Проект Y

Лос-Аламосская лаборатория

Роберт Оппенгеймер (слева), Лесли Гровс (в центре) и Роберт Спроул (справа) на церемонии вручения Лос-Аламосской лаборатории награды «E» армии и флота в Фуллер-Лодже 16 октября 1945 года.
Учредил	1 января 1943 г. (1943-01-01)
Тип исследования	Секретный
Бюджет	57,88 млн. Долл. США
Поле исследований	Ядерное оружие
Директор	Роберт Оппенгеймер Норрис Брэдбери
Место расположения	Лос-Аламос , Нью-Мексико, США 35 ° 52′32 ″ с.ш., 106 ° 19′27 ″ з.д. / 35.87556°N 106.32417°W / 35.87556; -106.32417 Координаты : 35 ° 52′32 ″ с.ш., 106 ° 19′27 ″ з.д.  / 35.87556°N 106.32417°W / 35.87556; -106.32417
Операционное агентство	Калифорнийский университет
Лос-Аламосская научная лаборатория
Национальный регистр исторических мест США
Район национальной исторической достопримечательности США
Show map of New Mexico Show map of the United States
Место расположения	Central Ave., Лос-Аламос , Нью-Мексико
Координаты	35 ° 52′54 ″ с.ш., 106 ° 17′54 ″ з.д. / 35.88167°N 106.29833°W / 35.88167; -106.29833
Построен	1943 г.
Архитектурный стиль	Бунгало / Ремесленник, Современное движение
NRHP ссылка  No.	66000893 [1]
Добавлено в NRHP	15 октября 1966 г.

Аламосской лаборатории в Лос - , также известный как Project Y , была секретная лаборатория создана в Манхэттенского проекта и управляется из Калифорнийского университета во время Второй мировой войны . Его миссия заключалась в разработке и создании первых атомных бомб . Роберт Оппенгеймер был ее первым директором с 1943 по декабрь 1945 года, когда его сменил Норрис Брэдбери . Чтобы ученые могли свободно обсуждать свою работу при сохранении безопасности, лаборатория была расположена в отдаленной части Нью-Мексико . Лаборатория военного времени занимала здания, которые когда-то были частьюЛос-Аламосская школа-ранчо .

Первоначально усилия по разработке были сосредоточены на оружии деления пушечного типа, использующем плутоний, под названием Thin Man . В апреле 1944 года лаборатория Лос-Аламоса определила, что скорость спонтанного деления плутония, выращенного в ядерном реакторе, слишком высока из-за присутствия плутония-240 и вызовет преддетонацию , ядерную цепную реакцию до полной сборки активной зоны . Затем Оппенгеймер реорганизовал лабораторию и организовал тотальные и в конечном итоге успешные усилия по альтернативному проекту, предложенному Джоном фон Нейманом , - ядерному оружию имплозивного типа., который назывался Толстяк . Вариант конструкции пушечного типа, известный как Little Boy, был разработан с использованием урана-235 .

Химики из лаборатории Лос-Аламоса разработали методы очистки урана и плутония, последнего металла, который существовал только в микроскопических количествах, когда начался Проект Y. Металлурги обнаружили, что плутоний обладает неожиданными свойствами, но, тем не менее, они смогли отлить его в металлические сферы. Лаборатория построила водяной бойлер, гомогенный реактор на водной основе, который стал третьим реактором в мире, введенным в эксплуатацию. Он также исследовал Супер, водородную бомбу, которая будет использовать бомбу деления для зажигания реакции ядерного синтеза в дейтерии и тритии .

Конструкция «Толстяка» была испытана в ядерных испытаниях « Тринити» в июле 1945 года. Персонал проекта Y сформировал бригады ям и сборочные группы для атомных бомбардировок Хиросимы и Нагасаки и участвовал в бомбардировках в качестве оружейников и наблюдателей. После окончания войны лаборатория поддержала ядерные испытания операции «Перекресток» на атолле Бикини . Новое подразделение Z было создано для контроля за деятельностью по испытаниям, накоплению запасов и сборке бомб, которые были сосредоточены на базе Сандиа . Лос-Аламосская лаборатория стала Лос-Аламосской научной лабораторией в 1947 году.

Истоки [ править ]

Ядерное деление и атомные бомбы [ править ]

Открытие нейтрона по Чедвик в 1932 году ^[2] с последующим открытием деления ядер химики Отто Ган и Фриц Штрассман в 1938 году ^{[3] [4]} и его объяснение (и имен) физиками Лизе Мейтнер и Отто Вскоре после этого Фриш ^{[5] [6]} открыл возможность контролируемой цепной ядерной реакции с использованием урана . В то время немногие ученые в Соединенных Штатах считали, что атомная бомба практична ^[7].но возможность того, что немецкий проект атомной бомбы приведет к созданию атомного оружия, обеспокоила ученых-беженцев из нацистской Германии и других фашистских стран, что привело к составлению письма Эйнштейна-Сцилларда с предупреждением президента Франклина Д. Рузвельта . Это побудило провести предварительные исследования в Соединенных Штатах, начавшиеся в конце 1939 года ^[8].

В Соединенных Штатах прогресс был медленным, но в Великобритании Отто Фриш и Рудольф Пайерлс , два физика-беженца из Германии из Бирмингемского университета , изучали теоретические вопросы, связанные с разработкой, производством и использованием атомных бомб. Они рассмотрели, что произойдет со сферой из чистого урана-235, и обнаружили, что не только может происходить цепная реакция , но и может потребоваться всего 1 килограмм (2,2 фунта) урана-235, чтобы высвободить энергию сотен тонн. в тротиловом эквиваленте . Их начальник, Марк Олифант , передал меморандум Фриша-Пайерлса сэру Генри Тизарду , председателюКомитет по научному исследованию боевых действий в воздухе (CSSAW), который, в свою очередь, передал его Джорджу Пэджету Томсону , которому CSSAW делегировал ответственность за исследования урана. ^[9] CSSAW создал комитет MAUD для расследования. ^[10] В своем заключительном отчете в июле 1941 года комитет MAUD пришел к выводу, что атомная бомба не только осуществима, но и может быть произведена уже в 1943 году. ^[11] В ответ британское правительство создало проект ядерного оружия, известный как Tube. Сплавы . ^[12]

Была еще немного актуальности в Соединенных Штатах, которые в отличие от Британии еще не занимались Второй мировой войной , так Олифант прилетел туда в конце августа 1941 года ^[13] , и говорил с американскими учеными , включая свой друг Эрнест Лоуренс в Университете Калифорнии . Он не только сумел убедить их в том, что атомная бомба была выполнимо, но вдохновил Лоренса преобразовать его 37-дюймовый (94 см) циклотрон в гигантский масс - спектрометр для разделения изотопов , ^[14] метод Олифант был впервые в 1934 году ^{[15 ]} В свою очередь, Лоуренс пригласил своего друга и коллегу Роберта Оппенгеймера.перепроверить физику отчета комитета MAUD, который обсуждался на встрече в исследовательской лаборатории General Electric в Скенектади, штат Нью-Йорк , 21 октября 1941 года ^[16].

В декабре 1941 года S-1 Секция из Управления научных исследований и разработок (ОСРД) размещена Arthur H. Compton , отвечающие за дизайн бомбы. ^{[17] [18]} Он делегировал задачу разработки бомбы и исследования расчетов быстрых нейтронов - ключа к расчетам критической массы и детонации оружия - Грегори Брейту , которому было присвоено звание «Координатор быстрого разрыва». и Оппенгеймер в качестве помощника. Но Брейт не согласился с другими учеными, работающими в Металлургической лаборатории , особенно с Энрико Ферми , по поводу мер безопасности ^[19] и ушел в отставку 18 мая 1942 года.^[20] Комптон затем назначил Оппенгеймера, чтобы заменить его. ^[21] Джон Х. Мэнли , физик из Металлургической лаборатории, был назначен помогать Оппенгеймеру, контактируя и координируя группы экспериментальной физики, разбросанные по всей стране. ^[20] Оппенгеймер и Роберт Сербер из Университета Иллинойса исследовали проблемы диффузии нейтронов - как нейтроны движутся в ядерной цепной реакции - и гидродинамики - как может вести себя взрыв, вызванный цепной реакцией. ^[22]

Концепции конструкции бомбы [ править ]

Для обзора этой работы и общей теории реакций деления Оппенгеймер и Ферми созвали встречи в Чикагском университете в июне и в Калифорнийском университете в Беркли в июле с физиками-теоретиками Хансом Бете , Джоном Ван Флеком , Эдвардом Теллером , Эмилем Конопински. , Роберт Сербер, Стэн Франкель и Элдред К. Нельсон, последние три бывших ученика Оппенгеймера, и физики-экспериментаторы Эмилио Сегре , Феликс Блох , Франко Разетти , Джон Мэнли и Эдвин Макмиллан . Они предварительно подтвердили, что создание бомбы деления теоретически возможно.^[23]

Было еще много неизвестных факторов. Свойства чистого урана-235 были относительно неизвестны; тем более плутоний , химический элемент , который только недавно был открыт Гленном Сиборгом и его командой в феврале 1941 года, но который теоретически был делящимся . На конференции в Беркли ученые предполагали воспроизводить плутоний в ядерных реакторах из атомов урана-238, которые поглощают нейтроны из делящихся атомов урана-235. К этому моменту реактор не был построен, и были доступны только микроскопические количества плутония, произведенного на циклотронах . ^[24]

Было много способов упорядочить делящийся материал до критической массы. Самым простым было выстрелить «цилиндрической пробкой» в сферу «активного материала» с « тампером » - плотным материалом, который фокусировал бы нейтроны внутрь и удерживал бы реагирующую массу вместе, чтобы повысить ее эффективность. ^[25] Они также исследовали конструкции, включающие сфероиды , примитивную форму «имплозии», предложенную Ричардом Толменом , и возможность автокаталитических методов , которые увеличили бы эффективность бомбы при взрыве. ^[26]

Считая идею создания бомбы деления теоретически обоснованной - по крайней мере, до тех пор, пока не появилось больше экспериментальных данных, - конференция в Беркли развернулась в другом направлении. Эдвард Теллер настаивал на обсуждении более мощной бомбы: «Супер», обычно называемой сегодня « водородной бомбой », которая будет использовать взрывную силу детонирующей бомбы деления, чтобы вызвать реакцию ядерного синтеза между дейтерием и тритием . ^[27] Теллер предлагал схему за схемой, но Бете отвергал каждую из них. Идея термоядерного синтеза была отложена, чтобы сконцентрироваться на создании бомб деления. ^[28]Теллер также высказал предположение о том, что атомная бомба может «воспламенить» атмосферу из-за гипотетической реакции синтеза ядер азота ^[29], но Бете подсчитал, что этого не может произойти ^[30], и в отчете, написанном в соавторстве с Теллером, показано что «вряд ли начнется самораспространяющаяся цепь ядерных реакций». ^[31]

Концепция лаборатории бомбы [ править ]

