Manhattan-Projekt, Forschungsprojekt der US-Regierung (1942-45), das die ersten Atombomben produzierte.
Jack Aeby/Los Alamos National Laboratory
Was führte zum Manhattan-Projekt?
1939 waren sich amerikanische Wissenschaftler, von denen viele vor faschistischen Regimen in Europa geflohen waren, der Fortschritte in der Kernspaltung bewusst und befürchteten, dass Nazi-Deutschland eine Atomwaffe entwickeln könnte. Die Physiker Leo Szilard und Eugene Wigner überredeten Albert Einstein, einen Brief an den US-Präsidenten zu senden. Franklin D. Roosevelt warnte ihn vor dieser Gefahr und riet ihm, ein amerikanisches Atomforschungsprogramm einzurichten. Als Reaktion darauf wurde der Beratende Ausschuss für Uran eingesetzt. Der Beginn des Projekts könnte auf den 6. Dezember 1941 datiert werden, mit der Schaffung des Büros für wissenschaftliche Forschung und Entwicklung unter der Leitung von Vannevar Bush.
Wer waren die wichtigsten Wissenschaftler, die mit dem Manhattan-Projekt in Verbindung gebracht wurden?
Der amerikanische Physiker J. Robert Oppenheimer leitete das Projekt zur Entwicklung der Atombombe, und Edward Teller gehörte zu den ersten, die für das Projekt rekrutiert wurden. Leo Szilard und Enrico Fermi bauten den ersten Kernreaktor. Ernest Orlando Lawrence war Programmchef und verantwortlich für die Entwicklung des elektromagnetischen Prozesses zur Trennung von Uran-235. Weitere bemerkenswerte Forscher waren Otto Frisch, Niels Bohr, Felix Bloch, James Franck, Emilio Segrè, Klaus Fuchs, Hans Bethe und John von Neumann. Die Person, die das Projekt beaufsichtigte, war jedoch kein Wissenschaftler. Er war Brigadegeneral Leslie R. Groves.
Was hat das Manhattan-Projekt gemacht?
Das Manhattan-Projekt produzierte die erste Atombombe. Mehrere Forschungslinien wurden gleichzeitig verfolgt. Sowohl elektromagnetische als auch Fusionsmethoden zur Trennung des spaltbaren Uran-235 von Uran-238 wurden in Oak Ridge in Tennessee untersucht. Die Produktion von Plutonium-239, die zuerst an der Universität von Chicago erreicht wurde, wurde an den Hanford Engineer Works in Washington weiterverfolgt. In der Zwischenzeit fanden Wissenschaftler in Los Alamos, New Mexico, einen Weg, das spaltbare Material auf eine überkritische Masse (und damit Explosion) zu bringen und den Zeitpunkt zu kontrollieren, und entwickelten eine Waffe, um es unterzubringen. Der erste Test am 16.Juli 1945 auf der Alamogordo Air Force Base in New Mexico führte zu einer massiven Atomexplosion.
Was waren die unmittelbaren und langfristigen Ergebnisse des Manhattan-Projekts?
Obwohl viele Physiker gegen den tatsächlichen Einsatz der Atombombe waren, US Pres. Harry S. Truman glaubte, dass die Bombe Japan zur Kapitulation überreden würde, ohne dass eine amerikanische Invasion erforderlich wäre, und am 6. August 1945 wurde eine Atombombe auf Hiroshima abgeworfen, bei der mindestens 70.000 Menschen sofort getötet wurden (Zehntausende weitere starben später an Strahlenvergiftung). Drei Tage später wurde eine Bombe auf Nagasaki abgeworfen. Seitdem sind immer mehr Länder zu dem Schluss gekommen, dass der Besitz von Atomwaffen der beste Weg ist, um ihre Sicherheit zu gewährleisten, obwohl befürchtet wird, dass die Verbreitung von Kernwaffen die Einsatzchancen einer solchen Waffe erhöht.
