Projekt Manhattan
Od września 1942 do stycznia
1945[22]
Podczas tych 2,5 lat, lat wojny z Japonią, kontynuowano program, rozwijano
techniki jądrowe co w efekcie zaowocowało zbudowaniem pierwszych bomb atomowych.
Dzięki agresywnym, ale zrozumiałym, działaniom gen.
bryg. Grovesa program nabrał rozmachu oraz otrzymał najwyższy
priorytet. Przeznaczono na niego ogromne fundusze - jedynym ograniczeniem była szybkość
absorbowania pieniędzy przez program oraz czas jaki potrzebowano na odnajdowanie nowego personelu.
Dość szybko zdecydowano się wykorzystać na duża skalę wszystkie trzy dostępne
metody produkcji materiałów rozszczepialnych: wzbogacanie uranu poprzez dyfuzję
gazową i separację elektromagnetyczną oraz wytwarzanie plutonu w reaktorach
uranowo-grafitowych. Podpunkt ten przedstawi wczesny okres trwania
Projektu Manhattan, podczas którego rozwiązano wiele naukowych i technicznych problemów
związanych z budową bomby jak i metodami produkcji.
Sierpień 1942 - płk Marshall z Wojskowego Korpusu Saperów tworzy nową jednostkę
organizacyjną nazwaną Dystrykt Inżynieryjny Manhattan (Manhattan Engineer District
- MED).
29 sierpnia 1942 - Bush odsyła raport Conanta Sekretarzowi Wojny, zwracając
szczególną uwagę na bardzo pozytywne wyniki grupy Oppennheimera. Bush dołącza
własną notatkę na temat organizacji i kierowania projektem, w którym wskazuje
na konieczność wyznaczenia nowego szefa projektu.
13 września 1942 - spotkanie komitetu S-1; naukowcy dyskutują na temat potrzeby
stworzenia centralnego laboratorium prędkich neutronów - operacja to uzyskuje
kryptonim Projekt Y.
15 września 1942 - od tego dnia aż do 15 listopada, grupa Fermiego otrzymuje
dostawy uranu i grafitu mającego posłużyć do budowy CP-1.
17 września 1942 - płk Leslie Richard Groves został powiadomiony o 10:30 przez
gen. Brehona Somervella, że jego poprzedni przydział zamorski został anulowany
i od teraz ma zająć się dowodzeniem Inżynieryjnego Dystryktu Manhattan. Wcześniej
Groves zajmował się wartym przeszło bilion dolarów projektem, w skład którego
wchodziła między innymi budowa Pentagonu.
18 września 1942 - Groves kupuje 1250 ton rudy uranowej wysokiej jakości pochodzącej
z belgijskiego Konga.
19 września 1942 - Groves kupuje 52 000 akrów ziemi w pobliżu rzeki Clinch w
Tennessee - na miejscu tym stanie w przyszłości zakład w Oak Rige. Wkrótce potem
rozpoczynają się wstępne prace.
23 września 1942 - Groves został awansowany do stopnia generała brygady.
26 września 1942 - pod naciskiem Grovesa Komisja Produkcji Wojennej (War Production
Board) pozwala na użycie w razie potrzeby na cele Projektu Manhattan materiałów
najwyższej jakości.
29 września 1942 - Oppenheimer proponuje wybudowanie małego laboratorium szybkich
neutronów, w którym mianoby rozwijać badania służące do budowy bomby. W tej
fazie pomysł zakłada budowę małego laboratorium naukowego, który nie miałby
uczestniczyć w aspekcie inżynieryjno-produkcyjnym bomby atomowej.
Październik 1942
* Groves włącza Du Ponta do programu produkcji plutonu.
* Contant proponuje Bushowi, aby ilość danych wymienianych z Wielką Brytania,
obecnie głównie jednostronnie (Stany Zjednoczone -> Wielka Brytania) została
poważnie zredukowana. Bush przesyła propozycję Rooseveltowi. Działanie takie
jest to wynikiem braku dostępu Amerykanów do brytyjskich prac dotyczących dyfuzji
gazowej, które mogłyby przyspieszyć prace nad budową zakładu separacji w Stanach.
* separacja metodą wirówkową została zarzucona ze względu na kłopoty techniczne.
