Manhattan projekt
Manhattan projekt bylo úsilí během Světová válka II v Spojených státech vyvinout první jadernou zbraň. To bylo režírované Američanem fyzik Dr. Julius Robert Oppenheimer.Průmyslový problém byl soustředěn kolem výroby dostatečného štěpného materiálu, dostatečné čistoty. Toto úsilí bylo dvojité, a je reprezentován ve dvou bombách to bylo upuštěno.
Hiroshima bomba, Malý chlapec, byl uran-235, menší izotop uranu to musí být fyzicky oddělený od více převládajícího uranu-238, který není vhodný pro použití ve výbušném zařízení. Oddělení bylo způsobeno většinou plynným rozšiřováním hexafluoride uranu (UF6), ale také jinými technikami. Velikost této práce oddělení byla dělána u Vyvýšeniny dubu.
Nagasaki bomba, Tlustý člověk, v kontrastu, se sestával primárně plutonia- 239, syntetický element, který mohl být sváděl k supercriticality jen implozí. Konstrukce zařízení imploze byla u centra úsilí fyziky u Los Alamos během projektu. Vlastnictví uranu- 238 který dělá to méně vhodný přímo pro použití v atomové bombě je používán ve výrobě plutonia -- s dostatečně pomalými neutrony, uran-238 pohltí neutrony a přemění do plutonia-239. Výroba a čištění plutonia byli u centra válečné doby, a poválečný, úsilí u Hanford místa, použití technik se vyvíjelo z části Glenn Seaborg.
Volba civilisty místo toho vojenských cílů často byl kritizovaný. Nicméně, USA už měly politiku masivních zápalných útoků proti civilním cílům v Japonsku. Tito klesli 20 % explosives, rozdělovat dřevěné struktury a poskytovat palivo, a pak klesl 80 % (váhou) malé zápalné pumy nastavit města na oheň. Výsledné nájezdy kompletně zničily mnoho japonských měst, včetně Tokia, dokonce předtím atomové zbraně byly nasazeny. Spojenci vykonávali takové útoky, protože japonský průmysl byl extrémně rozptýlen mezi civilní cíle, s mnoha malou rodinou-vlastnil továrny pracovat ve středu civilního ubytování.
viz též: jaderná zbraň, design jaderné zbraně, separace izotopů, Los Alamos národní laboratoř, Vyvýšenina dubu národní laboratoř, Hanford místo, Lawrence Livermore národní laboratoř, Trinity místo
Historie
Po léta mezi Světová válka já a Světová válka II, Spojené státy se zvedly k přednosti v jaderné fyzice, vedený prací nedávných přistěhovalců a místními fyziky. Tito vědci vyvinuli základní nástroje jaderné fyziky -- cyclotrons a jiné urychlovače částic - a mnoho nových substancí používat tyto nástroje, včetně radioizotopů jako uhlík-14.
Časné myšlenky na jadernou energii
Enrico Fermi si vzpomenul na začátek projektu v řeči dávané v roce 1954 když on odešel jako prezident APS.
Já pamatuji si velmi živě první měsíc, leden, 1939, to já jsem začal pracovat u Pupin laboratoří, protože věci začaly se stát velmi rychle. V té době, Niels Bohr byl na střetnutí přednášky v Princeton a já pamatuji si jedno odpoledne Willis Lamb se vrátil velmi rozrušoval a říkal, že Bohr prosákl ven velkých zpráv. Velká zpráva, která unikala byla objev štěpení a přinejmenším náčrt jeho výkladu. Pak, poněkud později ten stejný měsíc, tam bylo setkání ve Washingtonu kde možná důležitost nově objeveného jevu štěpení byla nejprve projednána v polořadovce-veselý vážný jako možný zdroj jaderné energie.
Americký prezident Franklin D. Roosevelt byl představován s dopisem podepsal Albert Einstein (přepsaný Leo Szilard) na 11. října, 1939, který nutil Spojené státy rychle vyvinout program atomové bomby. Prezident souhlasil. Námořnictvo udělilo Columbia univerzitu první finance atomové energie $6,000, který vyvinul se do Manhattan projekt pod Oppenheimerem a Enrico Fermi' s pracovat.
