzir plutônio, tornando-os inutilizáveis. De modo a manter o fornecimento de polônio para os iniciadores de ouriço, a produção foi reduzida e a unidade mais antiga, pilha B foi encerrada para pelo menos um reator estariam disponíveis no futuro. A pesquisa continuou, com a DuPont e o Laboratório Metalúrgico desenvolvendo um processo de extração de solvente de redox como uma técnica alternativa de extração de plutônio para o processo de fosfato de bismuto, que deixou de urânio não utilizado em um estado do qual não poderia ser facilmente recuperado.^[289]

A engenharia da bomba foi realizada pela Divisão Z, com o nome de seu diretor, Dr. Jerrold R. Zacharias de Los Alamos. Divisão Z foi inicialmente localizado em Wendover Field, mas mudou-se para Oxnard Field, Novo México, em setembro de 1945 para estar mais perto de Los Alamos. Isto marcou o início da Base Sandia. Perto de Kirtland Field e foi usado como base de aeronaves B-29 de para testes de compatibilidade e saltos.^[290] Em outubro, todos os funcionários e instalações em Wendover haviam sido transferidos para Sandia.^[291] Como oficiais reservistas foram desmobilizados, eles foram substituídos por cerca de cinquenta oficiais regulares escolhidos a dedo.^[292]

Nichols recomendou que a S-50 e as esteiras de rolagens Alpha na Y-12 fossem encerradas. Isto foi feito em setembro.^[293] Apesar de um desempenho melhor do que nunca,^[294] as esteiras de rolagens Alpha não poderiam competir com K-25 e o novo K-27, que começou a operar em janeiro de 1946. Em dezembro, a usina Y-12 foi fechada, cortando assim a folha de pagamento do Tennessee Eastman a partir de 8.600 até 1.500 e economizar US$ 2 milhões por mês.^[295]

Presidente Harry S. Truman assina a Lei de Energia Atômica de 1946 que institui a Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos.

Em nenhum outro lugar a desmobilização mais um problema do que em Los Alamos, onde houve um êxodo de talentos. Ainda restava muito a ser feito. As bombas usadas em Hiroshima e Nagasaki eram como peças de laboratório; trabalho seria necessário para torná-los mais simples, mais seguro e mais confiável. Métodos de implosão necessários para ser desenvolvidas para urânio, e núcleos compostos de urânio-plutônio foram necessários, agora que o plutônio estava em falta por causa dos problemas com os reatores. No entanto, a incerteza sobre o futuro do laboratório tornava difícil induzir as pessoas a ficar. Oppenheimer retornou ao seu emprego na Universidade da Califórnia e Groves nomeou Norris Bradbury como um substituto interino. Na verdade, Bradbury permaneceria no cargo durante os próximos 25 anos.^[291] Groves tentou combater a insatisfação causada pela falta de amenidades com um programa de construção que incluiu um melhor abastecimento de água, trezentas casas e instalações de lazer.^[289]

Duas detonações de Fat Man foram realizadas em Atol de Bikini em julho de 1946 como parte da Operação Crossroads para investigar o efeito de armas nucleares em navios.^[296] Foi detonada em 1 de julho de 1946. A detonação mais espetacular foi debaixo d'água em 25 de julho de 1946.^[297]

Em face da destruição das novas armas e na antecipação da corrida das armas nucleares fez vários membros do projeto, incluindo Bohr, Bush e Conant expressaram a opinião de que era necessário chegar a um acordo sobre o controle internacional sobre pesquisa nuclear e de armas atômicas. O Plano Baruch, revelou em um discurso para o recém-criado Comitê de Energia Atômica das Nações Unidas (UNAEC) em junho de 1946, propôs a criação de uma autoridade internacional de desenvolvimento atômico, mas não foi aprovada.^[298] Após um debate nacional sobre a gestão permanente do programa nuclear, a Comissão de Energia Atômica dos Estados Unidos (AEC) foi criada pela Lei de Energia Atômica de 1946 para assumir as funções e recursos do Projeto Manhattan. E estabeleceu o controle civil sobre o desenvolvimento atômico, e separou o desenvolvimento, produção e controle de armas atômicas por parte dos militares. Aspectos militares foram assumidas pela Forças Armadas do Projeto de Armas Especiais (AFSWP).^[299] Embora o Projeto Manhattan deixou de existir em 31 de dezembro de 1946, o Distrito Manhattan permaneceria até que também foi abolido em 15 de agosto de 1947.^[300]

Custo |

As despesas do projeto até 1 de outubro de 1945, foi US$1.845 bilhões, o equivalente a menos de nove dias de gastos em tempo de guerra, e foi US$2.191 bilhões, quando o AEC assumiu o controle em 1 de janeiro de 1947. Dotação total foi de US$2.4 bilhões. Mais de 90% dos custos foi para a construção e produção de usinas de materiais físseis, e menos de 10% para o desenvolvimento e produção das armas.^[302][303]