5 października 1942 - Groves wizytuje Laboratorium Metalurgiczne oraz spotyka
się z czołowymi naukowcami, włączając w to Oppenheimera. Nakazuje, aby kluczowe
decyzje inżynieryjne dotyczące produkcji plutonu, nad którymi dyskutowano miesiącami,
podjąć w 5 dni.
15 października 1942 - Groves proponuje Oppenheimerowi kierownictwo Projektu
Y, zmierzającego do budowy nowego, głównego laboratorium zajmującego się badaniem
i projektowaniem broni atomowej.
19 października 1942 - Vannevar Bush popiera nominację Oppenheimera po spotkaniu
z nim i Grovesem.
3 listopad 1942 - Seaborg donosi, że z powodu dużej aktywności rozpadów alfa
w plutonie, drobne ilości pierwiastków o niskiej liczbie atomowej mogą spowodować
poważny problem. Raport ten potwierdził wcześniejsze obawy dotyczące zagrożenia
dla całego projektu płynącego z nieznanych zjawisk. Później, w tym samym miesiącu,
powołany zostaje Komitet Lewisa, którego celem był przegląd dotychczasowych
prac oraz wskazywanie kierunku do przyszłych badań.
16 listopad 1942
* grupa Fermiego rozpoczyna budowę CP-1.
* Groves i Oppenheimer odwiedzają Los Alamos w Nowym Meksyku i wybierają je
na miejsce budowy Ośrodka Y (Site Y; związanego z Projektem Y).
Grudzień 1942
* Podczas tego miesiąca zreorganizowano pracę nad dyfuzja gazową. Pod presją
Komitetu Lewisa dyfuzję gazową wybrano jako główny sposób wzbogacania uranu.
Zostaje stworzony Kellex, oddział Kellogu, którego zadaniem jest budowa zakładu
separacji i który od razu po podpisaniu kontraktu przystępuje do pracy.
* Bush dostarcza Rooseveltowi szacunek całkowitych kosztów Projektu Manhattan
na 400 milionów USD (około pięciokrotnie więcej od kosztów planowanych). Roosevelt
akceptuje raport wydatków.
* Wykonano plany i podpisano pierwsze kontrakty na wykonawstwo eksperymentalnego
reaktora, zakładu separacji plutonu i zakładu separacji elektromagnetycznej
w Oak Ridge.
1 grudnia 1942 - po 17 dniach pracy grupa Fermiego kończy budowę CP-1. Zawiera
on 36.3 ton tlenku uranu, 5.6 ton metalicznego uranu i 350 ton grafitu. Budowę
ukończono szybciej niż zakładały to plany z uwagi na szybsze osiągnięcie konfiguracji
krytycznej.
2 grudnia 1942 - o godzinie 15:49 CP-1 osiągnął stan krytyczny. Uzyskał on współczynnik
powielania równy k=1.0006 a jego moc wyjściowa wynosiła 0.5 wata (ostatecznie
uzyskiwano maksymalnie 200 watów).
6 grudnia 1943 - M. M. Sundt Company został kontrahentem mającym wybudować Laboratorium
w Los Alamos. Sundt rozpoczyna pracę natychmiast, bez jakichkolwiek planów czy
projektów, ponieważ ma oddać obiekt w najkrótszym możliwym czasie.
Styczeń 1943 - Groves kupuje Zakłady Inżynieryjne w Hanford (Hanford Engineer
Works), 780 mil terenu w stanie Waszyngton, na cele reaktorów produkujących
pluton oraz zakładów separacji.
18 lutego 1943 - rozpoczyna się budowa Y-12 w Oak Ridge, zakładu separacji U-235
metodą elektromagnetyczną.
Marzec 1943 - oryginalny program budowy infrastruktury jest niemal ukończony
- do Los Alamos zaczął już przybywać personel. Od tego momentu aż do ukończenia
wojny ośrodek ten cały czas się rozwijał.
27 marca 1943 - Tolman pisze do Oppenheimera o możliwości użycia kulistego materiału
wybuchowego, który zwiększając ciśnienie umieszczonego w nim ładunku rozszczepialnego
spowodowałby przekroczenie poziomu masy krytycznej. Jest to pierwsze zachowane
świadectwo opisujące implozję (chociaż nie użyto tego terminu).
Kwiecień 1943 - na początku miesiąca oryginalne plany budowy ośrodka w Los Alamos
są wykonane w 96%. Jest teraz oczywiste, że plany te są nieadekwatne do potrzeb.
