Manhattan projekt

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 9. april 2019; kontroller kræver 128 redigeringer .
Manhattan projekt

Test "Trinity" - eksplosionen af ​​den første atombombe "Thing" (Eng. Gadget) på Alamogordo teststedet, 16. juli 1945
Stat
Beliggenhed
Hovedkvarterets placering
Præsenteret i arbejde Los Alamos [d]
datoen for begyndelsen omkring 1939
udløbsdato omkring 1946
Deltager(e) Robert Oppenheimer og Leslie Groves
Studiets placering Reaktor B
Formålet med projektet eller missionen atomvåben
Produkter Fat Man , Kid , Thing [d] og fissilt materiale [d]
 Mediefiler på Wikimedia Commons

" Project Manhattan " ( eng.  Manhattan Project ) - kodenavnet for det amerikanske program til udvikling af atomvåben , hvis implementering formelt begyndte den 17. september 1943 [1] . Før det, siden 1939, blev der forsket i " Uranium Committee " ( S-1 Uranium Committee ). Forskere fra USA , Storbritannien , Tyskland og Canada deltog i projektet .

Som en del af projektet blev der skabt tre atombomber: plutonium "Thing" ( Gadget ) (eksploderede under den første atomprøvesprængning ), uran " Little Boy " ( Little Boy ) (slippet på Hiroshima den 6. august 1945) og plutoniumet " Fat Man " ( Fat Man ) (faldt på Nagasaki den 9. august 1945).

Den amerikanske fysiker Robert Oppenheimer og general Leslie Groves ledede projektet . For at skjule formålet med den nyoprettede struktur blev Manhattan Engineering District dannet som en del af den amerikanske hærs militære ingeniørstyrker, og Groves (indtil da en oberst) blev forfremmet til brigadegeneral og udnævnt til kommandør for dette distrikt [ 1] .

Omkring 130.000 mennesker [2] deltog i Manhattan-projektet og kostede næsten 2 milliarder USD (ca. 22 milliarder USD i 2016). Mere end 90 % af omkostningerne var til opførelse af fabrikker og produktion af fissilt materiale og mindre end 10 % til udvikling og produktion af våben [3] . Forskning og produktion fandt sted på over 30 steder i USA, Storbritannien og Canada [4] . Projektet indsamlede også efterretninger fra det tyske atomvåbenprojekt. Som en del af Alsos-missionen arbejdede Manhattan Project-personale i Europa, nogle gange bag fjendens linjer, hvor de indsamlede nukleare materialer og dokumenter og også indsamlede tyske videnskabsmænd.

Ved at tiltrække de bedste videnskabelige kræfter i verden og de enorme produktionskapaciteter i USA gjorde det muligt at skabe verdens første prøver af atomvåben på mindre end tre år [2] .

På trods af den strenge hemmeligholdelse af Manhattan-projektet, overleverede " atomspioner " til USSR en stor mængde teknisk information, som blev brugt i skabelsen af ​​den sovjetiske atombombe .

Begyndelse

I august 1939 udarbejdede fysikerne Leo Szilard og Eugene Wigner det såkaldte Einstein-brev til Roosevelt , som indeholdt en advarsel om, at Nazityskland måske er ved at udvikle en ekstremt stærk ny type bombe. I denne henseende opfordrede forfatterne til brevet USA til at sikre akkumulering af uranmalmreserver og finansiering til forskning af Enrico Fermi og andre videnskabsmænd inden for nukleare kædereaktioner . Brevet blev underskrevet af Albert Einstein og leveret til den amerikanske præsident Franklin Roosevelt . Roosevelt udnævnte Lyman Briggs fra National Bureau of Standards til at lede Uranium Committee for at undersøge de spørgsmål, der blev rejst i brevet. Den 1. november 1939 rapporterede komiteen til Roosevelt, at brugen af ​​uran ville gøre det muligt at skabe et våben med en destruktiv kraft, der var langt overlegen alt kendt [5] .

I begyndelsen af ​​1940 lavede Otto Frisch og Rudolf Peierls ved University of Birmingham (UK) et skøn over den kritiske masse af uran-235 . Resultatet blev skitseret i det såkaldte Frisch-Peierls-notat , som på mange måder igangsatte storstilet forskning i muligheden for at skabe atomvåben.