Amerikanische Wissenschaftler, viele von ihnen Flüchtlinge aus faschistischen Regimen in Europa, unternahmen 1939 Schritte, um ein Projekt zur Nutzung des neu anerkannten Spaltprozesses für militärische Zwecke zu organisieren. Der erste Kontakt mit der Regierung wurde von G.B. Pegram von der Columbia University, der im März 1939 eine Konferenz zwischen Enrico Fermi und dem Navy Department veranstaltete. Im Sommer 1939 wurde Albert Einstein von seinen Kollegen überredet, seinen Einfluss zu nutzen und Pres das militärische Potenzial einer unkontrollierten Spaltkettenreaktion vorzustellen. Franklin D. Roosevelt. Im Februar 1940 wurden 6.000 US-Dollar zur Verfügung gestellt, um unter der Aufsicht eines Ausschusses unter der Leitung von L. J. Briggs, Direktor des National Bureau of Standards (später National Institute of Standards and Technology), mit der Forschung zu beginnen. Am 6. Dezember 1941 wurde das Projekt unter die Leitung des Amtes für wissenschaftliche Forschung und Entwicklung unter der Leitung von Vannevar Bush gestellt.
Nach dem Eintritt der USA in den Zweiten Weltkrieg wurde dem Kriegsministerium die gemeinsame Verantwortung für das Projekt übertragen, da Mitte 1942 offensichtlich war, dass die USA eine Vielzahl von Pilotanlagen, Laboratorien und Produktionsanlagen bauen müssten. Armeekorps der Ingenieure, damit die versammelten Wissenschaftler ihre Mission erfüllen konnten. Im Juni 1942 wurde dem Manhattan District des Corps of Engineers zunächst die Leitung der Bauarbeiten übertragen (da ein Großteil der frühen Forschungen an der Columbia University in Manhattan durchgeführt worden war), und im September 1942 Brigadegeneral Leslie R. Groves wurde für alle Aktivitäten der Armee (hauptsächlich technische Aktivitäten) im Zusammenhang mit dem Projekt verantwortlich gemacht. „Manhattan Project“ wurde der Codename für Forschungsarbeiten, die sich über das ganze Land erstrecken sollten.
Los Alamos National Laboratory
Es war 1940 bekannt, dass deutsche Wissenschaftler an einem ähnlichen Projekt arbeiteten und dass auch die Briten das Problem untersuchten. Im Herbst 1941 Harold C. Urey (Harold C. Urey) und Pegram (Pegram) besuchte England, um zu versuchen, eine kooperative Anstrengung, und vor 1943 kombinierter politischer Ausschuss (kombinierter politischer Ausschuss) mit Großbritannien und Kanada war gegründet zu gründen. In diesem Jahr zogen einige Wissenschaftler dieser Länder in die Vereinigten Staaten, um sich dort dem Projekt anzuschließen.
Wenn das Projekt schnell zum Erfolg führen sollte, mussten mehrere Forschungs- und Entwicklungslinien gleichzeitig durchgeführt werden, bevor sicher war, ob eine erfolgreich sein würde. Die explosiven Materialien mussten dann hergestellt und für den Einsatz in einer tatsächlichen Waffe geeignet gemacht werden.Uran-235, der wesentliche spaltbare Bestandteil der postulierten Bombe, kann nicht chemisch von seinem natürlichen Begleiter, dem viel reichlicheren Uran-238, getrennt werden; die Atome dieser jeweiligen Isotope müssen vielmehr physikalisch voneinander getrennt werden. Mehrere physikalische Methoden, um dies zu tun, wurden intensiv erforscht, und zwei wurden ausgewählt — der elektromagnetische Prozess, der an der University of California, Berkeley, unter Ernest Orlando Lawrence entwickelt wurde, und der Diffusionsprozess, der unter Urey an der Columbia University entwickelt wurde. Beide Prozesse und insbesondere die Diffusionsmethode erforderten große, komplexe Anlagen und große Mengen an elektrischer Energie, um selbst kleine Mengen abgetrenntes Uran-235 herzustellen. Philip Hauge Abelson entwickelte eine dritte Methode namens thermische Diffusion, die auch eine Zeit lang verwendet wurde, um eine vorläufige Trennung zu bewirken. Diese Methoden wurden in einem 70 Quadratmeilen (180 Quadratkilometer) großen Gebiet in der Nähe von Knoxville, Tennessee, in Produktion gebracht, das ursprünglich als Clinton Engineer Works, später als Oak Ridge bekannt war.
Für die Herstellung des spaltbaren Materials Plutonium-239 stand nur eine Methode zur Verfügung. Es wurde am Metallurgical Laboratory der University of Chicago unter der Leitung von Arthur Holly Compton entwickelt und beinhaltete die Transmutation in einem Reaktorhaufen von Uran-238. Im Dezember 1942 gelang es Fermi schließlich, in diesem Reaktorhaufen in Chicago eine Spaltkettenreaktion zu erzeugen und zu steuern.