Um total de quatro armas (Trinity, Little Boy, Fat Man, e uma bomba não utilizada) foram produzidas até o final de 1945, fazendo com que o custo médio por bomba cerca de US$500 milhões em 1945. Em comparação, o custo total do projeto até o final de 1945 foi de cerca de 90% do total gasto na produção de armas de pequeno porte nos Estados Unidos (não incluindo munição) e 34% do total gasto em tanques americanos durante o mesmo período.^[301]

Legado |

Ver artigo principal: Armas nucleares na cultura popular

Os impactos políticos e culturais do desenvolvimento de armas nucleares foram profundos e de longo alcance. William Laurence, do New York Times, o primeiro a utilizar a expressão "Era Atômica",^[304] tornou-se o correspondente oficial para o Projeto Manhattan, na primavera de 1945. Em 1943 e 1944 ele tentou em vão convencer o Gabinete da Censura para permitir escrever sobre o potencial explosivo do urânio, e os funcionários do governo achavam que ele tinha ganhado o direito de informar sobre o maior segredo da guerra. Laurence testemunhado o teste Trinity^[305] e o bombardeio de Nagasaki e escreveu para as imprensas oficiais preparadas para eles. Ele passou a escrever uma série de artigos exaltando as virtudes da nova arma. Seus relatórios antes e depois dos bombardeios ajudaram a estimular a conscientização pública sobre o potencial da tecnologia nuclear e motivou o seu desenvolvimento nos Estados Unidos e da União Soviética.^[306]

O Projeto Manhattan durante a guerra deixou um legado na forma de uma rede de laboratórios nacionais: o Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley, Laboratório Nacional de Los Alamos, Laboratório Nacional de Oak Ridge, Laboratório Nacional de Argonne e Laboratório de Ames. Mais dois foram estabelecidos por Groves logo após a guerra, o Laboratório Nacional de Brookhaven em Upton, Nova Iorque, e Laboratório Nacional Sandia em Albuquerque, Novo México. Groves destinou US$72 milhões a eles, para atividades de pesquisa no ano fiscal de 1946-1947.^[307] Eles estariam na vanguarda do tipo de pesquisa em grande escala que Alvin Weinberg, diretor do Laboratório Nacional de Oak Ridge, chamaria de Big Science.^[308]

O Laboratório de Pesquisa Naval há muito estava interessado na possibilidade de usar a energia nuclear para a propulsão de navios de guerra, e procurou criar seu próprio projeto nuclear. Em maio de 1946, Nimitz, agora Chefe de Operações Navais, decidiu que a marinha deveria sim trabalhar com o Projeto Manhattan. Um grupo de oficiais da marinha foi designado para Oak Ridge, o mais graduado dos quais era o capitão Hyman Rickover, que se tornou assistente de diretor. Eles mergulharam no estudo da energia nuclear, lançando as bases para uma marinha de propulsão nuclear.^[309] Um grupo similar de militares da Força Aérea chegou a Oak Ridge, em setembro de 1946, com o objetivo de desenvolver aviões nucleares.^[310] Sua energia nuclear para a propulsão de aviões (NEPA) o projeto entrou em dificuldades técnicas formidáveis, e acabou sendo cancelado.^[311]

A capacidade dos novos reatores para criar isótopos radioativos em até então nunca vistos em grandes quantidades acendeu uma revolução na medicina nuclear, nos anos do pós-guerra. A partir de meados de 1946, o Oak Ridge começou a distribuir radioisótopos para hospitais e universidades. A maior parte dos pedidos são de iodo-131 e de fósforo-32, que foram utilizados no diagnóstico e tratamento de câncer. Além do medicamento, os isótopos também foram utilizados em pesquisas biológicas, industriais e de agrícolas.^[312]

Ao entregar o controle para a Comissão de Energia Atômica, Groves se despediu das pessoas que trabalharam no Projeto Manhattan:

Notas

Referências

Bibliografia |

Administrativas e histórias diplomáticas

Histórias técnicas

Histórias dos participantes

Ligações externas |

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  «U.S. Department of Energy, OSTI, R&D Accomplishments: The Manhattan Project». Consultado em 16 de agosto de 2013 
  


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  «U.S. Department of Energy, OSTI, R&D Accomplishments: The Manhattan Project--Its Story: Background, Establishment, Operations, Immediate Influences, and Long-term Influences». Consultado em 16 de agosto de 2013 
  


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  Project «Alsos Digital Library for Nuclear Issues» Verifique valor |url= (ajuda). Washington and Lee University. Consultado em 16 de agosto de 2013 
  


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  «History of Oak Ridge National Laboratory». Laboratório Nacional de Oak Ridge. Consultado em 16 de agosto de 2013 
  

v d e Projeto Manhattan
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