Ловкое обращение Оппенгеймера на июльской конференции произвело впечатление на его коллег; его проницательность и способность справляться даже с самыми трудными людьми стали неожиданностью даже для тех, кто хорошо его знал. ^[32] После конференции Оппенгеймер увидел, что, хотя они вплотную подошли к физике, все еще требовалась значительная работа по инженерным, химическим, металлургическим и боеприпасным аспектам создания атомной бомбы. Он пришел к убеждению, что для создания бомбы потребуется среда, в которой люди могут свободно обсуждать проблемы и, таким образом, уменьшить ненужное дублирование усилий. Он рассудил, что лучше всего это согласовать с безопасностью, создав центральную лабораторию в изолированном месте. ^{[33] [34]}

Бригадный генерал Лесли Р. Гроувс-младший стал директором Манхэттенского проекта 23 сентября 1942 года. ^[35] Он посетил Беркли, чтобы посмотреть на калютроны Лоуренса , и встретился с Оппенгеймером, который сделал ему доклад о конструкции бомбы 8 октября. ^[36] Гроувс заинтересовался предложением Оппенгеймера создать отдельную лабораторию по проектированию бомб. Когда они снова встретились в Чикаго неделю спустя, он пригласил Оппенгеймера обсудить этот вопрос. Гроувсу пришлось сесть на поезд до Нью-Йорка, поэтому он попросил Оппенгеймера сопровождать его, чтобы они могли продолжить обсуждение. Гроувс, Оппенгеймер и полковник Джеймс К. Маршалл и подполковник Кеннет Николсвсе втиснулись в один отсек, где говорили о том, как создать лабораторию по созданию бомб и как она будет функционировать. ^[33] Гровс впоследствии заставил Оппенгеймера приехать в Вашингтон, округ Колумбия , где этот вопрос обсуждался с Ванневаром Бушем , директором OSRD, и Джеймсом Б. Конантом , председателем Национального комитета по оборонным исследованиям (NDRC). 19 октября Гроувс одобрил создание лаборатории по разработке бомбы. ^[34]

Хотя Оппенгеймер казался логичным человеком для руководства новой лабораторией, которая стала известна как Проект Y, у него был небольшой административный опыт; Буш, Конант, Лоуренс и Гарольд Юри высказали по этому поводу оговорки. ^[37] Более того, в отличие от других руководителей своего проекта - Лоуренса из Радиационной лаборатории Беркли , Комптона из Металлургического проекта в Чикаго и Юри из SAM Laboratories в Нью-Йорке - Оппенгеймер не получил Нобелевской премии , что вызывает опасения, что он, возможно, не получит его. имеют престиж иметь дело с выдающимися учеными. Были также проблемы с безопасностью; ^[38] многие из ближайших соратников Оппенгеймера были активными членами Коммунистической партии., включая его жену Китти , ^[39] подругу Джин Татлок , ^[40] брата Фрэнка и жену Фрэнка Джеки. ^[41] В конце концов, Гровс лично отдал инструкции очистить Оппенгеймера 20 июля 1943 года. ^[38]

Выбор сайта [ править ]

Была рассмотрена идея разместить проект Y в Металлургической лаборатории в Чикаго или на заводе Clinton Engineer Works в Ок-Ридже, штат Теннесси , но в конце концов было решено, что лучше всего будет удаленное место. ^[42] Участок в окрестностях Лос-Анджелеса был отклонен по соображениям безопасности, а объект возле Рино, штат Невада, как слишком недоступный. По рекомендации Оппенгеймера поиск был сужен до района Альбукерке, штат Нью-Мексико , где Оппенгеймер владел ранчо в хребте Сангре-де-Кристо . ^[43] Климат был мягким, было воздушное и железнодорожное сообщение с Альбукерке, это было достаточно далеко отЗападное побережье США для японского нападения не было проблемой, а плотность населения была низкой. ^[42]

В октябре 1942 г. майор Джон Х. Дадли из Манхэттенского округа (военный компонент Манхэттенского проекта) обследовал участки вокруг Гэллапа , Лас-Вегаса , Ла- Вентаны , Джемес- Спрингс и Отови ^[44] и рекомендовал участок возле Джемес-Спрингс. ^[42] 16 ноября Оппенгеймер, Гроувс, Дадли и другие посетили это место. Оппенгеймер опасался, что высокие скалы, окружающие объект, вызовут у людей клаустрофобию, в то время как инженеры опасались наводнения. Затем группа перебралась на территорию Отови, недалеко от школы-ранчо Лос-Аламос.. Оппенгеймер был впечатлен этим местом и выразил ему сильное предпочтение, сославшись на его природную красоту и вид на горы Сангре-де-Кристо , что, как он надеялся, вдохновит тех, кто будет работать над проектом. ^{[45] [46]} Инженеры были обеспокоены плохой подъездной дорогой и адекватностью водоснабжения, но в остальном считали, что она идеальна. ^[47]

США секретаря войны , Роберт П. Паттерсон , одобрил приобретение участка по 25 ноября 1942 года, разрешающее $ 440000 на покупку участка 54000 акров (22 000 га), все кроме 8900 акров (3600 га) , из которых уже принадлежали федеральному правительству. ^[48] Министр сельского хозяйства Клод R Уикард получил применение некоторых 45100 акров (18300 га) США лесной службы земли в военном ведомстве «так долго , как военная необходимость продолжается». ^[49]Потребность в земле для новой дороги, а затем и в полосе отвода для линии электропередачи протяженностью 25 миль (40 км), в конечном итоге привела к покупке земли во время войны до 45 737 акров (18 509,1 га), но в конечном итоге было потрачено всего 414 971 доллар. ^[48] Самыми крупными билетами были школа, которая стоила 350 000 долларов, и ранчо Anchor, стоившее 25 000 долларов. ^[50] Оба наняли юристов для переговоров с правительством, но латиноамериканским поселенцам платили всего 7 долларов за акр (что эквивалентно 103 долларам в 2019 году). ^[51] Разрешения на выпас выпаса были отозваны, а частная земля была куплена или изъята под выдающимся владением на основании Закона о Второй войне . ^[52]Петиции об осуждении были сформулированы таким образом, чтобы охватить все права на минеральные ресурсы, воду, древесину и другие права, поэтому у частных лиц не было бы никаких оснований для въезда на территорию. ^[53] Место приобрело неправильную форму из-за примыкания к национальному памятнику Банделье и священному могильнику коренных американцев. ^[52]

Строительство [ править ]

Важным фактором при приобретении участка было существование школы-ранчо в Лос-Аламосе. Он состоял из 54 зданий, из которых 27 были жилыми домами, общежитиями или другими помещениями общей площадью 46 626 квадратных футов (4331,7 м ² ) жилья. Остальные здания включали лесопилку , ледяной дом , амбары , столярную мастерскую, конюшни и гаражи на общую сумму 29 560 квадратных футов (2746 м ² ). На соседнем ранчо «Анкор» было четыре дома и сарай. ^[54] Строительные работы контролировались Инженерным округом Альбукерке.до 15 марта 1944 года, когда ответственность за это взял на себя Манхэттенский инженерный округ. ^[52] Уиллард К. Крюгер и партнеры из Санта-Фе, штат Нью-Мексико , работал архитектором и инженером. Компания Black & Veatch была привлечена к проектированию инженерных сетей в декабре 1945 года. Первому было выплачено 743 706,68 долларов, а второму - 164 116 долларов к моменту завершения Манхэттенского проекта в конце 1946 года. ^[55] Район Альбукерке контролировал строительство в Лос-Анджелесе на сумму 9,3 миллиона долларов. Аламос и Манхэттенский округ - еще 30,4 миллиона долларов. ^[52] Первоначальные работы были переданы по контракту с компанией MM Sundt из Тусона, штат Аризона.работы начались в декабре 1942 года. Первоначально Гроувс выделил на строительство 300 000 долларов, что в три раза превышало оценку Оппенгеймера, с запланированной датой завершения 15 марта 1943 года. Вскоре стало ясно, что объем проекта Y был намного больше, чем ожидалось, и к тому времени Сундт закончил строительство 30 ноября 1943 года, было израсходовано более 7 миллионов долларов. ^[56] Компания Zia взяла на себя ответственность за техническое обслуживание в апреле 1946 года. ^[57]

Первоначально Оппенгеймер подсчитал, что эту работу могут выполнить 50 ученых и 50 технических специалистов. Гровс утроил это число до 300. ^[56] Фактическое население, включая членов семей, составляло около 3500 к концу 1943 г., 5700 к концу 1944 г., 8 200 к концу 1945 г. и 10 000 к концу 1946 г. ^{[ 58]} . Самым желанным местом проживания были шесть существующих бревенчатых и каменных коттеджей, в которых когда-то размещался директор школы и преподаватели школы-ранчо Лос-Аламоса. Это были единственные жилища в Лос-Аламосе, в которых были ванны, и они стали известны как «Батубный ряд». ^{[56] [59]} Оппенгеймер жил на Батуб-Роу; его ближайшим соседом был капитан У. С. «Дик» Парсонс , начальник артиллерийского и инженерного отдела.^[60] Дом Парсонса был немного больше, потому что у Парсонса было двое детей, а у Оппенгеймера на тот момент был только один. ^[61] После Bathtub Row, следующим наиболее желанным жильем были апартаменты, построенные Сундтом. Типичное двухэтажное здание вмещало четыре семьи. В каждой квартире Сундта было две или три спальни, кухня с эксцентричной угольной печью и небольшая ванная комната. Компания JE Morgan and Sons поставила 56 сборных домов, которые стали известны как «Морганвилль». Компания Роберта Э. Макки построила часть города, известную как «Маккивилл». ^[56] В период с июня по октябрь 1943 года, а также в июне и июле 1944 года численность населения превысила доступное жилье, и персонал был временно размещен в каньоне Фрихолес. ^[62]Дома в CEW и HEW были простыми, но более высокого стандарта (как указано Николсом ), чем дома в Лос-Аламосе (как указано Гроувсом ), но Николс сказал ученым Лос-Аламоса, что жилье там - проблема Гроувса, а не его. ^[63]

Арендная плата была установлена ​​исходя из дохода жильца. ^[64] Временные посетители Лос-Аламоса были размещены в Домике Фуллера , Гостевом коттедже или Большом доме, который когда-то был частью школы-ранчо Лос-Аламоса. ^[65] В 1943 году была открыта школа, обслуживающая как начальную, так и среднюю школу, в нее было зачислено 140 детей; 350 к 1946 г. Образование было бесплатным, как и детский сад для работающих матерей. ^[66] С 18 учителями начальной школы, 13 учителями средней школы и суперинтендантом, соотношение учителей и учеников было отличным. ^[67] Были построены многочисленные технические здания. Большинство из них были полупостоянного типа с использованием гипсокартона.. Они отапливались от центрального отопления. Изначально это была котельная №1, в которой было два угольных котла . На смену ей пришла котельная № 2, в которой было шесть мазутных котлов. В дополнение к основному объекту в Лос-Аламосе для экспериментальных работ было разработано около 25 удаленных участков. ^[68]