W tym czasie w Los Alamos odbyła się seria spotkań około 100 osobowego personelu
naukowego. 5,7,9,12 i 14 kwietnia odbyły się szkolenia na których wykładał Robert
Serber (później opublikowane pod tytułem "The Los Alamos Primer" -
"Elementarz Los Alamos"); od 15 kwietnia do 6 maja odbyły się spotkania
organizacyjne mające na celu ustalenie programu badań:
* Seth Neddermeyer miał rozpocząć badania nad implozją
* Bethe został wybrany jako kierownik wydziału teoretycznego. Teller dostał
mniej ważną posadę kierownika badań nad fuzją jądrową.
* Oppenheimer odpowiadał za wyprodukowanie do 1 stycznia 1944 metodą separacji
elektromagnetycznej 100 g uranu wzbogaconego do poziomu 25% U-235.
Od początku prowadzenia prac naukowych w Los Alamos zamierzano wykorzystać metodę
działa (wstrzeliwania) zarówno dla bomby uranowej jak i plutonowej. Metoda ta
była dobrze poznana od strony technicznej oraz sądzono, że daje ona dużą szansę
osiągnięcia sukcesu. Z powodu limitów czasowych nałożonych przez Grovesa, zakładających
ukończenie bomby do lata 1945 roku (26 miesięcy), dla realizacji tego programu
przyjęto dwie niekonwencjonalne procedury.
Pierwszym nietypowym rozwiązaniem była rezygnacja z tradycyjnego
podziału naukowców na grupy badawcze, inżynieryjne i produkcyjne w Projekcie Manhattan. Koniecznością stało się stworzenie
zamkniętych grup składających się z różnych specjalistów. Dzięki czemu
zwiekszyła się efektywność pracy - teoretycy musieli ściśle współpracować
z inżynierami, poszukując wspólnie dobrych i dających się szybko zrealizować rozwiązań.
Rozwiązania nie spełniające tych warunków nie były brane pod uwagę.
nstępnym nietypowym rozwiązaniem była rozległość programu. Wszystkie
(lub większość z nich) obiecujących idei rozwijano równocześnie w każdym
aspekcie badawczym i technicznym. Dzięki czemu można było uniknąć zablokowania
całego programu przez nieprzewidzane niepowodzenie na którymś z odcinków badawczych.
Postępowanie to ukazało swą skuteczność widoczną przy prowadzeniu badań nad
implozją mimo bardzo obiecującej metody wstrzeliwania (działa).
Pod koniec marca koniecznością stało się włączenie w struktury Los Alamos wydziału zajmującego
się materiałami wybuchowymi. Okazało się, że laboratorium
powinno zajmować się całym cyklem produkcji bomby oraz, ewentualnie, zostać głównym
dostawcą systemów produkcji broni i wytwórcą kluczowych komponentów bomby (włączając
wszystkie elementy nuklearne oraz system implozyjny).
1 kwietnia 1943
* ukończono budowę ogrodzeń - Oak Ridge nie jest już publicznie dostępny.
* rozpoczęto produkcję przegród dyfuzyjnych w Decatur (stan Illinois) - nie
udało się wytworzyć żadnych przegród o wystarczającej jakości.
20 kwietnia 1943 - zawarto porozumienie z Uniwersytetem stanu Kalifornia (University
of California) dotyczące zarządzania ośrodkiem w Los Alamos, na podstawie którego
uczelnia ta miała odpowiadać za rozdysponowanie funduszami laboratorium. Umowa
ta (wstecznie datowana na 1 stycznia w związku z wykonanymi już pracami) nadal
obowiązuje - Uniwersytet stanu Kalifornia zarządza zarówno laboratorium w Los
Alamos jak i ośrodkiem Lawrence Livermore.
10 maja 1943 - komisja kontrolna Los Alamos zatwierdza naukowy program laboratorium.
31 maja 1943 - rozpoczynają się prace nad K-25, zakładem wzbogacania metodą
dyfuzji gazowej w Oak Ridge.
Czerwiec 1943 - kapitan marynarki William Parsons przybywa do Los Alamos jako
szef Wydziału Materiałów Wybuchowych (Ordnance Division) i rozpoczyna badania
nad systemem działa.
24 czerwca 1943 - pracujący z wytworzonym w cyklotronie plutonem, Emilio Segre
ocenia wskaźnik spontanicznego (samorzutnego) rozszczepienia na 5 rozpadów/kg-s.
