এস-৫০ (ম্যানহাটন প্রকল্প)

দ্বিতীয় বিশ্বযুদ্ধের সময় তরল থার্মাল ডিফিউশন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম উৎপাদনের জন্য ম্যানহাটন প্রকল্পের প্রচেষ্টা ছিল এস-৫০ প্রকল্প। এটি ছিল মানহাটন প্রকল্পের তিনটি ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণের প্রযুক্তির মধ্যে একটি।
ম্যানহাটন প্রকল্পে ব্যবহারের জন্য প্রাথমিকভাবে নির্বাচিত সমৃদ্ধকরণ প্রযুক্তিগুলির মধ্যে তরল থার্মাল ডিফিউশন প্রক্রিয়াটি ছিল না এবং এটি ফিলিপ এইচ. অ্যাবেলসন এবং অন্যান্য বিজ্ঞানীদের দ্বারা যুক্তরাষ্ট্র নেভাল রিসার্চ ল্যাবরেটরিতে উন্নত করা হয়েছিল। এটি মূলত প্রক্রিয়াটির প্রযুক্তিগত সম্ভাব্যতা নিয়ে সন্দেহের কারণে হয়েছিল, তবে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সেনাবাহিনী এবং নৌবাহিনীর মধ্যে আন্তঃসেবা প্রতিদ্বন্দ্বিতাও এতে ভূমিকা পালন করেছিল।
অ্যানাকোস্টিয়া নেভাল এয়ার স্টেশন এবং ফিলাডেলফিয়া নেভি ইয়ার্ডে পাইলট প্লান্ট তৈরি করা হয়েছিল এবং টেনেসির ওক রিজে ক্লিনটন ইঞ্জিনিয়ার ওয়ার্কসে একটি উৎপাদন কারখানা স্থাপন করা হয়েছিল। এটিই ছিল একমাত্র উৎপাদন-স্কেল তরল থার্মাল ডিফিউশন কেন্দ্র যা এর আগে কখনো নির্মিত হয়নি। এটি পারমাণবিক বোমায় ব্যবহারের জন্য পর্যাপ্ত পরিমাণে ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণ করতে সক্ষম ছিল না, তবে এটি ওয়াই-১২ ক্যালুট্রন এবং কে-২৫ গ্যাসীয় ডিফিউশন কেন্দ্রের জন্য কিছুটা সমৃদ্ধ কাঁচামাল সরবরাহ করতে সক্ষম ছিল। অনুমান করা হয়েছিল যে এস-৫০ প্ল্যান্টটি হিরোশিমায় পারমাণবিক বোমা হামলায় ব্যবহৃত লিটল বয় বোমার জন্য সমৃদ্ধ ইউরেনিয়ামের উৎপাদন এক সপ্তাহ দ্রুততর করেছিল।
১৯৪৫ সালের সেপ্টেম্বরে এস-৫০ প্ল্যান্টের উৎপাদন বন্ধ করে দেওয়া হয়, তবে ১৯৪৬ সালের মে মাসে এটি পুনরায় চালু করা হয় এবং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সেনাবাহিনীর বিমান বাহিনী "বিমান চালনার জন্য পারমাণবিক শক্তি প্রকল্প" (এনইপিএ) দ্বারা ব্যবহৃত হয়। এই প্লান্টটি ১৯৪০-এর দশকের শেষের দিকে ভেঙে ফেলা হয়।
১৯৩২ সালে জেমস চ্যাডউইক এর নিউট্রন আবিষ্কার, তারপর ১৯৩৮ সালে জার্মান রসায়নবিদ অটো হ্যান এবং ফ্রিটজ স্ট্রাসম্যান কর্তৃক ইউরেনিয়ামে পারমাণবিক বিভাজন আবিষ্কার এবং এর পরপরই লিজে মাইটনার এবং অটো রবার্ট ফ্রিশ কর্তৃক এর তাত্ত্বিক ব্যাখ্যা (এবং নামকরণ) ইউরেনিয়ামের সাথে পারমাণবিক শৃঙ্খল বিক্রিয়ার সম্ভাবনা উন্মোচিত করে। আইনস্টাইন-সিলার্ডের চিঠিতে জার্মান পারমাণবিক বোমা প্রকল্পের ফলে পারমাণবিক অস্ত্র তৈরির আশঙ্কা প্রকাশ করা হয়েছিল, বিশেষ করে নাৎসি জার্মানি এবং অন্যান্য ফ্যাসিবাদী দেশ থেকে আসা শরণার্থী বিজ্ঞানীদের মধ্যে। এর ফলে ১৯৩৯ সালের শেষের দিকে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে প্রাথমিক গবেষণা শুরু হয়।
নিলস বোর এবং জন আর্চিবল্ড হুইলার নিউক্লিয় ফিশন (নিউক্লীয় বিভাজন) প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করার জন্য পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের তরল ড্রপ মডেল প্রয়োগ করেছিলেন। পরীক্ষামূলক পদার্থবিদরা বিদারণ অধ্যয়ন করার সময় তারা কিছু বিভ্রান্তিকর ফলাফল আবিষ্কার করেছিলেন। জর্জ প্লাজেক বোরকে জিজ্ঞাসা করেন যে কেন ইউরেনিয়াম দ্রুত এবং ধীর উভয় নিউট্রনের সাথেই বিভাজন ঘটাচ্ছে। হুইলারের সাথে একটি সভায় যাওয়ার পথে বোর একটি ধারণা পান যে কম শক্তিতে বিভাজন ইউরেনিয়াম-২৩৫ আইসোটোপের কারণে হয়, যেখানে উচ্চ শক্তিতে এটি মূলত অনেক বেশি পরিমাণে ইউরেনিয়াম-২৩৮ আইসোটোপের কারণে ঘটে। প্রথমটি প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামে ০.৭১৪ শতাংশ ইউরেনিয়াম পরমাণুর অংশ, যা প্রতি ১৪০টি পরমাণুর মধ্যে একটি হয়; প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামের ৯৯.২৮ শতাংশ ইউরেনিয়াম-২৩৮। এছাড়াও একটি অতি ক্ষুদ্র পরিমাণ ইউরেনিয়াম-২৩৪ রয়েছে, যার পরিমান ০.০০৬ শতাংশ।