Рост города опережал рост канализационной системы ^[68], и к концу 1945 года были отключены электричество. Свет приходилось выключать днем ​​и с 19 до 22 часов. Вода тоже кончилась. Осенью 1945 года потребление составляло 585 000 галлонов США (2 210 000 л) в день, но водоснабжение могло обеспечить только 475 000 галлонов США (1 800 000 л). 19 декабря трубы, проложенные над землей для экономии времени в 1943 году, замерзли, полностью отключив подачу. Жителям приходилось набирать воду из 15 автоцистерн, которые перевозили 300 000 галлонов США (1 100 000 л) в день. ^[69] Поскольку его название было секретным, Лос-Аламос упоминался как «Участок Y»; жителям он был известен как «Холм». ^[70]Поскольку они жили на федеральной земле, штат Нью-Мексико не разрешал жителям Лос-Аламоса голосовать на выборах, хотя требовал от них платить подоходный налог штата. ^{[71] [72]} Впереди ряд затяжных юридических и законодательных баталий, прежде чем жители Лос-Аламоса стали полноправными гражданами Нью-Мексико 10 июня 1949 года. ^[73] Свидетельства о рождении младенцев, родившихся в Лос-Аламосе во время war указано, что они родились как а / я 1663 в Санта-Фе. Все письма и посылки приходили через этот адрес. ^[74]

Первоначально Лос-Аламос должен был быть военной лабораторией, в которой Оппенгеймер и другие исследователи были наняты в армию. Оппенгеймер зашел так далеко, что заказал себе форму подполковника, но два ключевых физика, Роберт Бахер и Исидор Раби , воспротивились этой идее. Затем Конант, Гроувс и Оппенгеймер разработали компромисс, согласно которому лабораторией управлял Калифорнийский университет. ^[75] Финансовая и закупочная деятельность входила в компетенцию Калифорнийского университета в соответствии с письмом о намерениях от 1 января 1943 года.из ОСРД. Он был заменен официальным контрактом с округом Манхэттен 20 апреля 1943 года, который был заключен задним числом до 1 января. Финансовыми операциями руководил постоянный коммерческий директор JAD Muncy. ^[76] Намерение состояло в том, что она будет милитаризована, когда придет время окончательно собрать бомбу, но к этому времени лаборатория Лос-Аламоса стала настолько большой, что это было сочтено непрактичным и ненужным, ^[37] поскольку ожидаемые трудности в отношении гражданских лиц, работающих над опасными задачами, не было. ^[76]

Организация [ править ]

Военные [ править ]

Полковник Джон М. Харман был первым начальником поста в Лос-Аламосе. Он присоединился к офису Санта-Фе в звании подполковника 19 января 1943 года, а 15 февраля получил звание полковника. ^[77] Лос-Аламос официально стал военным учреждением 1 апреля 1943 года, а 19 апреля он переехал в Лос-Аламос. ^{[77] [78]} Его сменил подполковник К. Уитни Эшбридж, выпускник школы ранчо Лос-Аламос, ^[79] в мае 1943 года. В свою очередь, Эшбриджа сменил подполковник Джеральд Р. Тайлер в октябре 1944 года. ^{[77] [80]} Полковник Лайл Э. Симан в ноябре 1945 года и полковник Херб К. Джи в сентябре 1946 года. ^[77]Командующий постом подчинялся непосредственно Гроувсу и отвечал за поселок, государственное имущество и военный персонал. ^[81]

На посту были закреплены четыре воинские части. Отряд MP, 4817-е подразделение служебного командования, прибыло из Форт-Райли, штат Канзас , в апреле 1943 года. Его первоначальная численность составляла 7 офицеров и 196 рядовых; к декабрю 1946 года в нем было 9 офицеров и 486 солдат, и он круглосуточно дежурил на 44 караульных постах. ^[82] Временный инженерный отряд (PED), 4817-й служебный командный блок, был активирован в Кэмп-Клэйборн, штат Луизиана , 10 апреля 1943 года. Эти люди выполняли различные работы в районе поста, такие как работа на котельной, автобазе и в столовой. залы. Они также обслуживали здания и дороги. Он достиг максимальной численности 465 человек и был расформирован 1 июля 1946 года. ^[83]

1-й отряд Временного женского армейского вспомогательного корпуса (WAAC) был активирован в форте Силл, штат Оклахома , 17 апреля 1943 года. Его первоначальная численность состояла всего из одного офицера и семи вспомогательных войск. 24 августа 1943 года WAAC превратился в Женский армейский корпус (WAC), а отряд вошел в состав 4817-го служебного командного подразделения в составе двух офицеров и 43 военнослужащих. Они были приведены к присяге в армии Соединенных Штатов Эшбриджем. В августе 1945 года его численность достигла пика - около 260 женщин. WAC выполняли более широкий круг задач, чем PED; некоторые были поварами, водителями и телефонистами, другие работали библиотекарями, клерками и техниками в больницах. Некоторые проводили узкоспециализированные научные исследования внутри Технической зоны. ^[83]

Специальный инженер Отрыв (SED) активировали в октябре 1943 года в составе 9812th технической службы блока. В его состав входили люди с техническими навыками или повышенным образованием, и в основном они были привлечены из несуществующей Армейской специализированной программы обучения . ^[83] Политика военного министерства запрещала давать отсрочку от призыва мужчинам до 22 лет, поэтому они были назначены в СЕПГ. ^[84] Его пиковая численность составила 1823 человека в августе 1945 года. Персонал SED работал во всех областях лаборатории Лос-Аламоса. ^[83]

Гражданское [ править ]

В качестве директора Лос-Аламосской лаборатории Оппенгеймер больше не подчинялся Комптону, а подчинялся непосредственно Гроувсу. ^[78] Он отвечал за технические и научные аспекты Проекта Y. ^[81] Он собрал ядро ​​своих сотрудников из групп, которые работали для него над расчетами нейтронов. ^[85] Среди них были его секретарь Присцилла Грин , ^[86] Сербер и Макмиллан из его собственной группы, а также группы Эмилио Сегре и Джозефа В. Кеннеди из Калифорнийского университета, группа Дж. Х. Уильямса из Университета Миннесоты , Джо Группа Маккиббена изУниверситет Висконсина , группа Феликса Блоха из Стэнфордского университета и группа Маршалла Холлоуэя из Университета Пердью . Он также обеспечил услугами Ханса Бете и Роберт Bacher из лаборатории радиационной в MIT , Эдвард Теллер, Роберт Ф. Christy , Darol К. Фроман , Элвин С. Грейвс и Джон Х. Мэнли и его группа из металлургической лаборатории Манхэттенского проекта, и Роберт Р. Уилсон и его группа, в которую входил Ричард Фейнман , которые проводили исследования Манхэттенского проекта в Принстонском университете.. Они привезли с собой много ценного научного оборудования. Группа Вильсона демонтировала циклотрон в Гарвардском университете и отправила его в Лос-Аламос; McKibben's привез два генератора Ван де Граафа из Висконсина; и Manley's привез ускоритель Кокрофта-Уолтона из Университета Иллинойса . ^[85]

Связь с внешним миром шла по единой линии Лесной службы до апреля 1943 года ^[87], когда она была заменена пятью телефонными линиями армии. В марте 1945 года это число было увеличено до восьми. ^[88] Также было три телетайпа с кодирующими машинами. Первый был установлен в марте 1943 г., а еще два были добавлены в мае 1943 г. Один был удален в ноябре 1945 г. ^[88]В офисах были телефоны, но в частных домах их не было, так как армия считала это угрозой безопасности. В поселке было несколько телефонов-автоматов на случай чрезвычайных ситуаций. Поскольку не было способа предотвратить прослушивание линий, секретная информация не могла обсуждаться по телефонным линиям. Первоначально телефонные линии были доступны только в рабочее время, пока не прибыло достаточно WAC, чтобы обеспечить круглосуточное обслуживание коммутатора. ^[89]

Женщин в Лос-Аламосе поощряли к работе из-за нехватки рабочей силы и соображений безопасности, связанных с привлечением местных рабочих. К сентябрю 1943 года в Техническом районе работало около 60 жен ученых. В октябре 1944 года около 200 из 670 работников лаборатории, больницы и школы были женщинами. Большинство из них работали в администрации, но многие женщины, такие как Лилли Хорниг , ^[90] Джейн Гамильтон Холл , ^[91] и Пегги Титтертон работал ученых и техников. ^[92] Шарлотта Сербер возглавляла группу A-5 (Библиотека). ^[93] Большая группа женщин работала над численными расчетами в группе Т-5 (Вычисления). ^[90] Дороти МакКиббинуправлял офисом в Санта-Фе, который открылся 27 марта 1943 года по адресу 109 East Palace Avenue ^[94].

В Лос-Аламосской лаборатории был управляющий совет, в который входили Оппенгеймер, Бачер, Бете, Кеннеди, Д.Л. Хьюз (директор по персоналу), Д.П. Митчелл (директор по закупкам) и Дик Парсонс. Позже были добавлены Макмиллан, Джордж Кистяковски и Кеннет Бейнбридж . ^[95] Лаборатория была разделена на пять отделов: администрация (A), теоретическая (T) при Бете, экспериментальная физика (P) при Бахере, химия и металлургия (CM) при Кеннеди и артиллерийское оборудование и инженерия (E) при Парсонсе. ^{[96] [97]}Все дивизии расширялись в течение 1943 и 1944 годов, но дивизия Т, несмотря на утроение ее численности, оставалась самой маленькой, а дивизия Е стала самой большой. Допуск безопасности был проблемой. Ученым (включая, вначале, Оппенгеймера) должен был быть предоставлен доступ в Техническую зону без надлежащего разрешения. В интересах эффективности Гроувс одобрил сокращенный процесс, с помощью которого Оппенгеймер поручился за старших ученых, а трех других сотрудников было достаточно, чтобы поручиться за младшего ученого или техника. ^[98]

Лаборатория Лос-Аламоса была усилена британской миссией под руководством Джеймса Чедвика. Первыми прибыли Отто Фриш и Эрнест Титтертон ; позже прибывшие включали Нильса Бора и его сына Оге Бора , а также сэра Джеффри Тейлора , эксперта по гидродинамике, который внес большой вклад в понимание неустойчивости Рэлея – Тейлора . ^[99] Эта нестабильность на границе раздела между двумя жидкостями разной плотности возникает, когда более легкая жидкость выталкивает более тяжелую, ^[100]и имел жизненно важное значение для интерпретации экспериментов со взрывчатыми веществами, предсказания последствий взрыва, конструкции нейтронных инициаторов и конструкции самой атомной бомбы. Чедвик оставался там всего несколько месяцев; его сменил на посту главы британской миссии Рудольф Пайерлс. Первоначальная идея, которую поддержал Гроувс, заключалась в том, что британские ученые будут работать как группа под руководством Чедвика, который будет отдавать им работу. Вскоре от этого отказались в пользу полной интеграции Британской миссии в лабораторию. Они работали в большинстве его подразделений, за исключением химии плутония и металлургии. ^{[101] [99]} С принятием Закона об атомной энергии 1946 года, известный как закон Мак-Магона, все британские государственные служащие были вынуждены уйти. Все уехали к концу 1946 года, за исключением Титтертона, которому было предоставлено особое разрешение, и оставался там до 12 апреля 1947 года. Британская миссия закончилась, когда он отбыл. ^{[102] [103]}

Конструкция оружия пушечного типа [ править ]

Исследование [ править ]