National Archives and Records Administration (ARC Identifier 542144)
Die Produktion von Plutonium-239 erforderte den Bau eines Reaktors von großer Größe und Leistung, der für jedes produzierte Gramm Plutonium etwa 25.000 Kilowattstunden Wärme freisetzen würde. Es beinhaltete die Entwicklung chemischer Extraktionsverfahren, die unter nie zuvor aufgetretenen Bedingungen funktionieren würden. Ein Zwischenschritt bei der Umsetzung dieser Methode in die Produktion wurde mit dem Bau eines mittelgroßen Reaktors in Oak Ridge gemacht. Die großen Produktionsreaktoren wurden auf einem isolierten 1.000 Quadratmeilen (2.600 Quadratkilometer) großen Gebiet am Columbia River nördlich von Pasco, Washington, gebaut – den Hanford Engineer Works.
Vor 1943 war die Arbeit an der Konstruktion und Funktionsweise der Bombe selbst weitgehend theoretisch und basierte auf grundlegenden Experimenten, die an verschiedenen Orten durchgeführt wurden. In diesem Jahr wurde ein Labor unter der Leitung von J. Robert Oppenheimer auf einer isolierten Mesa in Los Alamos, New Mexico, 34 Meilen (55 km) nördlich von Santa Fe gegründet. Dieses Labor musste Methoden entwickeln, um die spaltbaren Produkte der Produktionsanlagen zu reinem Metall zu reduzieren und das Metall in die erforderlichen Formen zu bringen. Methoden, um schnell Mengen an spaltbarem Material zusammenzubringen, um eine überkritische Masse (und damit eine nukleare Explosion) zu erreichen, mussten entwickelt werden, zusammen mit der tatsächlichen Konstruktion einer lieferbaren Waffe, die aus einem Flugzeug fallen gelassen und verschmolzen würde, um im richtigen Moment in der Luft über dem Ziel zu detonieren. Die meisten dieser Probleme mussten gelöst werden, bevor eine nennenswerte Menge spaltbaren Materials hergestellt werden konnte, so dass die ersten ausreichenden Mengen mit minimaler Verzögerung an der Kampffront eingesetzt werden konnten.
Mit freundlicher Genehmigung des Los Alamos National Laboratory, New Mexico
Im Sommer 1945 waren in den Hanford-Werken Mengen an Plutonium-239 verfügbar, die für eine nukleare Explosion ausreichten, und die Waffenentwicklung und -konstruktion waren so weit fortgeschritten, dass ein tatsächlicher Feldtest eines nuklearen Sprengstoffs geplant werden konnte. Ein solcher Test war keine einfache Angelegenheit. Aufwendige und komplexe Geräte mussten zusammengebaut werden, damit eine vollständige Diagnose über Erfolg oder Misserfolg gestellt werden konnte. Zu diesem Zeitpunkt waren die ursprünglich für das Manhattan-Projekt genehmigten 6.000 US-Dollar auf 2 Milliarden US-Dollar angewachsen.Die erste Atombombe wurde am 16.Juli 1945 um 5:30 Uhr an einem Ort auf der Alamogordo Air Base 120 Meilen (193 km) südlich von Albuquerque, New Mexico, explodiert. Es wurde auf einem Stahlturm detoniert, der von wissenschaftlichen Geräten umgeben war, wobei die Fernüberwachung in Bunkern stattfand, die von Wissenschaftlern und einigen Würdenträgern in einer Entfernung von 10.000 Metern (9 km) besetzt waren. Die Explosion kam als intensiver Lichtblitz, eine plötzliche Hitzewelle und später ein gewaltiges Gebrüll, als die Schockwelle vorbeiging und im Tal widerhallte. Ein Feuerball stieg schnell auf, gefolgt von einer Pilzwolke, die sich auf 12.200 Meter (40.000 Fuß) erstreckte. Die Bombe erzeugte eine Sprengkraft, die 15.000 bis 20.000 Tonnen Trinitrotoluol (TNT) entsprach; Der Turm wurde vollständig verdampft und die umgebende Wüstenoberfläche für einen Radius von 800 Metern (730 Meter) mit Glas verschmolzen. Im folgenden Monat wurden zwei weitere vom Projekt produzierte Atombomben, die erste mit Uran-235 und die zweite mit Plutonium, auf Hiroshima und Nagasaki, Japan, abgeworfen.
Courtesy of Los Alamos National Laboratory, New Mexico