Jest to wartość zadowalająca biorąc pod uwagę łączenie metodą wstrzeliwania.
4 lipca 1943 - Neddermeyer przeprowadza pierwszy wybuch w programie implozyjnym
(w skład którego wchodzi Neddermeyer i jego trzech nieformalnych asystentów).
10-15 lipca 1943 - przeprowadzono pierwszy, inaugurujący pracę laboratorium,
eksperyment z zakresu fizyki jądrowej w Los Alamos (pomiar produkcji neutronów
podczas rozszczepienia Pu-239).
Sierpień 1943
* mimo wysiłków ponad 1000 badaczy z Kellex i Columbia University, nie wytworzono
materiału odpowiedniego dla zastosowania w przegrodzie dyfuzyjnej.
* z powodu problemów z zastosowaniem dyfuzji gazowej oraz niejasności związanej
z ilością U-235 konieczną dla budowy bomby, Groves decyduje się dwukrotnie powiększyć
zakład Y-12.
* pracę rozpoczął pierwszy moduł separacji elektromagnetycznej typu Alfa. Liczba
ludzi zatrudnionych przy budowie obiektów w Oak Ridge wzrasta teraz do 20 000.
* rozpoczyna się budowa systemu chłodzącego dla reaktorów w Hanford. Przy budowie
pracuje tam około 5 000 osób.
17 września 1943 - przeprowadzono pierwszą próbę w programie rozwoju systemu
działa. Prace ogniskują się wokół stworzenia bardzo szybkiego działa przeznaczonego
dla plutonu - uważa się, że budowa działa uranowego będzie wtedy dużo łatwiejsza.
20 września 1943 - Johann Von Neumann odwiedza Los Alamos i dzieli się swoimi
przemyśleniami związanymi z implozją. Twierdzi, że jej zastosowanie wiąże się
z samymi korzyściami technicznymi: bomba stanie się bardziej efektywna oraz
będzie wymagała zastosowania mniejszej ilości materiału rozszczepialnego. Teller
i Bethe rozpoczynają badania teoretyczne, natomiast Oppenheimer i Groves zaczynają
się interesować tym problemem - dzięki czemu ten fragment programu badań nabiera
tępa. John Von Neumann zgadza się pracować w swoim wolnym czasie nad fizyką
implozji.
23 września 1943 - Oppenheimer proponuje włączenie do programu George'a Kistiakowsky'ego,
dyrektora badań materiałów wybuchowych w OSRD, i skierowanie go do prac nad
implozją.
Październik 1943
* ukończono budowę pierwszej kaskady Alfa (96 modułów). Nie
mogą one jednak pracować (jak i cały zakład Y-12) w wyniku niewystarczającej
wielkości magnezów.
* rusza Projekt Alberta, program rozwoju na pełną skalę środków przenoszenia
broni atomowej. Norman Ramsey został wyznaczony do selekcji i nadzorowania odpowiedniej
modyfikacji wybranego sprzętu.
4 października 1943 - inżynierowie Du Pont'a kończą projekt pierwszego reaktora
produkującego pluton w Hanford - B-100.
10 października 1943 - rozpoczynają się przygotowania do budowy reaktora B-100
w Hanford.
21 października 1943 - rozpoczynają się poważne prace nad budową K-25 w Oak
Ridge.
Listopad 1943
* najlepsi brytyjscy eksperci od rozszczepienia jądrowego, w tym między innymi
wielu członków Komitetu Maud opuszcza Wielką Brytanię i przybywa do Stanów Zjednoczonych
jako wsparcie dla programu budowy bomby. Są to: Bohr, Frisch, Peierls, Chadwick,
William Penney, George Placzek, P.B. Moon, James Tuck, Egon Bretscher i Klaus
Fuchs.
* Marynarka akceptuje plan Abelsona budowy pilotażowego zakładu wzbogacania
uranu metodą termodyfuzji.
* w Laboratorium Metalurgicznym wyprodukowano pierwszą na świecie próbkę metalicznego
plutonu w reakcji redukcji PuF4 z Ba.
4 listopad 1943
* stos X-10 w Oak Ridge osiąga stan krytyczny. Ten chłodzony powietrzem eksperymentalny
reaktor produkuje znaczące jak na tamte czasy ilości plutonu (gramy) na potrzeby
badań własności Pu. W tym czasie światową produkcję plutonu stanowi 2.5 mg wyprodukowane
w cyklotronie
* Rada Nadzorcza Projektu Manhattan (Manhattan Project Governing Board) zatwierdza
ambitny plan badań implozji, zamierzający doprowadzić ten pomysł do poziomu
użyteczności w pół roku.