В 1943 году усилия по разработке были направлены на создание оружия деления пушечного типа с использованием плутония под названием « Тонкий человек» . ^{[104] [105]} Названия всех трех конструкций атомных бомб - Толстяк , Тонкий человек и Маленький мальчик - были выбраны Сербером на основе их формы. «Тонкий человек» был длинным устройством, и его название произошло от детективного романа Дэшилла Хэммета и серии одноименных фильмов . Толстяк был круглым и толстым, и был назван в честь персонажа Сидни Гринстрита «Каспера Гутмана» в «Мальтийском соколе» . Маленький мальчик пришел последним и был назван в честь Элиши Кук-младший.Персонаж из того же фильма, о котором говорил Хамфри Богарт . ^[106]

На серии конференций в апреле и мае 1943 г. был изложен план лаборатории на оставшуюся часть года. Оппенгеймер оценил критическую массу устройства с ураном-235 с помощью формулы, основанной на теории диффузии, выведенной в Беркли Стэном Франкелем и Э. К. Нельсоном. Это дало ценность для устройства из урана-235 с идеальным вскрытием в 25 кг; но это было только приближение. Он был основан на упрощающих предположениях, в частности, что все нейтроны имели одинаковую скорость, что все столкновения были упругими , что они рассеивались изотропно и что длина свободного пробеганейтронов в активной зоне и тампере были одинаковыми. Подразделение Т Бете, в частности группа Т-2 (теория диффузии) Сербера и группа Т-4 (проблемы диффузии) Фейнмана, потратят следующие несколько месяцев на работу над улучшенными моделями. ^{[107] [108]} Бете и Фейнман также разработали формулу эффективности реакции. ^[109]

Никакая формула не может быть более точной, чем введенные в нее значения; значения сечений были сомнительными и еще не были определены для плутония. Измерение этих значений будет приоритетом, но в лаборатории имеется всего 1 грамм урана-235 и всего несколько микрограммов плутония. ^[107] Эта задача выпала на долю P-подразделения Бахера. Группа Williams P-2 (электростатический генератор) провела первый эксперимент в июле 1943 года, когда использовала больший из двух генераторов Ван-де-Граафа для измерения отношения нейтронов к делению в плутонии и урана-235. ^[110]Это включало некоторые переговоры с Металлургической лабораторией о получении 165 мкг плутония, который был получен в Лос-Аламосе 10 июля 1943 года. Бахер сообщил, что количество нейтронов при делении плутония-239 составило 2,64 ± 0,2, что примерно в 1,2 раза больше. столько же, сколько урана-235. ^[111] Титтертон и Бойс МакДэниел из группы Вильсона P-1 (циклотронная) попытались измерить время, необходимое для испускания быстрых нейтронов из ядра урана-235 при его делении. ^[112] Они подсчитали, что большая часть излучается менее чем за 1 наносекунду.. Последующие эксперименты показали, что деление занимает меньше наносекунды. Подтверждение утверждения теоретиков о том, что количество нейтронов, испускаемых при делении, было одинаковым как для быстрых, так и для медленных нейтронов, заняло больше времени и не было завершено до осени 1944 года ^[110].

Джон фон Нейман посетил лабораторию Лос-Аламоса в сентябре 1943 года и участвовал в обсуждении ущерба, который может нанести атомная бомба. Он объяснил, что, хотя ущерб от небольшого взрыва пропорционален импульсу (среднее давление взрыва, умноженное на его продолжительность), ущерб от крупных взрывов, таких как атомная бомба, будет определяться пиковым давлением, которое зависит от кубический кореньего энергии. Затем Бете подсчитал, что взрыв 10 килотонн в тротиловом эквиваленте (42 ТДж) приведет к избыточному давлению в 0,1 стандартной атмосферы (10 кПа) на расстоянии 3,5 км (2,2 мили) и, следовательно, приведет к серьезным повреждениям в пределах этого радиуса. Фон Нейман также предположил, что, поскольку давление увеличивается, когда ударные волны отражаются от твердых объектов, ущерб может быть увеличен, если бомба будет взорвана на высоте, сопоставимой с радиусом повреждения, примерно от 1 до 2 километров (от 3300 до 6600 футов). ^{[109] [113]}

Развитие [ править ]

Парсонс был назначен главой артиллерийского и инженерного отдела в июне 1943 года по рекомендации Буша и Конанта. ^[114] Чтобы укомплектовать подразделение, Толмен, который действовал как координатор усилий по разработке оружия, пригласил Джона Стрейба, Чарльза Кричфилда и Сета Недермейера из Национального бюро стандартов . ^[115] Первоначально подразделение было разделено на пять групп, лидерами которых были Макмиллан из группы E-1 (испытательный полигон), Кеннет Бейнбридж из группы E-2 (приборостроение), Роберт Броуд.из группы E-3 (разработка взрывателя), Кричфилд из группы E-4 (снаряд, цель и источник) и Недермейер из группы E-5 (имплозия). Осенью 1943 года были добавлены еще две группы: группа E-7 (доставка) под командованием Нормана Рэмси и группа E-8 (внутренняя баллистика) под руководством Джозефа О. Хиршфельдера . ^[114]

На ранчо «Якорь» создан полигон. Пушка должна была быть необычной, и ее нужно было проектировать из-за отсутствия важных данных о критической массе. Критерии проектирования заключались в том, что орудие должно иметь начальную скорость 3 000 футов в секунду (910 м / с); что труба будет весить всего 1 короткую тонну (0,91 т) вместо обычных 5 коротких тонн (4,5 т) для трубы с такой энергией; что, как следствие, будет из легированной стали; что он должен иметь максимальное давление в казенной части 75 000 фунтов на квадратный дюйм (520 000  кПа ); и что у него должно быть три независимых праймера . Поскольку из него нужно было выстрелить только один раз, ствол можно было бы сделать легче, чем у обычного ружья. И не требовалось нарезовили возвратные механизмы. Кривые давления были рассчитаны под наблюдением Хиршфельдера в геофизической лаборатории до его прихода в Лос-Аламосскую лабораторию. ^[116]

Пока они ждали, пока пушки будут изготовлены на Заводе морской пушки , испытывали различные пороховые вещества. Хиршфельдер отправлено John L. Магов в Бюро шахты ' экспериментальной шахты на Брюсетоне, штат Пенсильвания , чтобы проверить пропеллент и зажигание системы. ^[117] Испытательные стрельбы проводились на ранчо «Якорь» из орудия калибра 3 дюйма (76 мм) / 50 . Это позволило отладить контрольно-измерительную аппаратуру. Первые две трубы прибыли в Лос-Аламос 10 марта 1944 г., и на ранчо Anchor под руководством Томаса Х. Олмстеда начались испытательные стрельбы, имевшие опыт подобных работ на военно-морском полигоне в Дальгрене, штат Вирджиния.. Грунтовки были протестированы и показали, что они работают при давлении до 80000 фунтов на квадратный дюйм (550 000 кПа). Группа Броуде исследовала системы взрывателей, проверила радиолокационные высотомеры , бесконтактные предохранители и предохранители барометрического высотомера . ^[118]

Испытания проводились с радиолокационным высотомером с частотной модуляцией, известным как AYD, и импульсным типом, известным как 718. Модификации AYD были выполнены Norden Laboratories Corporation в соответствии с контрактом OSRD. Когда связались с производителем 718, RCA , стало известно, что новый радар предупреждения о хвосте , AN / APS-13 , позже прозванный Арчи , только что поступает в производство, который может быть адаптирован для использования в качестве радиолокационного высотомера. Третий объект, который должен был быть изготовлен, был доставлен в Лос-Аламос в апреле 1944 года. В мае он прошел испытания пикированием АТ-11.. После этого в июне и июле были проведены полномасштабные испытания на падение. Они были очень успешными, в то время как AYD продолжал страдать от проблем. Поэтому Арчи был принят на вооружение, хотя нехватка единиц в августе 1944 г. не позволила провести масштабные разрушительные испытания. ^[118] Испытания самолета Silverplate Boeing B-29 Superfortress с формой бомбы Thin Man проводились на армейском аэродроме Мюрок в марте и июне 1944 года. ^[119]

Плутоний [ править ]

На заседании Исполнительного комитета S-1 14 ноября 1942 года Чедвик выразил опасение, что альфа-частицы, испускаемые плутонием, могут производить нейтроны в легких элементах, присутствующих в виде примесей, что, в свою очередь, приведет к делению плутония и вызовет преддетонацию. , цепная реакция до полной сборки активной зоны. Это было рассмотрено Оппенгеймером и Сиборгом за месяц до этого, и последний подсчитал, что излучатели нейтронов, такие как борпришлось ограничить одной сотней миллиардов. Существовали некоторые сомнения в том, можно ли разработать химический процесс, который мог бы обеспечить такой уровень чистоты, и Чедвик довел этот вопрос до сведения Исполнительного комитета S-1 для дальнейшего рассмотрения. Однако четыре дня спустя Лоуренс, Оппенгеймер, Комптон и Макмиллан сообщили Конанту, что они уверены, что строгие требования к чистоте могут быть выполнены. ^[120]

Только микроскопические количества плутония были доступны до тех пор, пока 4 ноября 1943 года не был введен в эксплуатацию графитовый реактор X-10 на Инженерном заводе Клинтона ^{[121] [122],} но уже были некоторые тревожные признаки. Когда фторид плутония производился в Металлургической лаборатории, он иногда был светлым, а иногда темным, хотя химический процесс был таким же. Когда в ноябре 1943 года им удалось восстановить его до металлического плутония, плотность была измерена на уровне 15 г / см ³ , а измерение с использованием методов рассеяния рентгеновских лучей показало плотность 13 г / см ³ . Это было плохо; предполагалось, что его плотность такая же, как у урана, около 19 г / см ^3.. Если бы эти цифры были правильными, для бомбы потребовалось бы гораздо больше плутония. Кеннеди не нравился амбициозный и привлекающий внимание манер Сиборга, и вместе с Артуром Валь разработал процедуру очистки плутония, независимую от группы Сиборга. Когда в феврале они получили образец, эта процедура была протестирована. В том же месяце Металлургическая лаборатория объявила, что она определила наличие двух различных фторидов: светлый тетрафторид плутония (PuF ₄ ) и темный трифторид плутония (PuF ₃). Вскоре химики обнаружили, как их производить выборочно, и оказалось, что первые легче превратить в металл. Измерения в марте 1944 г. показали плотность от 19 до 20 г / см ³ . ^[123]

Группа Эрика Джетта CM-8 (Металлургия плутония) начала эксперименты с металлическим плутонием после того, как граммы были получены в лаборатории Лос-Аламоса в марте 1944 года. Нагрев его, металлурги обнаружили пять температур в диапазоне от 137 до 580 ° C (от 279 до 1076 ° F). ), при котором он внезапно начал поглощать тепло без повышения температуры. Это было убедительным указанием на наличие множества аллотропов плутония ; но поначалу считалось слишком странным, чтобы быть правдой. Дальнейшие испытания подтвердили изменение состояния около 135 ° C (275 ° F); он вошел в δ-фазу с плотностью 16 г / см ^3.. Сиборг утверждал, что плутоний имеет температуру плавления от 950 до 1000 ° C (от 1740 до 1830 ° F), что примерно равно температуре урана, но металлурги из лаборатории Лос-Аламоса вскоре обнаружили, что он плавится при температуре около 635 ° C (1175 ° F). F). Затем химики обратились к методам удаления примесей легких элементов из плутония; но 14 июля 1944 года Оппенгеймер сообщил Кеннеди, что в этом больше нет необходимости. ^[124]