ব্রিটেনের বার্মিংহাম বিশ্ববিদ্যালয়ে অস্ট্রেলিয়ান পদার্থবিদ মার্ক ওলিফান্ট দুই শরণার্থী পদার্থবিদ - ফ্রিশ এবং রুডলফ পিয়েরলস - কে পারমাণবিক বোমার সম্ভাব্যতা তদন্তের দায়িত্ব দিয়েছিলেন, বিস্ময়ের ব্যাপার হলো, তাদের শত্রু বিদেশি হিসেবে তাদের অবস্থান রাডারের মতো গোপন প্রকল্পগুলিতে কাজ করা থেকে বিরত রাখে। তাদের ১৯৪০ সালের মার্চ ফ্রিশ-পিয়েরলস স্মারকলিপিতে ইঙ্গিত দেওয়া হয়েছিল যে ইউরেনিয়াম-২৩৫ এর সংকট ভর ১০ কিলোগ্রাম মানের ক্রম এর মধ্যে ছিল, যা সে সময়ের বোমারু বিমান দ্বারা বহনযোগ্য ছিল। ইউরেনিয়াম আইসোটোপ বিভাজন (ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণ) কিভাবে অর্জন করা যেতে পারে তা নিয়ে গবেষণা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ বলে বিবেচিত হয়েছিল। ফ্রিশের প্রথম ধারণা ছিল যে, এটি তরল তাপীয় বিচ্ছরণ দ্বারা অর্জন করা যেতে পারে।
তরল তাপীয় বিস্তার প্রক্রিয়াটি ১৮৫৬ সালে কার্ল লুডভিগ এবং পরবর্তীতে ১৮৭৯ সালে চার্লস সোরেটের আবিষ্কারের উপর ভিত্তি করে তৈরি হয়েছিল, যা হলো যখন একটি প্রাথমিকভাবে সমজাতীয় লবণ দ্রবণে একটি তাপমাত্রার পার্থক্য বজায় রাখা হয়, তখন কিছু সময়ের পর দ্রবণে একটি ঘনত্বের পার্থক্যও তৈরি হয়। এটি সোরেট প্রভাব নামে পরিচিত। ১৯১১ সালে ডেভিড এনস্কগ এবং ১৯১৬ সালে সিডনি চ্যাপম্যান স্বাধীনভাবে চ্যাপম্যান-এনস্কগ তত্ত্বটি উন্নয়ন করেন, যা ব্যাখ্যা করে যে, যখন দুটি গ্যাসের মিশ্রণ একটি তাপমাত্রার পার্থক্যের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তখন ভারী গ্যাস ঠান্ডা প্রান্তে এবং হালকা গ্যাস উষ্ণ প্রান্তে ঘনীভূত হয়। ১৯১৬ সালে চ্যাপম্যান এবং এফ. ডব্লিউ. ডুটসন পরীক্ষামূলকভাবে এটি নিশ্চিত করেন।
যেহেতু গরম গ্যাস উপরের দিকে উঠে যায় এবং ঠান্ডা গ্যাস নীচে নেমে যায়, তাই এটি আইসোটোপ পৃথকীকরণের একটি পদ্ধতি হিসেবে ব্যবহার করা যেতে পারে। ১৯৩৮ সালে এই প্রক্রিয়াটি প্রথম জার্মানিতে ক্লাউস ক্লুসিয়াস এবং গেরহার্ড ডিকেল প্রদর্শন করেছিলেন, তারা নিয়নের আইসোটোপ পৃথক করার জন্য এটি ব্যবহার করেছিলেন। তারা "কলাম" নামক একটি যন্ত্র ব্যবহার করেছিলেন, যার মধ্যে একটি উল্লম্ব নল ছিল যার মাঝখানে একটি গরম তন্তু ছিল। মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের কৃষি বিভাগের আর্থার ব্রামলি বিভিন্ন তাপমাত্রার সমকেন্দ্রিক নল ব্যবহার করে এই নকশাটি উন্নত করেন।
ফিলিপ এইচ. অ্যাবেলসন ছিলেন একজন তরুণ পদার্থবিদ যিনি ৮ মে ১৯৩৯ সালে ক্যালিফোর্নিয়া বিশ্ববিদ্যালয় থেকে পিএইচডি ডিগ্রি লাভ করেন। তিনি নিউক্লিয়ার ফিশন পরীক্ষাকারী প্রথম আমেরিকান বিজ্ঞানীদের মধ্যে একজন, ১৯৩৯ সালের ফেব্রুয়ারিতে ফিজিক্যাল রিভিউতে একটি প্রবন্ধে তার ফলাফল প্রকাশ করেন। তিনি এডউইন ম্যাকমিলান এর সাথে একত্রে নেপচুনিয়ামের আবিষ্কারে সহায়তা করেছিলেন। ওয়াশিংটন, ডি.সি.-তে কার্নেগি ইনস্টিটিউশনে ফিরে এসে তিনি আইসোটোপ বিভাজনের প্রতি আগ্রহী হয়ে ওঠেন। ১৯৪০ সালের জুলাই মাসে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের নেভাল রিসার্চ ল্যাবরেটরি (এনআরএল) থেকে রস গান তাকে হ্যারল্ড ইউরি’র ১৯৩৯ সালের এই বিষয়ে একটি গবেষণাপত্র দেখান এবং অ্যাবেলসন তরল তাপীয় বিস্তার প্রক্রিয়া ব্যবহারের সম্ভাবনা দেখে আগ্রহী হয়ে ওঠেন। তিনি কার্নেগি ইনস্টিটিউশনের টেরেস্ট্রিয়াল ম্যাগনেটিজম বিভাগে এই প্রক্রিয়াটি নিয়ে পরীক্ষা-নিরীক্ষা শুরু করেন। পটাশিয়াম ক্লোরাইড (KCl), পটাসিয়াম ব্রোমাইড (KBr), পটাসিয়াম সালফেট () এবং পটাসিয়াম ডাইক্রোমেট () ব্যবহার করে তিনি পটাসিয়াম-৩৯ এবং পটাসিয়াম-৪১ আইসোটোপের ১.২ (২০ শতাংশ) বিচ্ছেদ ফ্যাক্টর অর্জন করতে সক্ষম হন।
পরবর্তী পদক্ষেপ ছিল ইউরেনিয়ামের উপর পরীক্ষা-নিরীক্ষার পুনরাবৃত্তি করা। তিনি ইউরেনিয়াম লবণের জলীয় দ্রবণ দিয়ে প্রক্রিয়াটি অধ্যয়ন করেন, তবে তিনি দেখতে পান যে যে কলামে এগুলো আর্দ্র বিশ্লেষিত হয়ে যায়। শুধুমাত্র ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড () উপযুক্ত বলে মনে হয়েছে। ১৯৪০ সালের সেপ্টেম্বরে রস গান এবং অ্যাবেলসন ন্যাশনাল ব্যুরো অফ স্ট্যান্ডার্ডসের পরিচালক লাইম্যান জে. ব্রিগসের সাথে যোগাযোগ করেন, তারা উভয়ই ন্যাশনাল ডিফেন্স রিসার্চ কমিটির (এনডিআরসি) ইউরেনিয়াম কমিটির সদস্য ছিলেন। অ্যাবেলসনকে তার কাজ চালিয়ে যাওয়ার অনুমতি দেওয়ার জন্য এনআরএল কার্নেগি ইনস্টিটিউশনকে ২,৫০০ ডলার প্রদান করতে সম্মত হয় এবং ১৯৪০ সালের অক্টোবরে ব্রিগস এটিকে স্ট্যান্ডার্ডস ব্যুরোতে স্থানান্তরিত করার ব্যবস্থা করেন, যেখানে আরও ভালো সুযোগ-সুবিধা ছিল।
ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড সহজলভ্য ছিল না, তাই অ্যাবেলসন এনআরএল-তে পরিমাণে উৎপাদনের নিজস্ব পদ্ধতি তৈরি করেছিলেন, ৩৫০ °C (৬৬২ °F) তাপমাত্রায় আরও সহজে উৎপাদিত ইউরেনিয়াম টেট্রাফ্লোরাইডের ফ্লোরাইডেশনের মাধ্যমে। প্রাথমিকভাবে এই ছোট প্ল্যান্টটি কলাম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়, ভার্জিনিয়া বিশ্ববিদ্যালয় এবং এনআরএল-তে গবেষণার জন্য ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড সরবরাহ করত। ১৯৪১ সালে, গান এবং অ্যাবেলসন অ্যাবেলসন প্রক্রিয়া ব্যবহার করে ওহাইওর ক্লিভল্যান্ডে অবস্থিত হার্শ কেমিক্যাল কোম্পানির সাথে ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের জন্য একটি অর্ডার দেন। ১৯৪২ সালের প্রথম দিকে এনডিআরসি হার্শকে প্রতিদিন ১০ পাউন্ড (৪.৫ কেজি) ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড উৎপাদনের জন্য একটি পাইলট প্ল্যান্ট তৈরির জন্য একটি চুক্তি করে। ১৯৪২ সালের বসন্তের মধ্যে হার্শ-এর ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড পাইলট প্ল্যান্টটি চালু হয় এবং ডুপন্টও এই প্রক্রিয়াটি ব্যবহার করে পরীক্ষা-নিরীক্ষা শুরু করে। শীঘ্রই ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের চাহিদা দ্রুত বেড়ে যায় এবং হার্শ এবং ডুপন্ট তা পূরণের জন্য উৎপাদন বৃদ্ধি করে।
অ্যাবেলসন ন্যাশনাল ব্যুরো অব স্ট্যান্ডার্ডসে এগারোটি কলাম স্থাপন করেন, যার প্রতিটির ব্যাস প্রায় ১.৫ ইঞ্চি (৩৮ মিমি), তবে উচ্চতা ২ থেকে ১২ ফুট (০.৬১ থেকে ৩.৬৬ মিটার) পর্যন্ত ছিল। পরীক্ষামূলক কাজগুলি পটাসিয়াম লবণ দিয়ে করা হয়েছিল এবং তারপর ১৯৪১ সালের এপ্রিলে ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড দিয়ে। ১৯৪১ সালের ১ জুন অ্যাবেলসন এনআরএল-এর একজন কর্মী হন এবং তিনি অ্যানাকোস্টিয়া নেভাল এয়ার স্টেশনে চলে আসেন। ১৯৪১ সালের সেপ্টেম্বরে জন আই. হুভার তার সাথে যোগ দেন, যিনি তার ডেপুটি হন। তারা সেখানে ৩৬-ফুট (১১ মিটার) উচ্চতার কলামসহ একটি পরীক্ষামূলক প্ল্যান্ট নির্মাণ করেন। একটি ২০-হর্সপাওয়ার (১৫ কিলোওয়াট) গ্যাস-চালিত বয়লার দ্বারা বাষ্প সরবরাহ করা হয়। তারা ক্লোরিনের আইসোটোপ পৃথক করতে সক্ষম হন, কিন্তু নভেম্বর মাসে কার্বন টেট্রাক্লোরাইডের বিচ্ছিন্ন পণ্যের কারণে যন্ত্রটি নষ্ট হয়ে যায়। পরবর্তী চালানটি ২.৫% বিচ্ছেদ নির্দেশ করে এবং দেখা যায় যে কলামগুলির আদর্শ ব্যবধান ছিল ০.২১ এবং ০.৩৮ মিলিমিটার (০.০০৮৩ এবং ০.০১৫০ ইঞ্চি)। অ্যাবেলসন ২২ জুন ৯.৬% ফলাফলের একটি চালানকে ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড দিয়ে তরল তাপীয় বিস্তারের প্রথম সফল পরীক্ষা হিসাবে বিবেচনা করেন। জুলাই মাসে তিনি ২১% বিচ্ছেদ অর্জন করতে সক্ষম হন।
১৯৪২ সালের জুলাই মাসে এনআরএল একটি পাইলট প্ল্যান্ট অনুমোদন করে, যা ১৫ নভেম্বর থেকে কার্যক্রম শুরু করে। এবার তারা চৌদ্দটি ৪৮-ফুট (১৫ মিটার) কলাম ব্যবহার করে, যার মধ্যে ২৫ মিলিমিটার (০.৯৮ ইঞ্চি) ব্যবধান ছিল। পাইলট প্ল্যান্টটি ৩ থেকে ১৭ ডিসেম্বর ১৯৪২ পর্যন্ত বিরতিহীনভাবে চলে। কর্নেল লেসলি আর. গ্রোভস, জুনিয়র, যিনি ম্যানহাটন প্রকল্পের দায়িত্ব গ্রহণের জন্য নির্ধারিত হয়েছিলেন (যদিও তিনি আরও দুটি দিন পরে তা করেন), ২১ সেপ্টেম্বর ম্যানহাটন ডিস্ট্রিক্টের ডেপুটি ডিস্ট্রিক্ট ইঞ্জিনিয়ার লেফটেন্যান্ট কর্নেল কেনেথ ডি. নিকোলসের সাথে পাইলট প্ল্যান্ট পরিদর্শন করেন এবং গান এবং এনআরএল পরিচালক রিয়ার অ্যাডমিরাল হ্যারল্ড জি. বোয়েন, সিনিয়রের সাথে কথা বলেন। গ্রোভস মনে করেন যে প্রকল্পটি যথেষ্ট ত্বরিতভাবে এগিয়ে নেওয়া হচ্ছে না। প্রকল্পটি সম্প্রসারিত করা হয় এবং নাথান রোজেন একজন তাত্ত্বিক পদার্থবিদ হিসেবে প্রকল্পে যোগদান করেন। ১৯৪২ সালের ১০ ডিসেম্বর গ্রোভস আবার পাইলট প্ল্যান্টটি পরিদর্শন করেন, এবার এমআইটির রাসায়নিক প্রকৌশল বিভাগের অধ্যাপক ওয়ারেন কে. লুইস এবং তিনজন ডুপন্ট কর্মচারী তার সঙ্গে ছিলেন। তার প্রতিবেদনে লুইস কাজ চালিয়ে যাওয়ার সুপারিশ করেন।
১৯ জুন ১৯৪২ সালে এস-১ এক্সিকিউটিভ কমিটি ইউরেনিয়াম কমিটিকে বাতিল করে দেয় এবং এই প্রক্রিয়ায় গানের সদস্যপদ বাতিল করা হয়। তারা লুইসের প্রতিবেদন পর্যালোচনা করে এবং সায়েন্টিফিক রিসার্চ অ্যান্ড ডেভেলপমেন্ট অফিস (ওএসআরডি) এর পরিচালক ভ্যানেভার বুশের কাছে তার সুপারিশ প্রেরণ করে, যার মধ্যে এস-১ এক্সিকিউটিভ কমিটিও ছিল। ওএসআরডি এবং এনআরএল এর মধ্যে সম্পর্ক ভালো ছিল না; বোয়েন এনআরএল থেকে তহবিল সরিয়ে নেওয়ার জন্য এর সমালোচনা করেছিলেন। বুশ ১৭ মার্চ ১৯৪২ তারিখে প্রেসিডেন্ট ফ্র্যাঙ্কলিন ডি. রুজভেল্টের একটি নির্দেশিকার কথা মনে রাখছিলেন, যদিও তার পরামর্শে নৌবাহিনীকে ম্যানহাটন প্রকল্প থেকে বাদ পড়বে। তিনি যুদ্ধ মন্ত্রী হেনরি স্টিমসনের সাথে কাজ করতে পছন্দ করেন, যার উপর তার বেশি প্রভাব ছিল।