I juni 1940 blev urankomiteen underudvalg S-1 i den nationale forsvarsforskningskomité [5] .

Den 28. juni 1941 underskrev Roosevelt Executive Order 8807 om oprettelse af Office of Scientific Research and Development med Vanivar Bush som direktør . 

I august 1941 fløj en britisk videnskabsmand af australsk oprindelse, Mark Oliphant , til USA og holdt en række møder med amerikanske embedsmænd og fysikere, hvor de kæmpede "for bomben" [6] .

USA's indtræden i Anden Verdenskrig i december 1941 fremskyndede forskningen i atomproblemet. Da Arthur Compton i foråret 1942 estimerede den kritiske masse af uran-235 til at være mellem 2 og 100 kg, stod det klart, at det var muligt at lave en atombombe, som kunne tages om bord af et fly. Præsident Roosevelt blev informeret om dette og godkendte starten på det praktiske arbejde med at skabe sådanne våben.

Den 17. juni 1942 afleverede Vanevar Bush en rapport til præsidenten, der skitserede en plan for det videre arbejde [5] .

Medlemmer

I juni 1944 var omkring 129.000 mennesker involveret i Manhattan-projektet, hvoraf 84.500 var involveret i byggearbejde, 40.500 var fabriksarbejdere og 1.800 var militært personel [7] . En vigtig rolle i projektet blev spillet af menneskelige regnemaskiner [8] . Samtidig vidste 99 % af projektmedarbejderne ikke, hvilken slutopgave de arbejdede på. I 1945 skrev magasinet Life , at før annonceringen af ​​den første brug af atombomben, kendte kun et par dusin mennesker projektets endelige mål, omkring tusind flere vidste, at det, der skete, på en eller anden måde var forbundet med atomet, og resterende 100 tusind arbejdede "som muldvarpe i buldermørke" [9] .

Projektet involverede fysikere og andre verdensberømte videnskabsmænd [10] : Rudolf Peierls , Otto Frisch , Edward Teller , Enrico Fermi , Niels Bohr , Klaus Fuchs , Leo Szilard , John von Neumann , Richard Feynman , Joseph Rotblat , Isidor Ulam , Stanislav , Robert Wilson , Victor Weiskopf , Herbert York , Samuel Allison , Edwin Macmillan , Robert Oppenheimer , Georgy Kistyakovsky , Ernest Lawrence , Hans Bethe , Hans von Halban Franz Eugen Simon , Eugene Wigner , Philipp Hauge Abelson , Walton,CockcroftJohn , Ernest Serber , John Kemeny , Albert Bartlett , Nick Metropolis , James Franck , Myrtle Bachelder , Emilio Segre , Felix Bloch , Georg Placzek , Wu Jianxiong , Bruno Rossi , Maria Goeppert-Mayer .

Mange fremtrædende videnskabsmænd, der emigrerede fra Tyskland i 1933 ( Frisch , Bethe , Szilard , Fuchs , Teller , Bloch m.fl.) var forbundet med det hemmelige projekt, samt Niels Bohr , som blev ført ud af Danmark besat af Tyskland .

Manhattan-projektet forenede videnskabsmænd fra Storbritannien, Europa, Canada, USA, hvoriblandt 12 nobelprisvindere [5] , til et enkelt internationalt hold, der løste problemet på kortest mulig tid.

Samtidig førte Manhattan-projektet til en vis forringelse af forholdet mellem USA og Storbritannien : USA udnyttede viden fra videnskabsmænd fra Storbritannien , men nægtede derefter at dele resultaterne med Storbritannien [11] .