Понятие спонтанного деления было поднято Нильсом Бором и Джоном Арчибальдом Уилером в их трактовке 1939 года механизма ядерного деления. ^[126] Первая попытка обнаружить спонтанное деление урана была предпринята Уиллардом Либби , но ему не удалось его обнаружить. ^[127] Это было замечено в Великобритании Фриша и Титтертон, и независимо друг от друга в Советском Союзе на Георгия Флерова и Константина Петржака в 1940 году; последним обычно приписывают открытие. ^{[128] [129]} Комптон также слышал от французского физика Пьера Оже, чтоФредерик Жолио-Кюри обнаружил то, что могло быть спонтанным делением полония . Если это правда, это может исключить использование полония в нейтронных инициаторах; если это верно для плутония, это может означать, что конструкция пушечного типа не будет работать. В Лос-Аламосской лаборатории пришли к единому мнению, что это неправда и что результаты Жолио-Кюри были искажены примесями. ^[130]

В лаборатории Лос-Аламоса группа P-5 (Радиоактивность) Эмилио Сегре намеревалась измерить его в уране-234 , -235 и -238, плутонии, полонии, протактинии и тории . ^[131] Их не слишком беспокоил сам плутоний; их главной заботой был вопрос, поднятый Чедвиком, о взаимодействии с примесями легких элементов. Сегре и его группа молодых физиков поставили свой эксперимент в старой бревенчатой ​​хижине Лесной службы в каньоне Пахарито, примерно в 14 милях (23 км) от Технической зоны, чтобы свести к минимуму фоновое излучение, исходящее для других исследований в лаборатории Лос-Аламоса. ^[132]

К августу 1943 года у них были хорошие значения для всех протестированных элементов, за исключением плутония, который они не смогли измерить достаточно точно, потому что у них был единственный образец по 20 мкг, созданный 60-дюймовым циклотроном в Беркли. ^[133] Они действительно заметили, что измерения, сделанные в Лос-Аламосе, были больше, чем измерения, сделанные в Беркли, которые они приписали космическим лучам , которые более многочисленны в Лос-Аламосе, который находится на высоте 7300 футов (2200 м) над уровнем моря. ^[134]Хотя их измерения показали скорость спонтанного деления 40 делений на грамм в час, что было высоким, но приемлемым показателем, предел погрешности был неприемлемо большим. В апреле 1944 года они получили образец из графитового реактора Х-10. Вскоре тесты показали 180 делений на грамм в час, что было неприемлемо высоким показателем. Бахеру пришлось сообщить об этом Комптону, который был явно потрясен. ^[135] Подозрение упало на плутоний-240 , изотоп, который еще не был открыт, но о существовании которого подозревали, поскольку он просто создается ядром плутония-239, поглощающим нейтрон. О чем не подозревали, так это о его высокой скорости спонтанного деления. Группа Сегре измерила его на уровне 1,6 миллиона делений на грамм в час, по сравнению с 40 на грамм в час для плутония-239. ^[136]Это означало, что плутоний, полученный в реакторе, был непригоден для использования в оружии пушечного типа. Плутоний-240 запустил бы цепную реакцию слишком быстро, вызывая преддетонацию, которая высвободила бы достаточно энергии, чтобы рассеять критическую массу, прежде чем прореагирует достаточное количество плутония. Было предложено более быстрое орудие, но оно оказалось непрактичным. Так же была возможность разделения изотопов, поскольку плутоний-240 даже труднее отделить от плутония-239, чем уран-235 от урана-238. ^[137]

Конструкция оружия имплозивного типа [ править ]

Работа по альтернативному методу конструкции бомбы, известному как имплозия, была начата группой Недермейера E-5 (имплозия). Сербер и Толман задумали имплозию во время апрельских конференций 1943 года как средство соединения частей расщепляющегося материала для образования критической массы. Неддермейер пошел другим путем, пытаясь превратить полый цилиндр в сплошной стержень. ^[138] Идея заключалась в том, чтобы использовать взрывчатые вещества для измельчения субкритического количества делящегося материала в меньшую и более плотную форму. Когда делящиеся атомы упаковываются ближе друг к другу, скорость захвата нейтронов увеличивается, и они образуют критическую массу. Металлу нужно пройти очень короткое расстояние, поэтому критическая масса собирается за гораздо меньшее время, чем при использовании пистолетного метода. ^[139]В то время идея использования взрывчатых веществ таким способом была довольно новой. Для облегчения работ на ранчо «Якорь» был открыт небольшой завод по отливке взрывчатых форм. ^[138]

В течение 1943 года имплозия считалась резервным проектом на тот случай, если по какой-то причине орудие окажется непрактичным. ^[140] Физики-теоретики, такие как Бете, Оппенгеймер и Теллер, были заинтригованы идеей конструкции атомной бомбы, которая позволяла бы более эффективно использовать делящийся материал и позволяла использовать материалы более низкой чистоты. Это были преимущества особой привлекательности для Гроувса. Но хотя исследования Неддермейера в 1943 г. и в начале 1944 г. показывали многообещающие, было ясно, что проблема будет намного сложнее с теоретической и инженерной точки зрения, чем конструкция оружия. В июле 1943 года Оппенгеймер написал Джону фон Нейману, прося его о помощи и предлагая ему посетить Лос-Аламос, где он мог бы получить «лучшее представление об этом чем-то вроде Бака Роджерса».проект ». ^[141]

В то время фон Нейман работал в Управлении боеприпасов ВМС , Принстонском университете, Абердинском испытательном полигоне армии и NDRC. Оппенгеймер, Гроувс и Парсонс обратились к Толману и контр-адмиралу Уильяму Р. Пурнеллу с просьбой освободить фон Неймана. Он посетил Лос-Аламос с 20 сентября по 4 октября 1943 года. Опираясь на свою недавнюю работу с взрывными волнами и кумулятивными зарядами, используемыми в бронебойных снарядах, он предложил использовать кумулятивный фугасный заряд для взрыва сферического ядра. На заседании Совета управляющих 23 сентября было решено обратиться к Джорджу Кистяковски, известному эксперту по взрывчатым веществам, тогда работавшему в OSRD, с просьбой присоединиться к лаборатории Лос-Аламоса. ^[142]Хотя он и неохотно сделал это в ноябре. Он стал штатным сотрудником 16 февраля 1944 года, став заместителем Парсонса по взрыву; Макмиллан стал его заместителем по оружию. Максимальный размер бомбы был определен в то время по размеру бомбового отсека 5 на 12 футов (1,5 на 3,7 м) B-29. ^[143]

К июлю 1944 года Оппенгеймер пришел к выводу, что плутоний нельзя использовать в конструкции оружия, и остановился на имплозии. Ускоренная работа над дизайном имплозии под кодовым названием Fat Man началась в августе 1944 года, когда Оппенгеймер осуществил радикальную реорганизацию лаборатории в Лос-Аламосе, чтобы сосредоточиться на имплозии. ^[144] В Лос-Аламосе были созданы две новые группы для разработки взрывного оружия, X (для взрывчатых веществ), подразделение, возглавляемое Кистяковским, и G (для гаджетов), подразделение под руководством Роберта Бахера. ^{[145] [146]}Хотя Теллер был главой группы T-1 (Implosion and Super), Бете считал, что Теллер проводил слишком много времени на Super, которому Бете и Оппенгеймер уделяли мало внимания. В июне 1944 года Оппенгеймер создал специальную супергруппу под руководством Теллера, который стал напрямую подчиняться Оппенгеймеру, а Пайерлс стал главой группы T-1 (Implosion). ^{[147] [148]} В сентябре группа Теллера стала Группой F-1 (Super and General Theory), частью нового подразделения F (Ферми) Энрико Ферми. ^[149]

В новой конструкции, которую фон Нейман и Т-подразделение, в первую очередь Рудольф Пайерлс, разработали, использовались взрывные линзы, чтобы сфокусировать взрыв на сферической форме, используя комбинацию медленных и быстрых взрывчатых веществ. ^[150] Визит сэра Джеффри Тейлора в мае 1944 года поднял вопросы о стабильности границы раздела между активной зоной и тампером с обедненным ураном . В результате дизайн был сделан более консервативным. Конечным выражением этого было принятие предложения Кристи о том, что ядро ​​должно быть твердым, а не пустым. ^[151] Конструкция линз, которые взрывались с правильной формой и скоростью, оказалась медленной, сложной и разочаровывающей. ^[150] Различные взрывчатые вещества были испытаны, прежде чемсостав Б как быстрое взрывчатое вещество и баратол как медленное взрывчатое вещество. ^[152] Окончательный дизайн напоминал футбольный мяч с 20 шестиугольными и 12 пятиугольными линзами, каждая из которых весила около 80 фунтов (36 кг). Для правильной детонации требовались быстрые, надежные и безопасные электрические детонаторы , которых для надежности было по два на каждую линзу. ^{[153] [154]} Поэтому было решено использовать взрывные детонаторы с перемычкой - новое изобретение, разработанное в Лос-Аламосе группой во главе с Луисом Альваресом . Контракт на их изготовление был передан Raytheon . ^[155]

Чтобы изучить поведение сходящихся ударных волн , Роберт Сербер разработал эксперимент RaLa , в котором использовался короткоживущий радиоизотоп лантан-140 , мощный источник гамма-излучения . Источник гамма-излучения размещался в центре металлической сферы, окруженной взрывными линзами, которые, в свою очередь, находились внутри ионизационной камеры . Это позволило сделать рентгеновский снимок взрыва. Линзы были разработаны в первую очередь с использованием этой серии тестов. ^[156] В своей истории проекта Лос-Аламоса Дэвид Хокинс писал: «RaLa стал самым важным отдельным экспериментом, повлиявшим на окончательную конструкцию бомбы». ^[157]

Внутри взрывчатого вещества находился алюминиевый толкатель толщиной 4,5 дюйма (110 мм), который обеспечивал плавный переход от взрывчатого вещества относительно низкой плотности к следующему слою, трамбовке из природного урана толщиной 3 дюйма (76 мм). Его основная задача заключалась в том, чтобы как можно дольше удерживать критическую массу, но он также отражал нейтроны обратно в активную зону. Какая-то его часть тоже может расщепиться. Для предотвращения преддетонации внешним нейтроном тампер был покрыт тонким слоем бора. ^[153]

Модулированный полонием-бериллием нейтронный инициатор , известный как «еж», потому что его форма напоминала морского ежа, ^[158] был разработан для запуска цепной реакции в нужный момент. ^[159] Эта работа по химии и металлургии радиоактивного полония была проведена Чарльзом Алленом Томасом из компании Monsanto и стала известна как Дейтонский проект . ^{[160] Для} тестирования потребовалось до 500 кюри полония в месяц, который Monsanto смогла доставить. ^[161] Вся сборка была заключена в дюралюминиевый кожух бомбы для защиты от пуль и зенитных орудий. ^[153]