এনডিআরসি এবং এস-১ এক্সিকিউটিভ কমিটির চেয়ারম্যান জেমস বি. কোন্যান্ট উদ্বিগ্ন ছিলেন যে নৌবাহিনী তাদের নিজস্ব পারমাণবিক প্রকল্প পরিচালনা করছে, কিন্তু বুশ মনে করতেন যে এতে কোনও ক্ষতি হবে না। তিনি ১৯৪৩ সালের ১৪ জানুয়ারি অ্যানাকোস্টিয়ায় গানের সাথে দেখা করেন এবং তাকে পরিস্থিতি ব্যাখ্যা করেন। গান উত্তর দেন যে নৌবাহিনী পারমাণবিক সাবমেরিনের জন্য পারমাণবিক সামুদ্রিক প্রপালশন নিয়ে আগ্রহী। তরল তাপীয় প্রসারণ সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম উৎপাদনের একটি কার্যকর উপায় এবং তার যা প্রয়োজন তা হল পারমাণবিক চুল্লির নকশা সম্পর্কে বিস্তারিত তথ্য, যা তিনি জানতেন যে শিকাগোর মেটালার্জিক্যাল ল্যাবরেটরি অনুসন্ধান করছে। তিনি জানতেন না যে এটি ইতিমধ্যেই একটি কার্যকর পারমাণবিক চুল্লি শিকাগো পাইল-১ তৈরি করেছে। বুশ অনুরোধকৃত তথ্য সরবরাহ করতে অনিচ্ছুক ছিলেন, তবে তিনি ম্যানহাটন প্রকল্প পরিচালনাকারী সামরিক নীতি কমিটির একজন সহযোগী সদস্য রিয়ার অ্যাডমিরাল উইলিয়াম আর. পার্নেলের সাথে অ্যাবেলসনের প্রচেষ্টার জন্য অতিরিক্ত সহায়তা পাওয়ার ব্যবস্থা করেছিলেন।
পরের সপ্তাহে এস-১ এক্সিকিউটিভ কমিটির ব্রিগস, ইউরে এবং এগার ভি. মারফ্রি, স্ট্যান্ডার্ড অয়েলের কার্ল কোহেন এবং ডব্লিউ. আই. থম্পসনের সাথে, অ্যানাকোস্টিয়ার পাইলট প্ল্যান্টটি পরিদর্শন করেন। তারা প্রক্রিয়াটির সরলতা দেখে অভিভূত হলেও, হতাশ হন যে প্ল্যান্ট থেকে কোনও সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম পণ্য বের করা হয়নি; ঘনত্বের পার্থক্য পরিমাপ করে উৎপাদন পরিমাপ করা হয়েছিল। তারা হিসাব করেন যে ৯০% ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ প্রতিদিন ১ কেজি ইউরেনিয়াম উৎপাদন করতে সক্ষম একটি তরল তাপীয় বিস্তার প্ল্যান্টের জন্য ২১,৮০০টি ৩৬ ফুট (১১ মিটার) কলাম প্রয়োজন হবে, প্রতিটির কলামের বিচ্ছেদ ফ্যাক্টর হবে ৩০.৭%। উপকরণের জন্য ম্যানহাটন প্রকল্পের অগ্রাধিকার ব্যবহার ধরে নিলে এটি তৈরি করতে ১৮ মাস সময় লাগবে। এর মধ্যে ছিল বাইরের টিউবের জন্য ১,৭০০ শর্ট টন (১,৫০০ টন) দুর্লভ তামা এবং ভিতরের টিউবের জন্য নিকেল, যা যথাক্রমে বাষ্প এবং ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড দ্বারা ক্ষয় প্রতিরোধ করার জন্য প্রয়োজন হবে।
এই ধরনের একটি প্ল্যান্ট তৈরির আনুমানিক খরচ ছিল প্রায় ৩২.৬ মিলিয়ন ডলার এবং প্রতিদিন পরিচালনার জন্য ৬২,৬০০ ডলার। প্রস্তাবনাটি বাতিল হয়ে যাওয়ার কারণ ছিল যে প্ল্যান্টটির ভারসাম্য অর্জনের জন্য ৬০০ দিন সময় লাগবে, সেই সময়ের মধ্যে ৭২ মিলিয়ন ডলার ব্যয় হয়ে যাবে, যা এস-১ নির্বাহী কমিটি ৭৫ মিলিয়ন ডলারে পৌঁছেছিল। যদি কাজ অবিলম্বে শুরু করা হয় এবং প্ল্যান্টটি নকশা অনুযায়ী কাজ করে, তবে ১৯৪৬ সালের আগে কোনও সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম উৎপাদন করা সম্ভব হবে না। মারফ্রি প্রস্তাব করেছিলেন যে ১০% ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম উৎপাদনকারী একটি তরল তাপীয় বিস্তার প্ল্যান্ট গ্যাসীয় বিস্তার প্ল্যান্টের নিম্ন স্তরের বিকল্প হতে পারে, তবে এস-১ নির্বাহী কমিটি এটি মেনে নেয়নি। ১৯৪৩ সালের ফেব্রুয়ারি থেকে জুলাইয়ের মধ্যে অ্যানাকোস্টিয়া পাইলট প্ল্যান্টটি ২৩৬ পাউন্ড (১০৭ কেজি) হালকা সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড উৎপাদন করেছিল, যা মেটালার্জিক্যাল ল্যাবরেটরিতে পাঠানো হয়। ১৯৪৩ সালের সেপ্টেম্বরে এস-১ নির্বাহী কমিটি সিদ্ধান্ত নেয় যেআরএনএলকে আর কোন ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড বরাদ্দ করা হবে না, যদিও এটি নিয়মিত ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের সাথে সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড বিনিময় করবে। ১৯৪৩ সালের অক্টোবরে গ্রোভস আরএনএল-এর অতিরিক্ত ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের আদেশ প্রত্যাখ্যান করেন। যখন বলা হয়েছিল যে নৌবাহিনী মূলত ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের উৎপাদন প্রক্রিয়া তৈরি করেছে, তখন সেনাবাহিনী অনিচ্ছাসত্ত্বেও আদেশটি পূরণ করতে সম্মত হয়।
