Manhattan Project, US government research project (1942-45), der producerede de første atombomber.
Jack Aeby / Los Alamos National Laboratory
hvad førte til Manhattan-projektet?
i 1939 var amerikanske forskere, hvoraf mange var flygtet fra fascistiske regimer i Europa, opmærksomme på fremskridt inden for nuklear fission og var bekymrede for, at Tyskland kunne udvikle et atomvåben. Den amerikanske fysiker Leo og Eugene overtalte Albert Einstein til at sende et brev til U. S. Pres. Franklin D. Roosevelt advarede ham om denne fare og rådede ham til at etablere et amerikansk atomforskningsprogram. Det Rådgivende Udvalg for uran blev nedsat som svar. Projektets begyndelse kunne dateres til 6.December 1941 med oprettelsen af Kontoret for videnskabelig forskning og udvikling, ledet af Vannevar Bush.
hvem var de vigtigste forskere forbundet med Manhattan-projektet?
amerikansk fysiker J. Robert Oppenheimer ledede projektet for at udvikle atombomben, og Edvard Teller var blandt de første rekrutterede til projektet. Leo Ssilard og Enrico Fermi byggede den første atomreaktor. Ernest Orlando var programchef med ansvar for udviklingen af den elektromagnetiske proces til adskillelse af uran-235. Andre bemærkelsesværdige forskere omfattede Otto Frisch, Niels Bohr, Feliks Bloch, James Franck, Emilio Segr Kristian, Klaus Fuchs, Hans Bethe og John von Neumann. Den person, der overvågede projektet, var imidlertid ikke videnskabsmand. Han var brigadegeneral Leslie R. Groves.
Hvad gjorde Manhattan-projektet?
Manhattan-projektet producerede den første atombombe. Flere forskningslinjer blev forfulgt samtidigt. Både elektromagnetiske og fusionsmetoder til adskillelse af fissionsbart uran – 235 fra uran-238 blev undersøgt på Oak Ridge i Tennessee. Produktionen af plutonium-239, først opnået ved University of Chicago, blev yderligere forfulgt på Hanford Engineer arbejder i USA. I mellemtiden fandt forskerne en måde at bringe det fissile materiale til superkritisk masse (og dermed eksplosion) og kontrollere timingen og udtænkte et våben til at huse det. Den første test, den 16.juli 1945, på Alamogordo air force base, producerede en massiv atomeksplosion.
hvad var de umiddelbare og langsigtede resultater af Manhattan-projektet?
selvom mange fysikere var imod den faktiske brug af atombomben, US Pres. Harry S. Truman mente, at bomben ville overtale Japan til at overgive sig uden at kræve en amerikansk invasion, og den 6.August 1945 blev en atombombe kastet over Hiroshima og dræbte mindst 70.000 mennesker med det samme (titusinder mere døde senere af strålingsforgiftning). Tre dage senere blev en bombe kastet på Nagasaki. Siden da har et stigende antal lande konkluderet, at besiddelse af atomvåben er den bedste måde at garantere deres sikkerhed på trods af frygt for, at nuklear spredning øger chancerne for brug af et sådant våben.
amerikanske forskere, mange af dem flygtninge fra fascistiske regimer i Europa, tog skridt i 1939 til at organisere et projekt til udnyttelse af den nyligt anerkendte fissionsproces til militære formål. Den første kontakt med regeringen blev foretaget af G. B. Pegram fra Columbia University, der arrangerede en konference mellem Enrico Fermi og Navy Department i marts 1939. I sommeren 1939 blev Albert Einstein overtalt af sine medforskere til at bruge sin indflydelse og præsentere det militære potentiale for en ukontrolleret fissionskædereaktion til Pres. Franklin D. Roosevelt. I februar 1940 blev $6.000 stillet til rådighed for at starte forskning under tilsyn af et udvalg ledet af L. J. Briggs, direktør for National Bureau of Standards (senere National Institute of Standards and Technology). Den 6. December 1941 blev projektet sat under ledelse af Kontoret for videnskabelig forskning og udvikling, ledet af Vannevar Bush.
efter den amerikanske indtræden i Anden Verdenskrig fik Krigsafdelingen fælles ansvar for projektet, fordi det i midten af 1942 var tydeligt, at en lang række pilotanlæg, laboratorier og produktionsfaciliteter skulle bygges af USA. Army Corps of Engineers, så de samlede forskere kunne udføre deres mission. I juni 1942 blev Ingeniørkorpset Manhattan District oprindeligt tildelt ledelse af byggearbejdet (fordi meget af den tidlige forskning var blevet udført på Columbia University, på Manhattan), og i September 1942 brigadegeneral Leslie R. Groves blev sat i spidsen for alle hærens aktiviteter (hovedsagelig ingeniøraktiviteter) i forbindelse med projektet. “Manhattan Project” blev kodenavnet for forskningsarbejde, der ville strække sig over hele landet.
Los Alamos National Laboratory
det var kendt i 1940, at tyske forskere arbejdede på et lignende projekt, og at briterne også udforskede problemet. I efteråret 1941 besøgte Harold C. Urey og Pegram England for at forsøge at oprette en samarbejdsindsats, og i 1943 blev der oprettet et kombineret politikudvalg med Storbritannien og Canada. I det år flyttede en række forskere fra disse lande til USA for at deltage i projektet der.