29 listopad 1943 - rozpoczynają się prace nad modyfikacją pierwszego B-29 w
Wright Field (stan Ohio) do zastosowania w przenoszeniu bomb atomowych.
Grudzień 1943 - po niepowodzeniach związanych z kaskadą modułów Alfa,
zakład Y-12 zostaje zamknięty w celu przebudowy
wyposażenia.
* w Los Alamos Segre dokonuje pomiarów wskaźnika spontanicznego rozszczepienia
w U-235 i uzyskuje wartość mniejszą niż oczekiwano. Pozwala to przypuszczać,
że budowa działa uranowego będzie łatwiejsza niż planowano.
* rozpoczyna się chemiczna separacja plutonu wytworzonego w reaktorze (X-10).
Styczeń 1944
* Kistiakowsky przybywa do Los Alamos i dołącza do grupy Neddermeyera. Szybko
staje się jasne, że akademicki styl prowadzenia badań prezentowany przez Neddermeyera
nie pasuje do kierowania szybko rozrastającej się grupy naukowców i techników.
* problemy z wykonaniem odpowiednich przegród dyfuzyjnych sprawiają, że Groves
zmienia planowaną produkcję na nowy typ barier, sprawiając tym samym kilkumiesięczne
opóźnienie w wyposażeniu K-25.
* Abelson, z Laboratorium Badawczego Marynarki Wojennej (Naval Research Laboratory),
rozpoczyna budowę zakładu wzbogacania uranu metodą termodyfuzji. Ponieważ wie
on o kłopotach Projektu Manhattan z dyfuzją gazową, postanawia powiadomić Oppenheimera
o zastosowanej tu technologii termodyfuzji.
* Groves i Oppenheimer decydują o wykonaniu testu nowej broni. Groves żąda,
aby materiał jądrowy dał się odzyskać w razie niepowodzenia eksplozji - dlatego
podjęto decyzję budowy Jumbo, 214 tonowego stalowego kontenera (7.5 m x 3.5
m).
11 stycznia 1944 - stworzono teoretyczną grupę ds. implozji, której szefem został
Teller.
Luty 1944
* gdy główny budynek jest gotowy, rozpoczyna się montaż pierwszego reaktora
w Hanford.
* Rada Nadzorcza Los Alamos ponownie ocenia badania nad fuzją deuteru i zwraca
uwagę, iż tryt jest niezbędny, aby wywołać reakcję termojądrową. Priorytet badań
nad fuzją został później obniżony.
16 lutego 1944 - Kistiakowsky staje się pełnoetatowym pracownikiem Los Alamos,
zastępując Neddermeyer na stanowisku kierownika grupy badań implozji.
Marzec 1944 - Segre dowodzi poprawności swoich pomiarów wskaźnika spontanicznego
rozszczepienia w wyprodukowanym w cyklotronie plutonie (zwłaszcza czystym Pu-239)
na 11 rozpadów/kg-s. Jest to wartość nadal do zaakceptowania jeżeli chodzi o
zastosowanie metody wstrzeliwania (działa), jednak bardzo zawęża margines bezpieczeństwa
i pewności reakcji.
3 marca 1944 - rozpoczynają się testy z różnymi modelami samolotów zrzucających
imitację bomb atomowych - pierwsze to zmodyfikowane B-29.
Kwiecień 1944 - do Los Alamos docierają maszyny liczące IBM - są przeznaczone
do pracy przy systemie implozji.
* James Tuck sugeruje użycie soczewek wybuchowych do stworzenia sferycznie zbieżnych
fal implozyjnych.
* Monsanto rozpoczyna prace nad inicjatorem polonowym. Początkowo osiąga 2.5
curie/miesiąc.
* 5 kwietnia dochodzi pierwsza partia plutonu wyprodukowanego w reaktorze w
Oak Ridge. Serge natychmiast rozpoczyna obserwację samorzutnego rozszczepienia.
Do 15 kwietnia wstępnie oszacowuje wskaźnik spontanicznego rozszczepienia na
ponad 50 rozpadów/kg-s, o wiele za dużo jeżeli mianoby zastosować system działa.
Raport nie jest ogłoszony publicznie z powodu ograniczonych danych, obserwację
kontynuowano.