Vědci v Německu objevili jaderné štěpení v pozdní 1938. Vědci uprchlíka Leo Szilard, Edward Teller a Eugene Wigner věřil, že energie uvolněná v jaderném štěpení by mohla být použita v bombách Němci. Oni přesvědčovali Albert Einstein, nejslavnější fyzik Ameriky, varovat prezidenta Franklin Roosevelt tohoto nebezpečí v 2. srpna, 1939, dopis. V odezvě na upozornění, Roosevelt objednával zvýšený výzkum jaderné fyziky.
Pod dobrými znameními Národního výboru standardů šéf Lyman Briggs, malé výzkumné programy začaly v 1939 u námořní výzkumné laboratoře ve Washingtonu, kde fyzik Philip Abelson prozkoumal uran separace izotopů. U Columbia univerzity italský nukleární fyzik Enrico Fermi postavené prototypní nukleární reaktory používat různé konfigurace tuhy a uran.
Vannevar keř, ředitel Carnegie instituce Washingtona, zorganizoval národní obranný výzkumný výbor v 1940 mobilizovat sjednocené státní vědecké zdroje na podporu válečného úsilí.
Nové laboratoře byly vytvořeny, včetně Laboratoře radiace u Massachusetts institutu technologie, který pomáhal vývoji radarua podvodní zvukové laboratoře u San Diego, který se vyvíjel sonar.
Národní obranná výzkumná rada (NDRC) také převzal projekt uranu, zatímco Briggsův program v jaderné fyzice byl volán. V 1940, Bush a Roosevelt vytvořil Office vědeckého výzkumu a vývoj rozšířit tyto úsilí.
Projekt uranu nedělal velký pokrok létem 1941, když slovo přišlo z Británie vypočítavostí Otto Frisch a Fritz Peierls to ukazovalo to velmi malé množství štěpný izotop uranu, U-235 - mohl způsobit výbuch ekvivalentní k tomu několik tisíc tun TNT.
Národní akademie věd navrhovala totální úsilí stavět nukleární zbraně. Bush vytvořil zvláštní výbor, S-1 výbor, k průvodci úsilí. Ne dříve byl toto rozhodnutí dělané než Japonec bombardovalo Pearl Harborovou na Prosinec 7th, 1941. Válka začala pro Spojené státy.
U univerzity Chicago Metallurgical laboratoře, Univerzity Kalifornie ozařovací laboratoře a Columbia univerzity' s katedra fyziky, úsilí připravit nukleární materiály na zbraň byla zrychlena -. Uran 235 musel být rozvedený s uranovou rudou a plutoniem dělaným bombardováními neutrony přírodního uranu. Začínat v 1942, obrovské podniky byly stavěny u Vyvýšenina dubu (místo X) v Tennessee a Hanford (místo W) venku Richland, Washington, produkovat tyto materiály.
Když Spojené státy vstoupily do světové války II v prosinci 1941, několik projektů bylo pod způsobem, jak vyšetřovat oddělení štěpného uranu 235 od uranu 238, výroba plutonia a proveditelnosti nukleárních hromad a explozí.
Fyzik a Nobelův laureát Arthur Holly Compton organizoval Metallurgical laboratoř na univerzitě Chicaga v brzy 1942 studovat plutonium a hromady štěpení. Compton žádal o teoretického fyzika J. Robert Oppenheimer Univerzity Kalifornie studovat proveditelnost jaderné zbraně.
Na jaře 1942, Oppenheimer a Robert Serber Univerzity Illinoisa, pracoval na problémech neutronového rozšiřování (jak neutrony pohybovaly se v řetězové reakci) a hydrodynamics (jak výbuch způsobený řetězovou reakcí by mohl chovat se).