Конечной задачей металлургов было определить, как заливать плутоний в сферу. Хрупкая α-фаза, существующая при комнатной температуре, при более высоких температурах превращается в пластичную β-фазу. Затем внимание переключилось на еще более пластичную δ-фазу, которая обычно существует в диапазоне от 300 до 450 ° C (от 572 до 842 ° F). Было обнаружено, что он был стабильным при комнатной температуре при легировании алюминием, но алюминий испускает нейтроны при бомбардировке альфа-частицами , что усугубляет проблему предварительного воспламенения. Затем металлурги нашли сплав плутоний-галлий , который стабилизировал δ-фазу и мог быть подвергнут горячему прессованию в желаемую сферическую форму. Поскольку плутоний легко подвергался коррозии, сфера была покрыта никелем. ^[162]

Работа оказалась опасной. К концу войны половину опытных химиков и металлургов пришлось отстранить от работы с плутонием, когда в их моче появился недопустимо высокий уровень этого элемента. ^[163] Небольшой пожар в Лос-Аламосе в январе 1945 года вызвал опасения, что пожар в плутониевой лаборатории может заразить весь город, и Гровс санкционировал строительство нового объекта химии и металлургии плутония, который стал известен как DP -сайт. ^[164] Полусферы для первого плутониевого карьера (или активной зоны) были изготовлены и доставлены 2 июля 1945 года. Еще три полушария последовали за ним 23 июля и были доставлены через три дня. ^[165]

Маленький мальчик [ править ]

После реорганизации Оппенгеймером лаборатории Лос-Аламоса в июле 1944 года работа над урановым оружием пушечного типа была сосредоточена в группе O-1 (Gun) Фрэнсиса Берча . ^{[166] [167]} Идея была разработана таким образом, чтобы в случае неудачи разработки имплозивной бомбы можно было использовать по крайней мере обогащенный уран. ^[168] Отныне пушечный тип должен был работать только с обогащенным ураном, и это позволило значительно упростить конструкцию Тонкого Человека. Больше не требовалось высокоскоростное орудие, и можно было заменить оружие более простым, достаточно коротким, чтобы поместиться в бомбоотсек B-29. Новый дизайн получил название Little Boy . ^[169]

После неоднократных задержек первая партия слегка обогащенного урана (13-15 процентов урана-235) прибыла из Ок-Риджа в марте 1944 года. Поставки высокообогащенного урана начались в июне 1944 года. Эксперименты по критичности и водогрейный котел имели приоритет, поэтому металлурги не получали до августа 1944 года. ^{[170] [171]} Тем временем Отдел CM проводил эксперименты с гидридом урана . ^[172] Это было рассмотрено T Division как перспективный активный материал. Идея заключалась в том, что способность водорода как замедлителя нейтронов компенсировать потерю эффективности, но, как позже вспоминал Бете, его эффективность была «ничтожно мала или меньше, как сказал бы Фейнман», и к августу 1944 года от этой идеи отказались.^[173]

Франк Спеддинг «s Ames Проект разработал процесс Эймса , способ получения металлического урана в промышленных масштабах, но Кирилл Стэнли Смит , ^[174] адъюнкт лидер КМ Отдела отвечает за металлургии, ^[175] был обеспокоен использованием с высокообогащенный уран из-за опасности образования критической массы. Высокообогащенный уран также был намного ценнее природного урана, и он хотел избежать потери даже миллиграмма. Он нанял Ричарда Д. Бейкера, химика, который работал со Спеддингом, и вместе они адаптировали процесс Эймса для использования в лаборатории Лос-Аламоса. ^[174]В феврале Бейкер и его группа сделали двадцать восстановлений на 360 граммов и двадцать семь на 500 граммов с помощью высокообогащенного тетрафторида урана . ^[176]

Было произведено два типа конструкции орудия: Тип A из высоколегированной стали, Тип B из более обычной стали. Тип B был выбран для производства, потому что он был легче. Капсюли и пропеллент были такими же, как те, что были выбраны ранее для Thin Man. ^[177] Масштабные испытательные стрельбы полого снаряда и мишени проводились из орудия 3 дюйма / 50 калибра и 20-мм (0,79 дюйма) пушки Hispano . Начиная с декабря, были проведены полномасштабные испытательные стрельбы. Удивительно, но первый созданный тестовый образец оказался лучшим из когда-либо созданных. Он использовался в четырех испытательных стрельбах на ранчо Anchor и, в конечном итоге, в Little Boy, использовавшемся при бомбардировке Хиросимы.. Техническое задание было завершено в феврале 1945 года, и были заключены контракты на изготовление компонентов. Были использованы три разных растения, чтобы ни у кого не было копии всей конструкции. Орудие и затвор были изготовлены на заводе Naval Gun Factory в Вашингтоне, округ Колумбия; мишень, гильза и некоторые другие компоненты были произведены на Военно-морской артиллерийской установке в Центер-Лайн, штат Мичиган ; и хвостовой обтекатель и монтажные кронштейны, произведенные компанией Expert Tool and Die в Детройте, штат Мичиган . ^{[178] [177]}

Аккуратный график Берча был нарушен в декабре Гроувсом, который приказал Оппенгеймеру отдать приоритет пушечному типу над взрывом, чтобы оружие было готово к 1 июля 1945 года. ^[179] Бомба, за исключением урановой полезной нагрузки, была готова. в начале мая 1945 года. ^[180] Снаряд с ураном-235 был завершен 15 июня, а цель - 24 июля. ^[181] Предварительные сборки мишени и бомбы (частично собранные бомбы без делящихся компонентов) покинули военно-морскую верфь Хантерс-Пойнт , Калифорния, 16 июля на борту крейсера USS  Indianapolis , прибывшего 26 июля. ^[182] Целевая вставка с последующим выходом в воздух 30 июля. ^[181]

Несмотря на то, что все его компоненты были испытаны в ходе испытаний на мишень и падение ^[181], до Хиросимы не было проведено полного испытания ядерного оружия пушечного типа. Было несколько причин не тестировать устройство типа Little Boy. В первую очередь не хватало урана-235. ^[183] Кроме того, конструкция оружия была достаточно простой, поэтому было сочтено необходимым только провести лабораторные испытания с пушкой в ​​сборе. В отличие от имплозивной конструкции, которая требовала сложной координации кумулятивных зарядов взрывчатого вещества, конструкция пушечного типа считалась почти наверняка работающей. ^{[184] В} Вендовере было проведено 32 испытания на падение., и только один раз бомба не сработала. В последнюю минуту была сделана модификация, позволяющая загружать пороховые мешки с метательным взрывчатым веществом, из которого стреляла пушка, в бомбовый отсек. ^[177]

Опасность случайного взрыва ставила под вопрос безопасность. В Little Boy были встроены основные механизмы безопасности, но случайный взрыв все же мог произойти. Были проведены испытания, чтобы выяснить, может ли при столкновении полая «пуля» попасть в «целевой» цилиндр, что приведет к массовому выбросу радиации или, возможно, ядерной детонации. Они показали, что для этого потребовался удар в 500 раз больше силы тяжести, что делало его маловероятным. ^[185] Все еще были опасения, что авария и пожар могут вызвать взрыв. ^[186] При погружении в воду половинки урана подвергались эффекту замедлителя нейтронов . Хотя это не привело бы к взрыву, это могло вызвать обширное радиоактивное заражение.. По этой причине пилотам рекомендовалось терпеть крушение на суше, а не на море. ^[185]

Водогрейный котел [ править ]

Котловой воды был водный гомогенный реактор , тип ядерного реактора , в котором ядерное топливо в виде растворимого сульфата урана в раствор ют в воде. ^{[187] [188]} Сульфат урана был выбран вместо нитрата урана, потому что сечение захвата нейтронов у серы меньше, чем у азота. ^[189]Этот проект был предложен Бахером в апреле 1943 года как часть продолжающейся программы измерения критических масс в системах с цепной реакцией. Он также видел в этом способ тестирования различных материалов в системах с критической массой. T Division были против этого проекта, который рассматривался как отвлечение от исследований, связанных с формой цепных реакций, обнаруженных в атомной бомбе, но Бахер в этом вопросе одержал победу. ^[190] Расчеты, связанные с водогрейным котлом, действительно заняли непомерно много времени у T-подразделения в 1943 году. ^[188] Теория реактора, разработанная Ферми, не применима к водогрейному котлу. ^[191]

Мало что было известно о строительстве реакторов в 1943 г. А группа была создана в P Отдела BACHER, в Р-7 (Водонагреватель) группа под руководством Дональда Керста , ^[192] , который включал Чарльз П. Бейкер, Gerhart Фридлендер , Линдсей Гельмгольц , Маршалл Холлоуэй и Ремер Шрайбер . Роберт Ф. Кристи из T-1 Group поддержал теоретические расчеты, в частности, расчет критической массы. Он подсчитал, что 600 граммов урана-235 сформируют критическую массу тампера бесконечного размера. Первоначально планировалось использовать водяной котел на 10 кВт, но Ферми и Сэмюэл К. Эллисонпосетил в сентябре 1943 г. и рассмотрел предложенный проект. Они указали на опасность разложения урановой соли и рекомендовали более прочную защиту. Было также отмечено, что будут образовываться радиоактивные продукты деления, которые необходимо будет удалить химическим путем. Как следствие, было решено, что водяной котел будет работать только на 1 кВт, пока не будет накоплен больший опыт эксплуатации, а функции, необходимые для работы на большой мощности, пока отложены. ^[190]

Кристи также рассчитала площадь, которая будет заражена в случае случайного взрыва. Было выбрано место в каньоне Лос-Аламос, находящееся на безопасном расстоянии от городка и ниже по течению от водопровода. Известный как Омега, он был одобрен Правлением 19 августа 1943 года. Водяной котел построить было непросто. Две половины сферы из нержавеющей стали диаметром 12,0625 дюйма (306,39 мм), которая служила котлом, пришлось сваривать дуговой сваркой, поскольку припой подвергался коррозии под действием урановой соли. Группа CM-7 (Разная металлургия) производила бериллиевые кирпичи для трамбовки водогрейного котла в декабре 1943 г. и январе 1944 г. Они были подвергнуты горячему прессованию в графите.при температуре 1000 ° C (1830 ° F) и давлении 100 фунтов на квадратный дюйм (690 кПа) в течение 5–20 минут. Было изготовлено 53 кирпича, по форме подходящих к котлу. Здание на участке Омега было готово, если и не было завершено, к 1 февраля 1944 года, а водогрейный котел был полностью собран к 1 апреля. К маю прибыло достаточно обогащенного урана, чтобы запустить его, и 9 мая 1944 года он стал критическим. ^{[190] [193]} Это был только третий реактор в мире, который сделал это, первые два из которых были реактором Chicago Pile-1. в металлургической лаборатории и на графитовом реакторе X-10 на заводе Clinton Engineer Works. ^[187]Улучшенные измерения поперечного сечения позволили Кристи уточнить свою оценку критичности до 575 граммов. Фактически требовалось всего 565 граммов. Точность его предсказания удивила Кристи больше, чем кого-либо. ^[190]