Hvis projektet skulle opnå succes hurtigt, flere linjer af forskning og udvikling måtte gennemføres samtidig, før det var sikkert, om nogen kunne lykkes. De eksplosive materialer måtte derefter produceres og gøres egnede til brug i et egentligt våben.
uran-235, den væsentlige fissionable komponent i den postulerede bombe, kan ikke adskilles fra dens naturlige ledsager, det meget mere rigelige uran-238, ved kemiske midler; atomerne i disse respektive isotoper skal snarere adskilles fra hinanden ved fysiske midler. Flere fysiske metoder til at gøre dette blev intensivt udforsket, og to blev valgt—den elektromagnetiske proces udviklet ved University of California, Berkeley, under Ernest Orlando Laurence og diffusionsprocessen udviklet under Urey ved Columbia University. Begge disse processer, og især diffusionsmetoden, krævede store, komplekse faciliteter og enorme mængder elektrisk kraft til at producere selv små mængder adskilt uran-235. Philip Hauge Abelson udviklede en tredje metode kaldet termisk diffusion, som også blev brugt i et stykke tid til at gennemføre en foreløbig adskillelse. Disse metoder blev sat i produktion på en 70 kvadratkilometer (180 kvadratkilometer) kanal nær Knoksville, Tennessee, oprindeligt kendt som Clinton Engineer arbejder, senere som Oak Ridge.
kun en metode var tilgængelig til fremstilling af det fissile materiale plutonium-239. Det blev udviklet på metallurgisk laboratorium ved University of Chicago under ledelse af Arthur Holly Compton og involverede transmutationen i en reaktorbunke af uran-238. I December 1942 lykkedes det Fermi endelig at producere og kontrollere en fissionskædereaktion i denne reaktorbunke i Chicago.
National Archives and Records Administration (ARC Identifier 542144)
Mængdeproduktion af plutonium-239 krævede opførelse af en reaktor med stor størrelse og kraft, der ville frigive omkring 25.000 kilovatt-timers varme for hvert produceret gram plutonium. Det involverede udviklingen af kemiske ekstraktionsprocedurer, der ville fungere under forhold, der aldrig før var stødt på. Et mellemliggende trin i at sætte denne metode i produktion blev taget med opførelsen af en mellemstor reaktor ved Oak Ridge. De store produktionsreaktorer blev bygget på en isoleret 1.000 kvadratkilometer (2.600 kvadratkilometer) kanal ved Columbia-floden nord for Pasco.
før 1943 var arbejdet med design og funktion af selve bomben stort set teoretisk baseret på grundlæggende eksperimenter udført på en række forskellige steder. I det år blev et laboratorium instrueret af J. Robert Oppenheimer oprettet på en isoleret mesa i Los Alamos, 34 miles (55 km) nord for Santa Fe. Dette laboratorium måtte udvikle metoder til at reducere produktionsanlæggenes fissionable produkter til rent metal og fremstille metallet til krævede former. Metoder til hurtigt at samle mængder fissionsbart materiale for at opnå en superkritisk masse (og dermed en nuklear eksplosion) måtte udtænkes sammen med den faktiske konstruktion af et leverbart våben, der ville blive droppet fra et plan og smeltet sammen for at detonere på det rette tidspunkt i luften over målet. De fleste af disse problemer måtte løses, før der kunne produceres nogen mærkbar mængde fissionsbart materiale, så de første tilstrækkelige mængder kunne bruges på kampfronten med minimal forsinkelse.
i sommeren 1945 var mængder af plutonium-239, der var tilstrækkelige til at producere en nuklear eksplosion, blevet tilgængelige fra Hanford-værkerne, og våbenudvikling og-design var tilstrækkeligt langt avanceret, så en faktisk felttest af et nukleart eksplosiv kunne planlægges. En sådan test var ikke nogen simpel affære. Udførligt og komplekst udstyr måtte samles, så en komplet diagnose af succes eller fiasko kunne fås. På dette tidspunkt var de oprindelige $6.000, der var godkendt til Manhattan-projektet, vokset til $2 milliarder.5:30 den 16.juli 1945 på et sted på Alamogordo Air base 120 miles (193 km) syd for Alamogordo. Det blev detoneret oven på et ståltårn omgivet af videnskabeligt udstyr, hvor fjernovervågning fandt sted i bunkere besat af forskere og et par dignitarier 10.000 yards (9 km) væk. Eksplosionen kom som en intens lysglimt, en pludselig bølge af varme og senere et enormt brøl, da chokbølgen passerede og gentog sig i dalen. En ildkugle steg hurtigt efterfulgt af en svampesky, der strakte sig til 40.000 fod (12.200 meter). Bomben genererede en eksplosiv kraft svarende til 15.000 til 20.000 tons trinitrotoluen (TNT); tårnet blev fuldstændigt fordampet, og den omgivende ørkenoverflade smeltede sammen til glas i en radius på 800 yards (730 meter). Den følgende måned blev to andre atombomber produceret af projektet, den første ved hjælp af uran-235 og den anden ved hjælp af plutonium, droppet på Hiroshima og Nagasaki, Japan.
Courtesy of Los Alamos National Laboratory, New Mexico