To zhodnotí tuto práci a obecnou teorii štěpných rekcí, Oppenheimer svolal studium léta u Univerzita Kalifornie, Berkeley v červnu 1942. Teoretici Hans Bethe, John Van Vleck, Edward Teller, Felix Bloch, Richard Tolman a Emil Konopinski uzavřel, že atomová bomba byla proveditelná. Vědci navrhli, že takový reakce mohla být zahájena tím, že sestaví kritickou hmotnost - množství nukleární výbušný přiměřený držet to - jeden tím, že vypaluje dvě subcritical množství plutonia nebo uran 235 spolu nebo tím, že imploduje (zdrcující úder) dutá koule vyrobená z těchto materiálů s pokrývkou brizantních výbušnin. Až do čísel byl lépe známý, toto bylo všichni to mohlo být děláno.
Teller viděl další možnost: Tím, že obklopí atomovou bombu s deuterium a tritium, hodně silnější “superbomb” by mohly být budovány. Toto pojetí bylo založené na studiích výroby energie ve hvězdách vyrobený Bethe před válkou. Když detonační vlna od atomové bomby se pohybovala přes směs deuterium a tritium jádr, oni by se spojili k produkci hodně více energie než štěpení, v procesu jaderné fáze, jen jak elementy slité na slunci produkují světlo a teplo.
Bethe byl skeptický, a jak Teller tlačil se těžko pro jeho “superbomb” a předložený návrh po schématu, Bethe vyvrátil každého jeden. Když Teller zvýšil možnost, že atomová bomba by mohla podnítit atmosféru, nicméně, on roznítil starost, která nebyla úplně uhasená až do Trinity testu, ačkoli Bethe se ukázal, teoreticky, že to nemohlo stát se.
Konference léta, výsledky kterého byly později shrnuty Serber v “Los Alamos základ” (La-1), poskytoval teoretické východisko pro konstrukci atomové bomby, který měl stát se prvořadým úkolem u Los Alamos během války a myšlenky na vodíkovou bombu, který měl navštěvovat laboratoř v poválečné době. Zřídka byla fyzikální letní škola jak okázalý pro budoucnost lidstva.
S možností dlouhé války, skupina teoretiků pod směrem J. Roberta Oppenheimer se setkal v Berkeleye přes léto 1942 vyvinout předběžné plány pro projektování a stavbu jaderná zbraň. Klíčové otázky zůstaly, nicméně, o vlastnostech rychlých neutronů. John Manley, fyzik u univerzity Chicago Metallurgical laboratoře, byl přidělen do nápovědy Oppenheimer najde odpovědi na tyto otázky tím, že uspořádá několik skupin experimentální fyziky rozhazovaných přes celou zemi.
Měření vzájemných ovlivňování rychlých neutronů s materiály v bombě jsou základní, protože množství neutronů produkovaných ve štěpení uranu a plutonium musí být známí, a protože obklopení substance nukleární materiál musí mít schopnost přemýšlet, nebo rozptýlit, neutrony couvají do řetězové reakce dříve, než to je odfouknuto odděleně aby se zvětšil energie produkovala. Proto, vlastnosti rozptylu neutronů materiálů musely být změřen najít nejlepší reflektory.
Odhadovat požadovanou výbušnou energii znalost mnoha jiných nukleárních vlastností, včetně typického vzorku (míra pravděpodobnosti setkání mezi částečkami, které vyústí v specifikovaný účinek) pro nukleární procesy neutronů v uranu a dalších prvkách. Rychlé neutrony mohly jen být produkovány v urychlovačích částic, který byl ještě relativně neobvyklé nástroje v katedrách fyziky v 1942.
Potřeba lepší koordinace byla jasná. Zářím 1942, obtíže zapletené s prováděním předběžných výzkumů na nukleárních zbraních u univerzit rozptýlených v celé zemi ukázaly potřebu laboratoře oddaný pouze k tomu účelu. Potřeba toho, nicméně, byl zastíněn požadavkem na rostliny k uranu produkce-235 a plutonium - štěpné materiály, které by poskytovaly nukleární explosives.
Vannevar keř, hlava Office civilisty vědeckého výzkumu a vývoje (OSRD), žádal o prezidenta Franklin Roosevelt přiřadit velké vojenské operace propojené se rychle rostoucími nukleárními zbraněmi projekt k armádě. Roosevelt si vybral armádu k práci s OSRD v postavení výrobních podniků. Armádní sbor inženýrů vybral Col. James Marshall dohlížet na konstrukci továren k odděleným uranovým izotopům a plutonium výroby pro bombu.