Uranmalm

Det vigtigste råmateriale til projektet var uran . Den rigeste kilde til uranmalm var Shinkolobwe -minen ( Congo ), men den blev oversvømmet og lukket [12] . Men det lykkedes den belgiske industrimand Edgar Sengier at transportere en tilstrækkelig mængde af denne malm til USA til et lager i Staten Island . [13]

Adskillelse af uranisotoper og produktion af plutonium

Lovende områder for at opnå nukleart fissilt materiale blev anerkendt som produktion af uran-235 ved at berige naturligt uran og produktion af plutonium-239 ved at bestråle naturligt uran-238 med neutroner . Arbejdet i begge retninger forløb parallelt [5] . Den største vanskelighed ved at skabe en eksplosiv enhed baseret på uran-235 var at berige uran  - det vil sige at øge massefraktionen af ​​235 U isotopen i materialet (i naturligt uran er hovedisotopen 238 U , fraktionen af 235 U isotop er omtrent lig med 0,7 %), hvilket gør en nuklear kædereaktion mulig (i naturligt og lavt beriget uran forhindrer isotopen 238 U udviklingen af ​​en kædereaktion). At få plutonium-239 til plutoniumladningen var ikke direkte relateret til vanskelighederne med at opnå uran-235, da der i dette tilfælde anvendes uranium-238 og en speciel atomreaktor [5] .

Naturligt uran er 99,3 % uran-238 og 0,7 % uran-235 , men kun sidstnævnte er fissilt. Den kemisk identiske uran-235 skal være fysisk adskilt fra den mere almindelige isotop. Forskellige metoder til berigelse af uran blev overvejet , hvoraf de fleste praktisk talt blev udført i Oak Ridge , Tennessee . Et elektromagnetisk separationsanlæg ( Y-12 ) blev bygget i Oak Ridge , som E. Lawrence var ansvarlig for, et diffusionsanlæg ( K-25 ), som G. Urey og D. Dunning var ansvarlige for , og en anlæg ( S-50 ), som F. Abelson var ansvarlig for [2] .

Den mest økonomiske teknologi, gascentrifugen , mislykkedes [14] [15] , men elektromagnetisk separation, gasdiffusion og termisk diffusion lykkedes i projektet.

Gasdiffusion har været den mest lovende og samtidig den mest problematiske metode til isotopadskillelse. Grahams lov siger, at diffusionshastigheden af ​​en gas er omvendt proportional med kvadratroden af ​​dens molekylvægt, således at i en beholder, der indeholder en semipermeabel membran og en blanding af to gasser, vil molekylerne af den lettere gas passere gennem membranen hurtigere end for den tungere gas.

Den 28. december 1942 underskrev præsident Roosevelt et dekret om opførelse af anlæg til berigelse af uran ved gasdiffusionsmetoden og den elektromagnetiske metode samt et anlæg til fremstilling af plutonium [16] .

Y-12-anlægget udførte elektromagnetisk isotopadskillelse ved hjælp af Lawrence-metoden. En stor cyklotron ( kalutron ) på størrelse med et to-etagers hus blev installeret i dette værks hovedværksted . For at skabe et stærkt magnetfelt inde i det blev der brugt spoler med sølvtråde. Det tog 15.000 tons sølvstænger fra det amerikanske finansministerium at lave dem [5] .

I efteråret 1942 var der allerede nok rene materialer ( grafit , uran) til at skabe verdens første velfungerende atomreaktor . Det blev håndteret af Enrico Fermi , der arbejdede på University of Chicago . Reaktoren blev samlet under de vestlige stande af Stagg Field ved University of Chicago. Natten til den 2. december 1942 blev der for første gang i historien udført en kontrolleret selvopretholdende kædereaktion af nuklear fission af uranatomer.

Efter oprettelsen af ​​denne eksperimentelle reaktor i februar 1943 begyndte opførelsen af ​​et plutoniumanlæg ved Oak Ridge. Den første plutoniumproduktionsreaktor blev lanceret den 4. november 1943, de første plutoniumprøver blev opnået i slutningen af ​​november 1943.

Næsten samtidig med opførelsen af ​​plutoniumværket ved Oak Ridge begyndte byggeriet af en anden kommerciel plutoniumreaktor i Hanford , Washington . Mellem marts 1943 og september 1944 blev yderligere tre plutoniumreaktorer bygget i Hanford. G. Seaborg [5] var involveret i deres skabelse .

Udviklingen af ​​plutoniummetallurgi blev udført af Metallurgical Laboratory ved University of Chicago , som blev ledet af A. Compton [2] .

Udvikling af atombomben

Los Alamos-laboratoriet , etableret i 1943, var ansvarlig for skabelsen af ​​designet af atomladningen , hvis videnskabelige leder var R. Oppenheimer [2] .