Maj 1944
* liczba naukowców zatrudnionych w Los Alamos wzrasta do 1200.
* sześć miesięcy po rozpoczęciu przyspieszonego programu implozji dokonano jedynie
małego postępu. Brak odpowiedniego sprzętu diagnostycznego uniemożliwił dokonanie
precyzyjnych pomiarów procesu implozji - nie znaleziono do tej pory skutecznego
rozwiązania. Obecnie praktykuje się zastosowanie wielu jednoczesnych detonacji
na powierzchni kuli materiału rozszczepialnego. Nie wiadomo jednak w jaki sposób
rozmieścić ładunki, aby zminimalizować efekt złego wymodelowania fali uderzeniowej,
powstającego gdy zderzają się ze sobą fale powstałe z sąsiednich detonacji.
Nie rozwiązano również problemu wyrzucania fragmentów rdzenia na zewnątrz, będącego
efektem niedokładnych detonacji.
* Tellerowi zostaje odebrane kierowanie teoretyczną grupą ds. implozji, jak
i zostaje wykluczony z całego programu badań nad rozszczepieniem. Jest to wynik
jego konfliktu z Bethem oraz jego wzrastającej obsesji na punkcie superbomby
(bomby termojądrowej).
* do zespołów badawczych Los Alamos dołącza dwóch brytyjskich naukowców, dzięki
którym dokonał się istotny przełom w pracach nad implozją. Geoffrey Taylor (przybyły
24 maja) rozwiązuje problemy niestabilności implozyjnej (niestabilność Rayleigha-Taylora)
oraz ostatecznie tworzy projekt minimalizujący możliwość niestabilności. James
Tuck dochodzi zaś do wniosku, aby użyć w procesie modelowania fali wybuchowej
specjalnych ładunków tworzących spektralną implozję (wcześniej rozważano użycie,
zaproponowanych przez M. J. Poole w 1942 roku, ładunków "dwu wymiarowych").
9 maja 1944 - 50 mili watowy reaktor osiąga stan krytyczny w Los Alamos. Zawiera
565 g U-235 umieszczonego w 12 calowym zbiorniku z wodą i jest pierwszym na
świecie reaktorem wykorzystującym jako paliwo wzbogacony uran, oraz pierwszym
który osiągnął stan krytyczny w Los Alamos.
28 maja 1944 - pierwszy test nowego detonatora, użytego dla osiągnięcia precyzji
i dogodnego do zastosowania w równoczesnej detonacji ładunków podczas implozji.
Czerwiec 1944
* Oppenheimer zastępuje Neddermeyera Kistiakowskym na stanowisku dyrektora badań
implozji
* Bethe i Peierls pracują nad koncepcją tzw. "soczewek wybuchowych",
odpowiednio wymodelowanych i rozmieszczonych elementów materiału wybuchowego
będących integralną częścią systemu implozyjnego.
3 czerwca 1944 - po wizycie w pilotowym zakładzie wzbogacania uranu Laboratorium
Badawczego Marynarki, grupa ekspertów z Los Alamos zaleca wybudowanie zakładu
termodyfuzji dostarczającego częściowo wzbogaconego surowca do zakładu separacji
elektromagnetycznej w Oak Ridge.
18 czerwca 1944 - Groves podpisuje kontrakt na budowę S-50, zakładu wzbogacania
metodą termodyfuzji, który ma być wybudowany w Oak Ridge w nie więcej niż trzy
miesiące.
Lipiec 1944
* od połowy miesiąca, gdy zawiodły modele 2D (czyli ładunki formujące dwuwymiarową,
płaską, falę implozyjną), rozpoczęły się eksperymenty z soczewkami wybuchowymi.
* projekt inicjatora neutronowego dla systemu działa jest gotowy.
1 lipca 1944 - Projekt Manhattan uzyskuje najwyższy priorytet.
4 lipca 1944 - Oppenheimer przedstawia pomiary Segre'a dotyczące spontanicznego
rozszczepienia naukowcom. Emisja neutronów z plutonu wyprodukowanego w reaktorze
jest za wysoka, aby można było wykorzystać system działa. Współczynnik ten wynosi
50 rozpadów/kg-s.