অ্যাবেলসনের গবেষণায় দেখা গেছে যে সমতাপ সময় কমানোর জন্য তার আরও বেশি তাপমাত্রার তারতম্য থাকা প্রয়োজন। এনআরএল মেরিল্যান্ডের অ্যানাপোলিসে অবস্থিত নেভাল রিসার্চ ল্যাবরেটরি (এনআরএল) এটি নির্মাণের কথা বিবেচনা করেছিল, তবে এর জন্য আনুমানিক ২.৫ মিলিয়ন ডলার খরচ হতে পারে, যা এনআরএল এর মতে অত্যন্ত ব্যয়বহুল ছিল। অন্য স্থানের অনুসন্ধান করা হয়েছিল এবং অবশেষে সিদ্ধান্ত নেয়া হয় ফিলাডেলফিয়া নেভি ইয়ার্ডে নেভাল বয়লার অ্যান্ড টার্বাইন ল্যাবরেটরিতে (এনবিটিএল) একটি নতুন পাইলট প্ল্যান্ট তৈরি করা হবে, যেখানে জায়গা, বাষ্প এবং শীতল পানির ব্যবস্থা ছিল এবং সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ, উচ্চ-চাপের বাষ্প নিয়ে কাজ করার অভিজ্ঞতা সম্পন্ন ইঞ্জিনিয়াররা ছিলেন। এর জন্য খরচ ৫০০,০০০ ডলার অনুমান করা হয়। পাইলট প্ল্যান্টটি ১৭ নভেম্বর ১৯৪৩-এ বুরো অফ শিপস এর সহকারী প্রধান রিয়ার অ্যাডমিরাল আর্ল ডব্লিউ মিলস অনুমোদন দেন। নির্মাণ কাজ ১৯৪৪ সালের ১ জানুয়ারি শুরু হয় এবং জুলাই মাসে সম্পন্ন হয়। এনবিটিএল বাষ্প এবং শীতল পানি ব্যবস্থার নকশা, নির্মাণ এবং পরিচালনার জন্য দায়ী ছিল, যখন এনআরএল কলাম এবং সহায়ক সরঞ্জামের দেখভাল করেছিল। বুরো অফ শিপস এর ক্যাপ্টেন থরভাল্ড এ. সলবার্গ ছিলেন প্রকল্প কর্মকর্তা।
ফিলাডেলফিয়ার পাইলট প্ল্যান্টটি ব্রড স্ট্রিটের এক ব্লক পশ্চিমে, ডেলাওয়্যার নদীর কাছাকাছি অবস্থিত ছিল, যার আয়তন ১৩,০০০ বর্গফুট (১,২০০ বর্গমিটার)। এই প্ল্যান্টটিতে ১০২টি ৪৮-ফুট (১৫ মিটার) উচ্চতার কলাম ছিল, যা "র‍্যাক" নামে পরিচিত, সাতটি ধাপে সাজানো একটি ক্যাসকেড গঠন করেছিল। প্ল্যান্টটির উদ্দেশ্য ছিল প্রতিদিন ৬% ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ ১ গ্রাম ইউরেনিয়াম উৎপাদন করা। বাইরের তামার টিউবগুলোকে ১৫৫ °ফারেনহাইট (৬৮ °সেলসিয়াস) তাপমাত্রার পানি দ্বারা ঠাণ্ডা রাখা হতো, যা বাইরের ৪-ইঞ্চি স্টিলের পাইপগুলোর মধ্যে প্রবাহিত হতো। অন্যদিকে, ভেতরের নিকেল টিউবগুলোকে ৫৪৫ °ফারেনহাইট (২৮৫ °সেলসিয়াস) তাপমাত্রার উচ্চচাপযুক্ত বাষ্প দ্বারা গরম করা হতো যা প্রতি বর্গইঞ্চিতে ১,০০০ পাউন্ড (৬,৯০০ কেপিএ) চাপ সৃষ্টি করত। । অতএব, প্রতিটি কলাম প্রায় ১.৬ কিলোগ্রাম (৩.৫ পাউন্ড) ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড ধারণ করত যা বাষ্পচাপ দ্বারা পরিচালিত হতো। প্ল্যান্টে শুধুমাত্র পানি পাম্প কাজ করত, অন্য কোনো চলমান যন্ত্রাংশ ছিল না। কার্যকরী অবস্থায় এই র‍্যাকটি ১১.৬ মেগাওয়াট বিদ্যুৎ ব্যবহার করত। প্রতিটি কলাম ৩ থেকে ১৭০ কিলোগ্রাম (৬.৬ থেকে ৩৭৪.৮ পাউন্ড) ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের একটি জলাধারের সাথে সংযুক্ত ছিল । ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড পরিচালনার ঝুঁকির কারণে এর সাথে সমস্ত কাজ যেমন শিপিং সিলিন্ডার থেকে জলাধারগুলি পুনরায় পূরণ করা একটি পৃথক স্থানান্তর কক্ষে সম্পন্ন করা হতো। ফিলাডেলফিয়া প্ল্যান্টের কলামগুলি ধারাবাহিকভাবে কাজ করার পরিবর্তে সমান্তরালভাবে পরিচালিত হতো, তাই ফিলাডেলফিয়া পাইলট প্ল্যান্টটি ০.৮৬% ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ ৫,০০০ পাউন্ড (২,৩০০ কিলোগ্রাম) ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড উৎপাদন করেছিল, যা ম্যানহাটন প্রকল্পে হস্তান্তর করা হয়েছিল। ফিলাডেলফিয়া পাইলট প্ল্যান্টটি ১৯৪৬ সালের সেপ্টেম্বরে নিষ্ক্রিয় করা হয়। এর উদ্ধারযোগ্য সরঞ্জামগুলি এনআরএলে ফেরত পাঠানো হয়, বাকিগুলি সমুদ্রে ফেলে দেওয়া হয়।
১৯৪৪ সালের গোড়ার দিকে ফিলাডেলফিয়া পাইলট প্ল্যান্টের খবর লস আলামোস ল্যাবরেটরির পরিচালক রবার্ট ওপেনহাইমারের কাছে পৌঁছায়। ওপেনহাইমার ১৯৪৪ সালের ৪ মার্চ কোনান্টকে চিঠি লিখে তরল তাপীয় বিস্তার প্রকল্পের প্রতিবেদন চেয়েছিলেন, যা কোনান্ট পরে তাকে সরবরাহ করেন। প্রায় সকলের মতো ওপেনহাইমারও পারমাণবিক বোমায় ব্যবহারের জন্য উপযুক্ত অস্ত্র-মানের ইউরেনিয়াম উৎপাদনের প্রক্রিয়ার পরিপ্রেক্ষিতে ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধকরণের কথা ভাবছিলেন, তবে এই তথ্য পাওয়ার পর তিনি আরেকটি সম্ভাবনার কথা ভাবতে শুরু করেন। যদি ফিলাডেলফিয়া প্ল্যান্টের কলামগুলি ধারাবাহিকভাবে পরিচালিত না হয়ে সমান্তরালভাবে পরিচালিত হয়, তাহলে এটি প্রতিদিন ১২ কেজি ইউরেনিয়াম সমৃদ্ধ করতে পারে যা ১% ইউরেনিয়াম-২৩৫ দ্বারা সমৃদ্ধ। এটি মূল্যবান হতে পারে কারণ একটি বৈদ্যুতিক চুম্বকীয় সমৃদ্ধকরণ প্রক্রিয়া যা প্রাকৃতিক ইউরেনিয়াম থেকে ৪০% ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ ১ গ্রাম ইউরেনিয়াম উৎপাদন করতে সক্ষম, সেটি যদি ১.