OSRD vědci prozkoumali několik metod plutonia produkce a odděleného uranu-235 od uranu ale žádný z procesů byli připravení na výrobu - jediná mikroskopická množství byla připravená.
Jen jedna metoda - elektromagnetická separace, který byl vyvinut Ernestem Lawrenceem u Univerzity Kalifornie ozařovací laboratoře u Univerzita Kalifornie, Berkeley - vypadal slibný pro velkovýrobu. Ale vědci nemohli přestat studovat jiné potenciální metody výrobních štěpných materiálů, protože to bylo tak drahé a protože to bylo nepravděpodobné, že to sám mohlo produkovat dost materiálu před válkou bylo u konce.
Marshall a jeho zástupce, Col. Kenneth Nichols, musel bojovat, aby rozuměl jak procesům tak vědcům s kým oni měli k práci. Strčení najednou do nového pole jaderné fyziky, oni cítili neschopný rozlišovat mezi technickými a osobními preferencemi. Ačkoli oni rozhodli to místo blízko Knoxville, Tenn., by byl vhodný pro první rostlinu výroby, oni nevěděli to jak velký místo muselo být a tak odkládalo jeho získání. Tam byly jiné problémy také.
Protože jeho experimentální přírody, práce nukleárních zbraní nemohla soutěžit s armádou je více-naléhavé úlohy pro vrchol-stanovení sazeb priority. Výběr práce vědců a výroby-průmyslová stavba často byla opožděna o Marshallovu neschopnost dostat deficitní materiály, takový jako ocel, to také bylo potřebováno v jiných vojenských výrobách.
Dokonce zvolení jména pro nový armádní projekt bylo těžké. Titul volený informací. Brehon Somervell, “vývoj náhradních materiálů,” byl problematický protože to vypadalo, že odhalí příliš hodně.
Manhattan okres
V létě 1942, Col. Leslie Groves byl zástupce vedoucí konstrukce pro Armádní sbor inženýrů a dohlížel na konstrukci Pětiúhelníku, svět je největší administrativní budova. Doufat v zámořský příkaz, Groves namítal, když Somervell jmenoval jej, aby postaral se o projekt zbraní. Jeho námitky byly zrušeny a Groves se smířil s vedením projekt on myšlenka měla malou možnost následovat.
První věc, kterou on dělal rechristen projekt Manhattan okres. Jméno se vyvinul ze sborů praxe inženýrů jmenovat okresy po jeho městě ředitelství (Marshallovo ředitelství bylo v New Yorku). Současně, Groves byl povýšený na generála brigádního generála, který dal jemu myšlenku pozice nutnou zabývat se vědci nadřízeného v projektu.
Do týdne jeho jmenování, Groves platil Manhattan projekt je nejvíce naléhavé problémy. Tento silný a efektivní způsob byl brzy stát se všemi příliš známý atomovým vědcům.
První hlavní vědecká překážka projektu byla řešena na 2. prosince, 1942 pod běliči Stagg pole u Univerzity Chicaga. Pak a tam tým vedl o Enrico Fermi zahájil první nepřetržitý nukleární řetězová reakce. Kódovaná zpráva, “italský navigátor přistál v novém světě” byl pak poslán k prezidentovi Rooseveltovi říci jemu že experiment byl úspěch.
... ne hotový přesto...
viz též sekce historie Los Alamos národní laboratoř
Podobné úsilí bylo podniknuto v SSSR šel Igor Kurchatov. Úsilí známky v Německu, šel Werner Heisenberg, a v Japonsku, byl také podniknut.
S cryptology a cryptographic úsilími vycentrovanými u Bletchley parku a Arlington chodby a vývojem mikrovlnné trouby radar u MIT' s Laboratoř radiace, Manhattan projekt reprezentuje jednoho nemnoho masivní, tajemství a neobyčejně úspěšná technologická úsilí se třeli konfliktem Světová válka II.
Viz též: jaderná zbraň, design jaderné zbraně