Udvikling af uranbomben

" Lille dreng " -bomben var et atomsprænghoved af kanontypen .

Der var ingen tvivl om driften af ​​kanonkredsløbet, så det blev ikke testet på teststedet. "Kid"-bomben blev kastet over Hiroshima den 6. august 1945.

Udvikling af plutoniumbomben

At få plutonium-239 til plutoniumladninger var ikke direkte relateret til vanskelighederne med at opnå uranium-235, da der i tilfælde af plutonium-239 anvendes en speciel atomreaktor, og uran-238 er tilgængelig i store mængder . I foråret og sommeren 1944 viste det sig, at plutonium-239 har betydelige urenheder af plutonium-240 isotopen, som har en tendens til spontan fission. På grund af dette viste kanonskemaet for plutoniumbomben sig at være uigennemførligt : ​​plutonium-240 vil indgå i en fissionsreaktion, før atomladningens elementer kombineres til en kritisk masse. Det var ikke muligt at opgive brugen af ​​plutonium på grund af det faktum, at uran-235 produceret i sommeren 1945 ville være nok til kun én bombe, og der var meget mere plutonium-239 . Beslutningen blev truffet for at bruge et implosivt skema i stedet for et kanonskema til plutoniumbomben , som ville komprimere en superkritisk masse af plutonium med en fokuseret eksplosionsbølge hurtigt nok til at undgå effekten af ​​spontan fission af plutonium-240. De vigtigste udviklere af den implosive ordning var R. Tolman , R. Serber og S. Neddermeyer [17] .

Det implosive kredsløb krævede en stor mængde beregninger for at vælge den bedste og mest pålidelige version af kredsløbet [18] . Da menneskelige regnemaskiner (for det meste kvinder) ikke kunne klare mængden af ​​beregninger, blev der i slutningen af ​​1943 bestilt IBM 601 tabulatorer , som i foråret 1944 fuldførte den mængde arbejde på tre uger, som uden dem ville have krævet flere måneder [19] [20] . Fra flere varianter af implosionsskemaet, gennem eksperimenter, eksperimenter og beregninger, blev mulighed III (Mark III) valgt som den mest lovende, og gruppen tog en mere detaljeret beregning af kun denne mulighed. .

Den plutonium-239-baserede Gadget nukleare eksplosive enhed og Variant III implosionsordningen blev detoneret under Trinity -testen på Alamogordo -teststedet i New Mexico den 16. juli 1945. Testen viste, at den valgte mulighed III i implosionsordningen fungerede og er ret pålidelig.

En variant af denne enhed , formet som en Fat Man - luftbombe , blev kastet på Nagasaki den 9. august 1945.

Første atomprøvesprængning og brug af atomvåben

Den første test (kodenavnet " Trinity ") af en plutonium-239-baseret nuklear eksplosiv enhed (under testen var det plutoniumbomben af ​​implosionstypen, der blev testet) blev udført i New Mexico den 16. juli 1945 ( Alamogordo test). websted ).

I august 1945 bombede USA de japanske byer Hiroshima og Nagasaki .

Efter krigens afslutning

Manhattan-projektet blev skabt med et enkelt militært mål: at skabe en atombombe inden sommeren 1945. Alle militærets, videnskabsmænds og ingeniørers indsats var rettet mod at skabe et fungerende atomvåben. Alle beregninger, eksperimenter og forskning inden for atomkernen, nuklear energi blev kun udført i den retning, der førte til det endelige mål. Alle andre videnskabelige sidestudier, undersøgelser og muligheder blev kasseret på grund af stramme deadlines og begrænsede menneskelige og materielle ressourcer.

Siden Manhattan-projektet havde fuldført sin eneste mission, i september 1945, efter slutningen af ​​Anden Verdenskrig, begyndte videnskabsmænd at forlade det og vende tilbage til deres tidligere videnskabelige arbejde. Norris Bradbury , der efterfulgte Robert Oppenheimer som videnskabelig direktør for Los Alamos-laboratoriet , kæmpede for at fastholde laboratoriets arbejde i endnu et år, og besatte de resterende videnskabsmænd med teoretiske problemer inden for termonuklear fusion og forbedre eksisterende atombomber, indtil en beslutning blev truffet. lavet i de højeste politiske kredse, hvad de skal gøre med atomvåben, hvem der skal kontrollere deres opbevaring og udvikling , og hvordan det hele vil blive finansieret.