৪% ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ ফিড ব্যবহার করে তাহলে ৮০% ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ ২ গ্রাম ইউরেনিয়াম প্রতিদিন উৎপাদন করতে পারত, যা প্রাকৃতিক ইউরেনিয়ামের ০.৭ শতাংশের দ্বিগুণ হওয়ায়, এটি সমৃদ্ধকরণ প্রক্রিয়াকে উল্লেখযোগ্যভাবে ত্বরান্বিত করতে পারত। ২৮ এপ্রিল অপেনহেইমার লেসলি গ্রোভসকে চিঠি লিখে জানান যে, "ওয়াই-১২ প্ল্যান্টের উৎপাদন প্রায় ৩০ থেকে ৪০ শতাংশ বৃদ্ধি করা যেতে পারে এবং এর কার্যকারিতা কিছুটা উন্নত হতে পারে, কে-২৫ প্ল্যান্টের নির্ধারিত উৎপাদনের সময়সীমার অনেক আগেই অর্জন করা সম্ভব হবে।"
গ্রোভস মিলিটারি পলিসি কমিটির অনুমতি গ্রহণ করে নৌবাহিনীর সাথে পুনরায় যোগাযোগ স্থাপনের সিদ্ধান্ত নেন। ১৯৪৪ সালের ৩১ মে তিনি পর্যালোচনার জন্য মারফ্রি, লুইস এবং তার বৈজ্ঞানিক উপদেষ্টা রিচার্ড টলম্যানকে নিয়ে একটি পর্যালোচনা কমিটি গঠন করেন। পর্যালোচনা কমিটি পরের দিন ফিলাডেলফিয়া পাইলট প্ল্যান্ট পরিদর্শন করে। তাদের প্রতিবেদনে উল্লেখ করা হয় যে, অপেনহেইমারের ধারণা মৌলিকভাবে সঠিক হলেও, তার অনুমান অতিরিক্ত আশাবাদী। পাইলট প্ল্যান্টে অতিরিক্ত দুটি র‍্যাক যুক্ত করতে আনুমানিক দুই মাস সময় লাগবে। তবে এই পরিবর্তনের ফলে ক্লিনটন ইঞ্জিনিয়ার ওয়ার্কসের ওয়াই-১২ ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক প্ল্যান্টের প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য পর্যাপ্ত সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম উৎপাদন করা সম্ভব হবে না। তাই পর্যালোচনা কমিটি একটি পূর্ণমাত্রার তরল তাপীয় বিস্তার প্ল্যান্ট নির্মাণের সুপারিশ করে। তাই ১৯৪৪ সালের ১২ জুন গ্রোভস মারফ্রিকে অনুরোধ করেন এমন একটি উৎপাদন প্ল্যান্টের আনুমানিক ব্যয় নির্ধারণ করতে, যা প্রতিদিন ০.৯ থেকে ৩.০ শতাংশ ইউরেনিয়াম-২৩৫ সমৃদ্ধ ৫০ কেজি ইউরেনিয়াম উৎপাদন করতে সক্ষম। মারফ্রি, টলম্যান, কোহেন এবং থম্পসন অনুমান করেছিলেন যে ১,৬০০টি কলাম বিশিষ্ট একটি প্ল্যান্ট নির্মাণে আনুমানিক খরচ হবে ৩.৫ মিলিয়ন ডলার। ২৪ জুন ১৯৪৪ গ্রোভস এই প্ল্যান্ট নির্মাণের অনুমোদন দেন এবং মিলিটারি পলিসি কমিটিকে (Military Policy Committee) জানান যে এটি ১ জানুয়ারি ১৯৪৫ সালের মধ্যে কার্যকর হবে।
ওয়াটস বার ড্যাম, মাসল শোলস এবং ডেট্রয়েট - এই তিনটি স্থান বিবেচনায় নেওয়া হয়েছিল। তবে শেষ পর্যন্ত এটি ক্লিনটন ইঞ্জিনিয়ার ওয়ার্কসে নির্মাণ করার সিদ্ধান্ত নেওয়া হয়। কারণ ক্লিঞ্চ নদী থেকে পানি এবং কে-২৫ পাওয়ার হাউস থেকে প্রয়োজনীয় বাষ্প পাওয়া যাবে। তাপীয় বিস্তার প্রকল্পটির কোডনাম ছিল এস-৫০। জুন মাসে ম্যানহাটন জেলা সদর দপ্তরে লেফটেন্যান্ট কর্নেল মার্ক সি. ফক্সের অধীনে একটি এস-৫০ ডিভিশন তৈরি করা হয়, যার মধ্যে মেজর থমাস জে. ইভান্স, জুনিয়রকে প্ল্যান্ট নির্মাণের জন্য বিশেষ কর্তৃপক্ষের সহকারী হিসেবে নিয়োগ করা হয়। গ্রোভস ওহাইওর ক্লিভল্যান্ডের এইচ. কে. ফার্গুসন কোম্পানিকে নির্ধারিত সময়ে প্রকল্প শেষ করার রেকর্ডের কারণে প্রধান নির্মাণ ঠিকাদার হিসেবে বেছে নিয়েছিলেন, বিশেষ করে মিসিসিপির গাল্ফ অর্ডন্যান্স প্ল্যান্ট সফলভাবে সম্পন্ন করার জন্য পরিচিত ছিল। চুক্তিটি "কস্ট প্লাস ফিক্সড ফি" ভিত্তিতে স্বাক্ষরিত হয়। এইচ. এ. জোন্স কনস্ট্রাকশন কোম্পানি বাষ্প উৎপাদন প্ল্যান্ট নির্মাণের দায়িত্ব পায় এবং এইচ. কে. ফার্গুসনকে ইঞ্জিনিয়ার-স্থপতি হিসেবে কাজ করে। যদিও গ্রোভসের পরামর্শকদের মতে এই প্ল্যান্ট নির্মাণে ছয় মাস লাগতে পারে, তবে গ্রোভস এইচ. কে. ফার্গুসনকে মাত্র চার মাস সময় দেন এবং ৭৫ দিনের মধ্যে কার্যক্রম শুরু করতে নির্দেশ দেন।