В сентябре 1944 года группа P-7 (водогрейный котел) превратилась в группу F-2 (водогрейный котел), часть подразделения F. Ферми. ^[194] По завершении запланированной серии экспериментов в июне 1944 г. было решено перестроить его как более мощный реактор. Первоначальная цель мощности 10 кВт была отброшена в пользу 5 кВт, что упростило бы требования к охлаждению. Было подсчитано, что он будет иметь нейтронный поток 5 x 10 ^10.нейтронов на квадратный сантиметр в секунду. Установлено водяное охлаждение и дополнительные тяги управления. На этот раз вместо сульфата урана использовали нитрат урана, потому что первый легче обеззаразить. Тампер из бериллиевых кирпичей был окружен графитовыми блоками, так как бериллий было трудно достать, и чтобы избежать реакции (γ, n) в бериллии ^[195], в которой гамма-лучи производятся нейтронами, генерируемыми реактором: ^[196]

9 4Быть + γ → 8 4Быть + п- 1,66 МэВ

Реактор начал работу в декабре 1944 года. ^[195]

Супер [ править ]

С самого начала исследованием Super руководил Теллер, который был его самым горячим сторонником. Хотя эта работа всегда считалась второстепенной по отношению к цели разработки бомбы деления, перспективы создания более мощных бомб было достаточно, чтобы она продолжалась. Летняя конференция в Беркли убедила Теллера в технологической возможности создания Super. Важный вклад внес Эмиль Конопинский., который предположил, что дейтерий может легче воспламениться, если его смешать с тритием. Бете отметил, что реакция трития-дейтерия (TD) выделяет в пять раз больше энергии, чем реакция дейтерия-дейтерия (DD). Это не было немедленно выполнено, потому что тритий было трудно получить, и были надежды, что дейтерий можно легко воспламенить с помощью бомбы деления, но сечения TD и DD были измерены группой Мэнли в Чикаго и группой Холлоуэя в Пердью. ^[197]

К сентябрю 1943 года значения DD и TD были пересмотрены в сторону увеличения, что вселяло надежду на то, что реакция синтеза может начаться при более низких температурах. Теллер был достаточно оптимистичен в отношении Super и достаточно обеспокоен сообщениями об интересе немцев к дейтерию, чтобы попросить Совет управляющих повысить его приоритет. Правление в некоторой степени согласилось, но постановило, что только один человек может быть освобожден для работы над ним на постоянной основе. Оппенгеймер назначил Конопинского, который провел остаток войны, работая над этим. Тем не менее в феврале 1944 года Теллер добавил в свою группу Т-1 Станислава Улама , Джейн Роберг, Джеффри Чу , Гарольда и Мэри Арго. Улам рассчитал обратное комптоновское охлаждение, а Роберг вычислил температуру воспламенения смесей ТД. ^{[197] [198]} Мария Гепперт присоединилась к группе в феврале 1945 года. ^[199]

Теллер настаивал на увеличении ресурсов на супер-исследования на том основании, что это оказалось намного сложнее, чем предполагалось. Правление отказалось сделать это на том основании, что это вряд ли принесет плоды до окончания войны, но не решило полностью. Действительно, Оппенгеймер попросил Гровса вывести немного трития из дейтерия в графитовом реакторе X-10. Несколько месяцев Теллер и Бете спорили о приоритете исследования Super. В июне 1944 года Оппенгеймер удалил Теллера и его супергруппу из Т-подразделения Бете и поместил его непосредственно под себя. В сентябре она стала F-1 (Super) Group в F-дивизионе Fermi. ^{[197] [198]}В течение следующих месяцев исследования Super не прекращались. Было подсчитано, что сжигание 1 кубического метра (35 кубических футов) жидкого дейтерия высвободит энергию 1 мегатонны тротила (4,2 ПДж), чего достаточно для разрушения 1000 квадратных миль (2600 км ² ). ^[200] Супергруппа была переведена обратно в Т-дивизию 14 ноября 1945 года. ^[201]

В апреле 1946 года в Лос-Аламосской лаборатории был проведен коллоквиум по Super, чтобы подвести итоги работы, проделанной во время войны. Теллер обрисовал в общих чертах свою концепцию «Классического супер», а Николас Метрополис и Энтони Л. Туркевич представили результаты расчетов, которые были сделаны в отношении термоядерных реакций. Заключительный отчет о Super, выпущенный в июне и подготовленный Теллером и его группой, оставался оптимистичным в отношении перспектив успешной разработки Super, хотя это впечатление не было универсальным среди присутствующих на коллоквиуме. ^[202] Работы пришлось свернуть в июне 1946 года из-за потери персонала. ^[203]К 1950 году расчеты показали, что Classic Super не работает; что он не только не сможет поддерживать термоядерное горение в дейтериевом топливе, но и вообще не сможет его зажечь. ^[202]

Тринити [ править ]

Из-за сложности оружия имплозивного типа было решено, что, несмотря на трату расщепляющегося материала, потребуется его первоначальное испытание. Гровс одобрил тест при условии извлечения активного материала. Поэтому было уделено внимание контролируемому провалу, но Оппенгеймер вместо этого выбрал полномасштабное ядерное испытание под кодовым названием «Тринити». ^[204] В марте 1944 года ответственность за планирование испытания была возложена на Кеннета Бейнбриджа, профессора физики в Гарварде, работавшего под руководством Кистяковского. Бейнбридж выбрал полигон бомбардировок возле армейского аэродрома Аламогордо в качестве площадки для испытаний. ^[205]Bainbridge работал с капитаном Сэмюэлем П. Давалосы на строительстве Троицкого Базового Лагеря и его объектов, в которую входили казармы, склады, мастерские, взрывоопасный журнал и кооперативную . ^[206]

Гроувсу не нравилась перспектива объяснения потери плутония на миллиард долларов комитету Сената, поэтому был сконструирован цилиндрический защитный сосуд под кодовым названием «Джамбо» для извлечения активного материала в случае отказа. Имея размеры 25 футов (7,6 м) в длину и 12 футов (3,7 м) в ширину, он был изготовлен с большими затратами из 214 длинных тонн (217 т) железа и стали компанией Babcock & Wilcox в Барбертоне, штат Огайо. Привезенный в специальном вагоне к подъездному пути в Поуп, штат Нью-Мексико, он был доставлен последние 25 миль (40 км) к испытательному полигону на трейлере, запряженном двумя тракторами. ^[207]К тому времени, когда он появился, уверенность в методе имплозии была достаточно высокой, а доступность плутония была достаточной, поэтому Оппенгеймер решил не использовать его. Вместо этого его поместили на стальную башню в 800 ярдах (730 м) от оружия, чтобы приблизительно определить, насколько мощным будет взрыв. В конце концов, Джамбо выжил, хотя его башня - нет, что укрепило веру в то, что Джамбо смог бы успешно сдержать шершавый взрыв. ^{[208] [209]}

7 мая 1945 года был проведен предиспытательный взрыв для калибровки приборов. Деревянная испытательная платформа была возведена в 800 ярдах (730 м) от Граунд Зиро и заполнена 108 короткими тоннами (98 т) тротила с добавлением продуктов ядерного деления в виде облученной урановой пули из Хэнфордской площадки , которая была растворена и разлита. в трубку внутри взрывчатого вещества. Этот взрыв наблюдал Оппенгеймер и новый заместитель командира Гроувса, бригадный генерал Томас Фаррелл . Предварительный тест дал данные, которые оказались жизненно важными для теста Trinity. ^{[209] [210]}

Для фактического испытания устройство, получившее прозвище «гаджет», было поднято на вершину стальной башни высотой 100 футов (30 м), поскольку детонация на этой высоте могла бы лучше показать, как будет вести себя оружие при падении с бомбардировщик. Детонация в воздухе максимизировала энергию, приложенную непосредственно к цели, и вызывала меньше ядерных осадков . Устройство было собрано под наблюдением Норриса Брэдбери в соседнем McDonald Ranch House 13 июля, а на следующий день было опасно поднято на башню. ^[211] Среди наблюдателей были Буш, Чедвик, Конант, Фаррелл, Ферми, Гровс, Лоуренс, Оппенгеймер и Толман. В 05:30 16 июля 1945 года устройство взорвалось с энергетическим эквивалентом.около 20 килотонн в тротиловом эквиваленте, оставляя кратер из тринитита (радиоактивного стекла) в пустыне шириной 250 футов (76 м). Ударная волна ощущалась на расстоянии более 100 миль (160 км), а грибовидное облако достигало 7,5 миль (12,1 км) в высоту. Это было слышно даже в Эль-Пасо, штат Техас , поэтому Гроувс опубликовал статью о взрыве магазина боеприпасов на Аламогордо-Филд. ^{[212] [213]}

Проект Альберта [ править ]

Проект Альберта, также известный как Проект А, был сформирован в марте 1945 года, поглотив существующие группы подразделения O Парсонса, которые работали над подготовкой и доставкой бомбы. В их число входят O-2 (доставка) Рэмси, Birch's O-1 (Gun) Group, Bainbridge's X-2 (разработка, проектирование и испытания) Group, Brode's O-3 (разработка взрывателей) и O-4 Джорджа Галлоуэя ( Инжиниринг) Группа. ^{[214] [215]} Его роль заключалась в поддержке усилий по доставке бомбы. Парсонс стал главой проекта «Альберта», Рэмси был его заместителем по науке и технике, а Эшворт - офицером по операциям и военным заместителем. ^[216] Всего в проекте «Альберта» участвовали 51 армейский, военно-морской и гражданский персонал. ^[217]Первым отрядом технической службы, к которому был назначен персонал проекта «Альберта» в административном порядке, командовал подполковник Пер де Сильва ^{[218], который} обеспечивал безопасность и жилищные услуги на Тиниане. ^[219] Существовали две команды по сборке бомб: группа по сборке Толстяка под командованием Норриса Брэдбери и Роджера Уорнера и группа по сборке Маленького мальчика под руководством Берча. Филип Моррисон был главой экипажа ямы, Бернард Уолдман и Луис Альварес возглавляли группу наблюдения с воздуха, ^{[216] [215],} а Шелдон Дайк отвечал за группу артиллерийского вооружения самолетов. ^[219] Физики Роберт Сербер иУильям Пенни и медицинский эксперт капитан армии США Джеймс Ф. Нолан были специальными консультантами. ^[220] Все члены Проекта Альберта вызвались участвовать в миссии. ^[221]

В рамках проекта «Альберта» был реализован план, согласно которому «Маленький мальчик» будет готов к 1 августа, а первый «Толстяк» будет готов к использованию как можно скорее после этого. ^[222] Между тем, с 20 по 29 июля была совершена серия из двенадцати боевых вылетов по целям в Японии с использованием фугасных тыквенных бомб , версий Толстяка со взрывчаткой, но не с делящимся ядром. ^[223] Шелдон Дайк и Майло Болстед из проекта Альберты выполняли некоторые из этих миссий, как и капитан британской группы наблюдателей Леонард Чешир . ^[224] Четыре предварительные сборки Little Boy, L-1, L-2, L-5 и L-6 были израсходованы в тестовых каплях. ^{[225] [226]}31 июля команда Little Boy полностью смонтировала боевую бомбу и была готова к использованию. ^[227] Последний этап подготовки к операции пришелся на 29 июля 1945 года. Приказ об атаке был отдан генералу Карлу Спаатцу 25 июля за подписью генерала Томаса Т. Хэнди , исполняющего обязанности начальника штаба армии США. , поскольку генерал армии Джордж К. Маршалл был на Потсдамской конференции с президентом Гарри С. Трумэном . ^[228] В приказе обозначены четыре цели: Хиросима , Кокура , Ниигата иНагасаки и приказал произвести атаку «как только погода позволит, примерно после 3 августа». ^[229]