Odkrycie wyjątkowo dużego wskaźnika spontanicznego rozszczepienia dla wytworzonego
w reaktorze plutonu było punktem zwrotnym dla Los Alamos, Projektu Manhattan
oraz sposobu prowadzenia eksperymentów po drugiej wojnie światowej. Pomysł planowanego
działa plutonowego musiał być zarzucony a Oppenheimer zamierzał uczynić z badania
implozji zadanie numer jeden dla całego programu. Całkowita reorganizacja Los
Alamos była konieczna. W 12 miesięcy przed ostateczną datą ukończenia projektu
musiały zostać opracowane fundamentalnie nowe technologie, techniki modelowania
fali wybuchowej,. Stawiało to przed inżynierami jak i naukowcami nie lada problem.
Okres ten uformował również sposób prowadzenia badań naukowych po wojnie. Naukowcy-administratorzy
(w odróżnieniu od uczonych akademickich czy badaczy) nalegali na rozpoczęcie
badań na dużą skalę. Techniki prowadzenia zautomatyzowanych obliczeń były stosowane
do rozwiązywania nie tylko problemów inżynieryjnych, ale także i badawczych.
Ludzie, którzy opuścili ośrodek po wojnie wynieśli takie sposoby traktowania
nauki i badań.
20 lipca 1944 - Rada Administracyjna Los Alamos decyduje się na reorganizację
planów badawczych i skierowanie wszystkich prac laboratorium na rozwój systemu
implozji. Zamiast zorganizowania ludzi w grupy badawcze czy inżynieryjne według
stopnia doświadczenia, zastosowano odmienny system. Naukowcy zostali podzieleni
według systemu nad którym pracowali: implozją lub działem uranowym.
Sierpień 1944
* Siły Powietrzne rozpoczęły przebudowę 17 B-29 dostosowując je do przenoszenia
broni atomowej w zakładach Glenn L. Martin w Omaha.
* Parsons ocenia, że najwcześniej w lutym 1945 system soczewek implozyjnych
będzie w pełni gotowy do testu na dużą skalę; bardziej prawdopodobny wydaje
się jednak schyłek 1945 roku.
* A. Francis Birch przejmuje kierowanie projektem działa uranowego.
Wrzesień 1944
* płk por. Paul Tibbets z Sił Powietrznych rozpoczyna formowanie w Wendover
Field (stan Utah) 509 Grupy Złożonej (509th Composite Group), której zadaniem
będzie dostarczenie bomby w czasie wojny.
* w tym momencie K-25 jest do połowy zbudowany, ale w dalszym ciągu nie wyprodukowano
odpowiednich przegród dyfuzyjnych. Zakład Y-12
pracuje na poziomie 0.05% swoich możliwości. Łączna produkcja wysoko wzbogaconego
uranu w tym czasie wynosi zaledwie kilka gram.
Obecnie, gdy pozostało już mniej niż jeden rok do ewentualnego wykorzystania
broni atomowej, widoki na rozwój prac mających pomóc w wysiłkach wojennych wyglądają
mizernie w stosunku do poniesionych nakładów. Jedyny możliwy do wykonania w
krótkim czasie projekt bomby zakłada użycie metody wstrzeliwania, do której
potrzeba U-235 - nie znaleziono jednak żadnych praktycznych metod na jego wzbogacanie.
Produkcja plutonu jeszcze się nie rozpoczęła, chociaż techniki produkcyjne zdają
się być obiecujące. Nie zmienia to faktu, że budowa bomby plutonowej jest odległa.
Fizyka możliwych do wykonania soczewek implozyjnych nie istnieje, także w fazie
projektowania trzeba stosować próbne i błędne techniki. Obserwacja implozji
jest nadzwyczaj trudna, dlatego zebranie podstawowych danych testowych jest
istotną barierą na drodze do sukcesu. Również wytwarzanie soczewek stanowiło
problem. Ciężko pracuje się z materiałami wybuchowymi - wymagają one niezwykłej
ostrożności i bardzo dobrej kontroli jakości, dlatego produkcja seryjna przerodziła
się raczej w powolną sztukę. Podczas ostatniego roku trwania projektu w użyciu
było około 20 000 soczewek (wartość ta była wielokrotnie zmieniana lub odrzucana).
Stworzenie równoczesnego systemu inicjacyjnego stanowiło problem, jakim niewątpliwie
było dostarczenie dobrej jakości detonatorów w wystarczającej ilości dla programu
testowego. W obliczu takich problemów, badania kontynuowano również nad nie-soczewkowym
typem implozji.