ওয়াটস বার ড্যাম, মাসল শোলস এবং ডেট্রয়েট - এই তিনটি স্থান বিবেচনায় নেওয়া হয়েছিল। তবে শেষ পর্যন্ত এটি ক্লিনটন ইঞ্জিনিয়ার ওয়ার্কসে নির্মাণ করার সিদ্ধান্ত নেওয়া হয়। কারণ ক্লিঞ্চ নদী থেকে পানি এবং কে-২৫ পাওয়ার হাউস থেকে প্রয়োজনীয় বাষ্প পাওয়া যাবে। তাপীয় বিস্তার প্রকল্পটির কোডনাম ছিল এস-৫০। জুন মাসে ম্যানহাটন জেলা সদর দপ্তরে লেফটেন্যান্ট কর্নেল মার্ক সি. ফক্সের অধীনে একটি এস-৫০ ডিভিশন তৈরি করা হয়, যার মধ্যে মেজর থমাস জে. ইভান্স, জুনিয়রকে প্ল্যান্ট নির্মাণের জন্য বিশেষ কর্তৃপক্ষের সহকারী হিসেবে নিয়োগ করা হয়। গ্রোভস ওহাইওর ক্লিভল্যান্ডের এইচ. কে. ফার্গুসন কোম্পানিকে নির্ধারিত সময়ে প্রকল্প শেষ করার রেকর্ডের কারণে প্রধান নির্মাণ ঠিকাদার হিসেবে বেছে নিয়েছিলেন, বিশেষ করে মিসিসিপির গাল্ফ অর্ডন্যান্স প্ল্যান্ট সফলভাবে সম্পন্ন করার জন্য পরিচিত ছিল। চুক্তিটি "কস্ট প্লাস ফিক্সড ফি" ভিত্তিতে স্বাক্ষরিত হয়। এইচ. এ. জোন্স কনস্ট্রাকশন কোম্পানি বাষ্প উৎপাদন প্ল্যান্ট নির্মাণের দায়িত্ব পায় এবং এইচ. কে. ফার্গুসনকে ইঞ্জিনিয়ার-স্থপতি হিসেবে কাজ করে। যদিও গ্রোভসের পরামর্শকদের মতে এই প্ল্যান্ট নির্মাণে ছয় মাস লাগতে পারে, তবে গ্রোভস এইচ. কে. ফার্গুসনকে মাত্র চার মাস সময় দেন এবং ৭৫ দিনের মধ্যে কার্যক্রম শুরু করতে নির্দেশ দেন।
গ্রোভস, টলম্যান, ফক্স এবং এইচ. কে. ফার্গুসনের ওয়েলস এন. থম্পসন ২৬শে জুন সেখান থেকে ফিলাডেলফিয়ার পাইলট প্ল্যান্টের নকশাগুলো সংগ্রহ করেন। উৎপাদন কেন্দ্রটিতে ২১টি ১০২-কলামের র‍্যাক নিয়ে গঠিত হবে, যা সাতটি করে তিনটি গ্রুপে সাজানো হবে, মোট ২,১৪২টি ৪৮-ফুট (১৫ মিটার) দীর্ঘ কলাম থাকবে। প্রতিটি র‍্যাক ফিলাডেলফিয়ার পাইলট প্ল্যান্টের অনুরূপ হবে। কলামগুলি সূক্ষ্ম সহনশীলতার সহিত তৈরি করতে হবে; অভ্যন্তরীণ নিকেল টিউবের ব্যাস ±০.০০০৩ ইঞ্চি (০.০০৭৬ মিমি) নির্ভুল হতে হবে এবং অভ্যন্তরীণ নিকেল টিউব এবং বাইরের তামার টিউবের মধ্যবর্তী ব্যবধান ±০.০০২ ইঞ্চি (০.০৫১ মিমি) হতে হবে। কলামগুলির জন্য প্রথম অর্ডার দেওয়া হয়েছিল ৫ জুলাই। তেইশটি কোম্পানির সাথে যোগাযোগ করা হয়। রোড আইল্যান্ডের প্রোভিডেন্সের গ্রিনেল কোম্পানি এবং ওয়াশিংটন, ডি.সি.-এর মেহরিং এবং হ্যানসন কোম্পানি চ্যালেঞ্জটি গ্রহণ করে।
৯ জুলাই ১৯৪৪ প্ল্যান্টের নির্মাণকাজ শুরু হয়। ১৬ সেপ্টেম্বরের মধ্যে, প্ল্যান্টের প্রায় এক তৃতীয়াংশ কাজ সম্পন্ন হওয়ার পর প্রথম র‍্যাক চালু করা হয়। সেপ্টেম্বর এবং অক্টোবরে পরীক্ষায় দেখা যায় যে পাইপের লিকেজ সমস্যা রয়েছে যার জন্য আরও ঢালাই এর মাধ্যমে সমাধান করা হয়। তা সত্ত্বেও সমস্ত র‍্যাক ইনস্টলেশন সম্পন্ন হয় এবং ১৯৪৫ সালের জানুয়ারিতে প্ল্যান্ট কার্যক্রমের জন্য প্রস্তুত হয়। ১৫ ফেব্রুয়ারি নির্মাণ চুক্তি সমাপ্ত করা হয় এবং অবশিষ্ট ইনসুলেশন এবং বৈদ্যুতিক কাজ ওক রিজ এলাকার অন্যান্য সংস্থার মাধ্যমে শেষ করা হয়। তারা নতুন বয়লার প্ল্যান্ট সহ সহায়ক ভবনগুলির নির্মানও সম্পন্ন করে। ১৯৪৫ সালের মার্চ মাসে প্ল্যান্টটি পুরোপুরি কার্যক্ষম হয়ে ওঠে। ১৬ ফেব্রুয়ারি ১৯৪৫ সালে নতুন বয়লার প্ল্যান্ট নির্মাণের অনুমোদন দেওয়া হয়। ৫ জুলাই ১৯৪৫ সালে প্রথম বয়লার প্ল্যান্ট নির্মাণের কাজ শুরু হয় এবং ১৩ জুলাই কার্যক্রম শুরু হয়েছিল। ১৫ আগস্ট ১৯৪৫ সালে সম্পূর্ণ কাজ শেষ হয়।
তাপীয় ডিফিউশন প্রসেস বিল্ডিং (এফ০১) ছিল একটি কালো কাঠামো যার দৈর্ঘ্য ৫২২ ফুট (১৫৯ মিটার), প্রস্থ ৮২ ফুট (২৫ মিটার) এবং উচ্চতা ৭৫ ফুট (২৩ মিটার)। প্রতি জোড়া র‍্যাকের জন্য একটি করে নিয়ন্ত্রণ কক্ষ এবং একটি স্থানান্তর কক্ষ ছিল, তবে শেষ র‍্যাকটির জন্য আলাদা প্রশিক্ষণ নিয়ন্ত্রণ ও ট্রান্সফার কক্ষ সংরক্ষিত ছিল। চারটি পাম্প ক্লিঞ্চ নদী থেকে প্রতি মিনিটে ১৫,০০০ মার্কিন গ্যালন (৫৭,০০০ লিটার) ঠান্ডা পানি টেনে আনত। বিশেষভাবে ডিজাইন করা স্টিম পাম্প তৈরি করেছিল প্যাসিফিক পাম্পস ইনকর্পোরেটেড। প্ল্যান্টটি কে-২৫ পাওয়ার হাউসের সম্পূর্ণ বিদ্যুৎ ব্যবহার করার জন্য নকশা করা হয়েছিল, কিন্তু কে-২৫ পর্যায়ক্রমে চালু হওয়ার সাথে সাথে বিদ্যুতের জন্য প্রতিযোগিতা তৈরি হয়, ফলে নতুন একটি বয়লার প্ল্যান্ট নির্মাণের সিদ্ধান্ত নেওয়া হয়। নৌবাহিনী থেকে সংগ্রহ করা ১২টি অতিরিক্ত প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে ৪৫০ পাউন্ড (৩,১০০ কিলোপ্যাস্কাল) চাপের বয়লার ব্যবহার করা হয় যা মূলত ধ্বংসকারী যুদ্ধজাহাজের জন্য নির্ধারিত ছিল। পরীক্ষামূলক প্ল্যান্টের ১,০০০ পাউন্ড প্রতি বর্গ ইঞ্চি (৬,৯০০ কিলোপাস্কাল) স্টিম চাপের তুলনায় কম চাপের (৪৫০ পাউন্ড প্রতি বর্গ ইঞ্চি) বয়লার ব্যবহারের ফলে কম গরম দেওয়ালের তাপমাত্রা দেখা যায়, তবে এটি সহজ অপারেশনের মাধ্যমে সামঞ্জস্য করা হয়। যেহেতু বয়লারগুলো তেল-চালিত ছিল, তাই একটি ৬০,০০,০০০-মার্কিন-গ্যালন (২,৩০,০০,০০০ লিটার) ধারণক্ষমতাসম্পন্ন তেল সংরক্ষণ ট্যাংক ফার্ম যুক্ত করা হয়, যাতে প্ল্যান্টটি ৬০ দিন পরিচালনা করার জন্য পর্যাপ্ত সঞ্চয়স্থান ছিল। তাপীয় ডিফিউশন প্রসেস বিল্ডিং (এফ০১) এবং নতুন স্টিম প্ল্যান্ট (এফ০৬) ভবন ছাড়াও এস-৫০ এলাকার কাঠামোর মধ্যে পাম্পিং স্টেশন (এফ০২), পরীক্ষাগার, ক্যাফেটেরিয়া, মেশিন শপ (এফ১০), গুদাম, গ্যাস স্টেশন এবং পানি শোধনাগার (এফ০৩) ছিল।