Сборка отряда «Толстяк» была сложной операцией, в которой участвовал персонал групп взрывчатых веществ, ямы, взрывателя и стрельбы. Чтобы не допустить переполнения сборочного цеха и, как следствие, несчастного случая, Парсонс ограничил количество посетителей внутри здания в любое время. Персоналу, ожидающему выполнения определенного задания, приходилось ждать своей очереди за пределами здания. Первая предварительная сборка Fat Man, известная как F13, была собрана 31 июля и на следующий день прошла испытание на падение. За этим последовал F18 4 августа, который был сброшен на следующий день. ^[230] Три комплекта предварительных сборок Fat Man, обозначенные F31, F32 и F33, прибыли на B-29 509-й составной группы и базового подразделения ВВС 216-й армии.2 августа. При осмотре фугасные блоки F32 оказались сильно потрескавшимися и непригодными к эксплуатации. Два других были собраны, причем F33 был предназначен для репетиции, а F31 - для оперативного использования. ^[231]

Парсонс, как оружейник, руководил миссией в Хиросиме. С Подпоручиком Моррисом R Джеппсоном 1 - го Ordnance эскадры, он вставил порошок сумку маленького мальчика в Enola Gay " бомбоотсек s в полете. Перед тем, как подняться на высоту при приближении к цели, Джеппсон переключил три предохранителя между электрическими разъемами внутренней батареи и пускового механизма с зеленого на красный. Затем бомба была полностью вооружена. Jeppson следил за своими цепями. ^[232] Четыре других члена Проекта Альберта летали в Хиросиму. Луис Альварес , Гарольд Агнью и Лоуренс Х. Джонстон были на плоскости инструментов . Великий артист.. Они сбросили канистры с «Бангометром», чтобы измерить силу взрыва, но в то время это не использовалось для расчета урожайности. ^[233] Бернард Вальдман был оператором на самолете наблюдения . Он был оснащен специальной высокоскоростной кинокамерой Fastax с шестисекундной пленкой для записи взрыва. К сожалению, Уолдман забыл открыть затвор камеры, и пленка не была засвечена. ^{[234] [235]} Другие члены команды вылетели на Иводзиму на случай, если Энола Гэй будет вынуждена приземлиться там, но этого не требовалось. ^[236]

Пурнелл, Парсонс, Пол Тиббетс , Спаатц и Кертис ЛеМэй встретились на Гуаме 7 августа, на следующий день после нападения на Хиросиму, чтобы обсудить, что следует делать дальше. Парсонс сказал, что в рамках проекта «Альберта» бомба «Толстяк» будет готова к 11 августа, как первоначально планировалось, но Тиббетс указал на погодные отчеты, указывающие на плохие условия полета в тот день из-за шторма, и спросил, можно ли ее подготовить к 9 августа. Парсонс согласился сделать это. ^[237] В этой миссии Эшворт был оружейником, а лейтенант Филип М. Барнс из 1-й артиллерийской эскадрильи был помощником оружейника на B-29 Bockscar . Уолтер Гудман и Лоуренс Х. Джонстон были на борту измерительного самолета The Great Artiste.. Леонард Чешир и Уильям Пенни находились на наблюдательном самолете Big Stink . ^[238] Роберт Сербер должен был быть на борту, но был оставлен командиром самолета, потому что забыл свой парашют. ^[239]

Здоровье и безопасность [ править ]

Медицинская программа была учреждена в Лос-Аламосе под руководством капитана Джеймса Ф. Нолана из Медицинского корпуса армии США . ^{[240] [241]} Первоначально был создан небольшой пятиместный лазарет для гражданских лиц и трехместный медпункт для военнослужащих. Более серьезные случаи лечились в армейском госпитале Брунс в Санта-Фе, но вскоре это было сочтено неудовлетворительным из-за потери времени из-за долгой поездки и угроз безопасности. Нолан рекомендовал объединить лазареты и превратить их в больницу на 60 коек. В 1944 году был открыт госпиталь на 54 коек, укомплектованный личным составом армии. Стоматолог прибыл в марте 1944 г. ^[242] Ветеринарный корпусОфицер, капитан Дж. Стивенсон, уже был назначен присматривать за сторожевыми собаками. ^[240]

Лабораторные помещения для медицинских исследований были ограничены, но были проведены некоторые исследования воздействия радиации, а также поглощения и токсического воздействия металлов, особенно плутония и бериллия, в основном в результате аварий. ^[243] Группа здравоохранения начала проводить анализы мочи лабораторных работников в начале 1945 года, и многие из них показали опасные уровни плутония. ^[244] Работа на водогрейном котле также иногда подвергала рабочих воздействию опасных продуктов деления. ^[245] Между открытием в 1943 году и сентябрем 1946 года в Лос-Аламосе произошло 24 несчастных случая со смертельным исходом. Четыре ученых погибли, в том числе Гарри Даглиан и Луи Слотин, в авариях, связанных с критичностью, с участием ядра демона.. ^[246]

Безопасность [ править ]

10 марта 1945 года японский пожарный шар врезался в линию электропередачи, и в результате скачка напряжения в сети были временно остановлены реакторы Манхэттенского проекта на площадке в Хэнфорде. ^[247] Это вызвало большие опасения в Лос-Аламосе, что сайт может подвергнуться атаке. Однажды ночью все смотрели на странный свет в небе. Позже Оппенгеймер напомнил, что это продемонстрировало, что «даже группа ученых не является стойкой против ошибок внушения и истерии». ^[248]

При таком большом количестве людей обеспечение безопасности было сложной задачей. Для решения вопросов безопасности Манхэттенского проекта был сформирован специальный отряд Контрразведки . ^[249] К 1943 году стало ясно, что Советский Союз пытается проникнуть в проект. ^[250] Самым успешным советским шпионом был Клаус Фукс из британской миссии. ^[251] Разоблачение его шпионской деятельности в 1950 году нанесло ущерб ядерному сотрудничеству Соединенных Штатов с Великобританией и Канадой. ^[252] Впоследствии другие случаи шпионажа были раскрыты, что привело к аресту Гарри Голда , Дэвид Гринглас и Этель и Юлиус Розенберг .^[253] Другие шпионы, такие как Теодор Холл, оставались неизвестными на протяжении десятилетий. ^[254]

Послевоенное [ править ]

После окончания войны 14 августа 1945 года Оппенгеймер сообщил Гровсу о своем намерении уйти с поста директора Лос-Аламосской лаборатории, но согласился остаться, пока не будет найдена подходящая замена. Гроувсу нужен был человек с солидным академическим образованием и высоким статусом в проекте. Оппенгеймер рекомендовал Норриса Брэдбери. Это было приятно Гроувсу, которому нравился тот факт, что как морской офицер Брэдбери был и военным, и ученым. Брэдбери принял предложение на шестимесячной пробной основе. Об этом Гровс заявил на встрече руководителей подразделений 18 сентября. ^[255] Парсонс организовал быстрое увольнение Брэдбери из военно-морского флота, ^[256] что наградило его Легионом за заслуги перед военным. ^[257]Тем не менее, он остался в военно-морском резерве и в конце концов ушел в отставку в 1961 году в звании капитана. ^[258] 16 октября 1945 года в Лос-Аламосе прошла церемония, на которой Гроувс вручил лаборатории премию «E» армии и флота и вручил Оппенгеймеру благодарственную грамоту. На следующий день Брэдбери стал вторым директором лаборатории. ^{[259] [260]}

Первые месяцы руководства Брэдбери были особенно трудными. Он надеялся, что Закон об атомной энергии 1946 года будет быстро принят Конгрессом и что военный Манхэттенский проект будет заменен новой постоянной организацией. Вскоре стало ясно, что на это уйдет больше полугода. Президент Гарри С. Трумэн не подписал закон о создании Комиссии по атомной энергии до 1 августа 1946 года, и он не вступил в силу до 1 января 1947 года. Тем временем юридические полномочия Гроувса действовать были ограничены. ^[261]

Большинство ученых в Лос-Аламосе стремились вернуться в свои лаборатории и университеты, и к февралю 1946 года все руководители подразделений военного времени ушли, но талантливое ядро ​​осталось. Дарол Фроман возглавил подразделение Роберта Бахера G, которое теперь переименовано в подразделение M. Эрик Джетт стал ответственным за химию и металлургию, Джон Х. Мэнли за физику, Джордж Плачек за теорию, Макс Рой за взрывчатые вещества и Роджер Вагнер за боеприпасы. ^[259] Подразделение Z было создано в июле 1945 года для контроля за испытаниями, складированием запасов и сборкой бомб. Он был назван в честь Джерролда Р. Захариаса , его лидера до 17 октября 1945 года, когда он вернулся в Массачусетский технологический институт, и его сменил Роджер С. Уорнер. Он переехал на базу Сандиа.с марта по июль 1946 г., за исключением группы Z-4 (Машиностроение), которая последовала в феврале 1947 г. ^[262]

Число сотрудников лаборатории в Лос-Аламосе резко упало с пика военного времени, составлявшего более 3000 человек, до примерно 1000 человек, но многие из них по-прежнему жили в некачественных временных помещениях во время войны. ^[261] Несмотря на сокращение штата, Брэдбери все же пришлось поддерживать операцию «Перекресток» , ядерные испытания в Тихом океане. ^[263] Ральф А. Сойер был назначен техническим директором, а Маршалл Холлоуэй из подразделения B и Роджер Уорнер из подразделения Z в качестве заместителей директора. Два корабля были выделены для персонала Лос-Аламосской лаборатории: USS  Cumberland Sound и Albemarle.. Операция «Перекресток» обошлась Лос-Аламосской лаборатории в более чем один миллион долларов и услуги 150 сотрудников (около одной восьмой ее штата) в течение девяти месяцев. ^[264] Поскольку в середине 1946 года в Соединенных Штатах было всего около десяти атомных бомб, была израсходована пятая часть их запасов. ^[265]

Лаборатория Лос-Аламоса стала Лос-Аламосской научной лабораторией в январе 1947 года. ^[266] Контракт с Калифорнийским университетом, который был заключен в 1943 году, позволил университету прекратить его действие через три месяца после окончания военных действий, и он был уведомлен. Были опасения, что университет имеет лабораторию за пределами штата Калифорния. Университет убедили отменить свое уведомление, ^[267] и рабочий контракт был продлен до июля 1948 года. ^[268] Брэдбери оставался директором до 1970 года. ^[269] Общая стоимость проекта Y до конца 1946 года составляла 57,88 миллиона долларов. (эквивалент 760 миллионов долларов в 2019 году). ^[65]

Заметки [ править ]

Ссылки [ править ]