W tym czasie Robert Christy zasugerował zastosowanie litego rdzenia, który zostałby
podniesiony do wartości ponadkrytycznej wyłącznie przez kompresję zwiększającą
dwukrotnie gęstość materiału. Taki sposób implozji unika problemów niestabilności
i wyrzucania fragmentów materiału, lecz z kolei wymaga zastosowania "modulowanego
inicjatora" (czyli takiego, który wyemitowałby falę neutronów w danym momencie).
Na potrzeby wcześniejszych projektów wystarczało spontaniczne rozszczepienie
- bomba i tak osiągnęłaby dużą skuteczność.
16 września 1944 - zakład wzbogacania S-50 w Oak Ridge częściowo rozpoczyna
pracę, jednak awarie uniemożliwiają osiągnięcie konkretnej produkcji.
22 września 1944 - przeprowadzono pierwszą próbę implozyjną RaLa. Użyto lantanu
o radioaktywności 100 Ci, wyprodukowanego w reaktorze X w Oak Ridge w celu dostarczenia
intensywnego źródła promieniowania gamma do obserwacji implozji (w zasadzie
wewnętrznego generatora promieniowania X). Jest to najsilniejszy radioizotop
wytworzony do tego czasu.
26 września 1944 - załadunek uranu do pierwszego reaktora produkcyjnego, B-100,
w Hanford jest zakończony. Zawiera on teraz 200 ton uranu, 1200 ton grafitu
i jest chłodzony przez 5 m3 wody/sek. Jest zaprojektowany do wytwarzania 250
megawat, produkując 6 kg plutonu miesięcznie. Fermi dozoruje start reaktora.
27-30 września 1944 - po kilkunastu godzinach pracy na mocy 100 megawat, reakcja
łańcuchowa w reaktorze B niespodziewanie wygasa by następnego dnia rozpocząć
się samoczynnie. Po kilku dniach zrozumiano, że jest to spowodowane obecnością
Xenonu-135, ubocznego, radioaktywnego produktu rozszczepienia, który bardzo
efektywnie absorbuje neutrony. Reaktor musi zostać zmodyfikowany aby zniwelować
ten efekt zanim rozpocznie się produkcja.
12 października 1944 - pierwsze maszyny B-29 lądują na wyspach Mariany - ich
zadaniem będzie bombardowanie Japonii. Do ten pory Japonia była wolna od ataków
z powietrza (jeżeli nie liczyć symbolicznego rajdu z 1942 roku).
27 października 1944 - Oppenheimer zatwierdza plan przeprowadzenia testu w dolinie
Jornada del Muerto na terenie Obszaru Testowego (Bombing Range) w Bazie Lotnictwa
Bombowego w Alamangordo. Groves aprobuje tę decyzję 5 dni później, żąda jednak
by głowica testowa została umieszczona w Jumbo.
Listopad 1944 - produkcja wysoko wzbogaconego uranu w Y-12
sięgnęła 40 gram dziennie.
24 listopad 1944 - rozpoczynają się naloty B-29 na Japonię. Tylko 16 bomb trafiło
celu - w rajdzie uczestniczyło 100 bombowców.
Grudzień 1944
* produkcja w Y-12 osiąga poziom 90 gram wysoko wzbogaconego uranu dziennie.
* rozpoczynają się prace nad inicjatorem implozyjnym dla bomby o metalicznym
rdzeniu - w tym czasie nie jest jasne, czy można taki w ogóle zbudować.
Połowa grudnia 1944 - w Los Alamos przeprowadzono pierwszy test soczewek w którym
osiągnięto sukces. Dowodzi to wykonywalności bomby implozyjnej.
17 grudnia 1944 - stos D osiąga stan krytyczny; stopień reaktywności jest wystarczający
aby zniwelować negatywny efekt produkcji pierwiastków wysoko absorbujących neutrony.
Rozpoczyna się produkcja plutonu na duża skalę.
22 grudnia 1944 - zmontowano pierwszą jednostkę bombową typu Fat Man. Soczewki
wybuchowe i materiał jądrowy nie są jeszcze dostępne. Bomba została zaprojektowana
do zrzutów z samolotów oraz testów naziemnych.
26 grudnia 1944 - rozpoczyna się proces oczyszczenia napromieniowanego uranu
(separacji plutonu) w Hanford.
28 grudnia 1944 - Zmodyfikowany reaktor B zostaje ponownie uruchomiony.