Se også

Noter

  1. ↑ 1 2 Atomenergi til militære formål (The Smyth Report) . Hentet 20. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 1. maj 2021.
  2. ↑ 1 2 3 4 5 The Manhattan Project . Hentet 18. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 31. marts 2022.
  3. ↑ Omkostningerne ved Manhattan-projektet . Hentet 20. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2021.
  4. ↑ Projektwebsteder . Hentet 20. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2021.
  5. ↑ 1 2 3 4 5 6 7 8 Atomkraftens militære rødder . Hentet 18. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 18. oktober 2021.
  6. ↑ Mark Oliphant . Hentet 20. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 20. oktober 2021.
  7. ↑ Jones, Vincent. Manhattan: Hæren og atombomben . - Washington, DC: United States Army Center of Military History, 1985. Arkiveret 7. oktober 2014 på Wayback Machine
  8. ↑ David Skinner. The Age of Female Computers  (engelsk) . www.thenewatlantis.com . Hentet 4. februar 2020. Arkiveret fra originalen 13. november 2015.
  9. ↑ Bomb City: Fra historien om den amerikanske atomby . Hentet 18. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 15. oktober 2021.
  10. ↑ Der er unøjagtigheder i ovenstående liste over deltagere i Manhattan-projektet. Mange af deltagerne annoncerede efterfølgende ikke deres arbejde i projektet af etiske årsager, der opstod efter brugen af ​​atombomber i Hiroshima og Nagasaki.
  11. ↑ Aylen, Jonathan (januar 2015). "Første vals: Udvikling og implementering af Blue Donau, Storbritanniens atombombe efter krigen." The International Journal for the History of Engineering & Technology . 85 (1): 31-59. DOI : 10.1179/1758120614Z.00000000054 . ISSN  1758-1206 .
  12. ↑ Det congolesiske urans skæbne (utilgængeligt link) . Arkiveret fra originalen den 7. marts 2014.  // Atomic-energy.ru (Arkiveret)
  13. ↑ Edgar Sengier . Hentet 25. december 2020. Arkiveret fra originalen 12. november 2020.
  14. ↑ R. Scott Kemp. Gas Centrifuge Theory and Development: En gennemgang af amerikanske programmer arkiveret 13. august 2017 på Wayback Machine . Science and Global Security, 2009, bind 17, pp. 1-19. Russisk oversættelse: Theory and Design of Gas Centrifuges: An Overview of American Programs Arkiveret 8. august 2017 på Wayback Machine .
  15. ↑ Whitley, Stanley (1984-01-01). "Revision af gascentrifugen indtil 1962. Del I: Principper for separationsfysik." Anmeldelser af moderne fysik . American Physical Society (APS). 56 (1): 41-66. DOI : 10.1103/revmodphys.56.41 . ISSN  0034-6861 .
  16. ↑ K-25 virtuelt museum . Hentet 20. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 7. september 2021.
  17. ↑ Hoddeson, Lillian; Henriksen, Paul W.; Meade, Roger A.; Westfall, Catherine L. (1993). Kritisk forsamling: En teknisk historie om Los Alamos under Oppenheimer-årene, 1943-1945. New York: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-44132-2 . OCLC 26764320
  18. ↑ Igniting the Light Elements: The Los Alamos Thermonuclear Weapon Project, 1942-1952 - af Anne C. Fitzpatrick, 2013, s.66
  19. ↑ Trinity by the Numbers: The Computing Effort that Made Trinity Possible . Hentet 19. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 21. januar 2022.
  20. ↑ Design af computere og atomvåben . Hentet 19. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 25. august 2021.

Litteratur

Links

  Gå til Wikidata-elementet  Ordbøger og encyklopædier
 Manhattan projekt
Steder
Los Alamos
Hanford
Oak Ridge
teststeder
_
Individuelle
centre
Våben
Tests
Ledere
Videnskabsmænd

Relaterede artikler
 Atomprojekter i midten af ​​det 20. århundrede