নিরাপত্তাজনিত কারণে গ্রোভস চেয়েছিলেন এইচ. কে. ফার্গুসন নতুন প্ল্যান্টটি পরিচালনা করুন, কিন্তু এটি একটি বন্ধ দোকান ছিল এবং ক্লিনটন ইঞ্জিনিয়ার ওয়ার্কসের নিরাপত্তা বিধি ট্রেড ইউনিয়নের অনুমতি দিত না। এই সমস্যা সমাধানের জন্য এইচ. কে. ফার্গুসন একটি সম্পূর্ণ মালিকানাধীন সহায়ক প্রতিষ্ঠান গঠন করে, যার নাম রাখা হয় ফার্কুইভ কর্পোরেশন (ফার্গুসন অব ক্লিভল্যান্ড -এর সংক্ষিপ্ত রূপ)। ম্যানহাটন জেলা এই কোম্পানির সাথে প্রতি মাসে ১১,০০০ ডলার পারিশ্রমিকে প্ল্যান্ট পরিচালনার জন্য চুক্তি স্বাক্ষর করে। নতুন প্ল্যান্টের অপারেটিং কর্মীদের প্রাথমিকভাবে ফিলাডেলফিয়ার পাইলট প্ল্যান্টে প্রশিক্ষণ দেওয়া হয়। ১৯৪৪ সালের আগস্ট মাসে গ্রোভস, কোনান্ট এবং ফক্স ওক রিজ এর স্পেশাল ইঞ্জিনিয়ার ডিটাচমেন্ট (এসইডি) এর ১০জন তালিকাভুক্ত কর্মীকে স্বেচ্ছাসেবক হতে অনুরোধ করেন এবং তাদের সতর্ক করে দেন যে কাজটি বিপজ্জনক হতে পারে। দশজনই স্বেচ্ছাসেবক হিসেবে যোগ দেন। চারজন ফারক্লেভ কর্মচারীর সঙ্গে তাদের ফিলাডেলফিয়ায় পাঠানো হয় প্ল্যান্ট পরিচালনা সম্পর্কে জানার জন্য।
১৯৪৪ সালের ২ সেপ্টেম্বর, এসইডি প্রাইভেট আর্নল্ড ক্র্যামিশ এবং দুই বেসামরিক ব্যক্তি, পিটার এন. ব্র্যাগ, জুনিয়র (এনআরএল এর রাসায়নিক প্রকৌশলী) এবং ডগলাস পি. মেইগস (ফার্ক্লেভ এর কর্মচারী) একটি ট্রান্সফার রুমে কাজ করছিলেন। হঠাৎ ৬০০ পাউন্ড (২৭০ কেজি) ওজনের ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের একটি সিলিন্ডার বিস্ফোরিত হয়, যার ফলে কাছের বাষ্প পাইপ ফেটে যায়। এই বাষ্প ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের সাথে বিক্রিয়া করে হাইড্রোফ্লোরিক অ্যাসিড তৈরি করে এবং তিনজন ব্যক্তি মারাত্মকভাবে দগ্ধ হন। প্রাইভেট (সৈনিক) জন ডি. হফম্যান তাদের উদ্ধার করার জন্য বিষাক্ত মেঘের মধ্য দিয়ে দৌড়ে যান, কিন্তু ব্র্যাগ এবং মেইগস গুরুতর আহত অবস্থায় মারা যান। ক্র্যামিশ এবং আরও চারজন সৈন্য সহ আরও এগারো জন আহত হন তবে তারা সুস্থ হয়ে ওঠেন। দগ্ধ হফম্যানকে যুদ্ধবিহীন পরিস্থিতিতে বীরত্বের জন্য মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সেনাবাহিনীর সর্বোচ্চ পুরস্কার "সোলজারস মেডেল" প্রদান করা হয়। এটি ম্যানহাটন প্রকল্পের কোনো সদস্যকে দেওয়া একমাত্র সোলজার'স মেডেল। ১৯৯৩ সালের ২১ জুন ব্র্যাগকে মরণোত্তর নেভি মেরিটোরিয়াস সিভিলিয়ান সার্ভিস অ্যাওয়ার্ড প্রদান করা হয়।
ম্যানহাটন জেলার মেডিকেল বিভাগের প্রধান কর্নেল স্ট্যাফোর্ড এল. ওয়ারেন মৃতদের অভ্যন্তরীণ অঙ্গগুলি অপসারণ করে বিশ্লেষণের জন্য ওক রিজে পাঠান। সেগুলি ছাড়াই মৃতদেহগুলো সমাহিত করা হয়। একটি তদন্তে দেখা যায় যে দুর্ঘটনাটি ঘটেছিল নিরবিচ্ছিন্ন নিকেল সিলিন্ডারের পরিবর্তে স্টিলের সিলিন্ডারের ভিতরে নিকেল লাইনিং ব্যবহার করার কারণে। এর কারণ সেনাবাহিনী নিকেল উৎপাদন আগে থেকেই বন্ধ করে দিয়েছিল। নৌবাহিনীর হাসপাতালে ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইডের সংস্পর্শে আসা ব্যক্তিদের চিকিৎসার জন্য কোনও পদ্ধতি ছিল না, তাই ওয়ারেনের মেডিকেল বিভাগ নতুন চিকিৎসা নির্দেশিকা তৈরি করে। গ্রোভস ফিলাডেলফিয়া পাইলট প্ল্যান্টে প্রশিক্ষণ বন্ধ করার নির্দেশ দেন, তাই অ্যাবেলসন এবং তার ১৫ জন কর্মী ওক রিজে স্থানান্তরিত হন এবং সেখানে নতুন প্রশিক্ষণ কার্যক্রম পরিচালনা করেন।
উৎপাদন কেন্দ্রটিতে কোনও প্রাণঘাতী দুর্ঘটনা ঘটেনি, যদিও ম্যানহাটন প্রকল্পের অন্যান্য স্থাপনার তুলনায় এখানে দুর্ঘটনার হার বেশি ছিল। এর মূল কারণ ছিল অতি দ্রুত কার্যক্রম চালুর প্রচেষ্টা। যখন ক্রুরা প্রথম র‍্যাক চালুর সময় একটি বিকট শব্দ এবং বাষ্পের মেঘ তৈরি হয়। সাধারণত এ ধরনের পরিস্থিতিতে প্ল্যান্ট বন্ধ করা হতো, কিন্তু উৎপাদন শুরু করার তীব্র চাপ থাকায় ফেরক্লেভের ব্যবস্থাপক কার্যক্রম চালিয়ে যেতে বাধ্য হন। অক্টোবরে প্ল্যান্টটি মাত্র ১০.৫ পাউন্ড (৪.৮ কেজি) ০.৮৫২% সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম-২৩৫ উৎপাদন করেছিল। লিক এবং বাধ্যতামূলক বন্ধের কারণে পরবর্তী কয়েক মাস উৎপাদনে বিঘ্ন ঘটে। তবে ১৯৪৫ সালের জুনে এটি ১২,৭৩০ পাউন্ড (৫,৭৭০ কেজি) ইউরেনিয়াম-২৩৫ উৎপাদন করে। স্বাভাবিক অবস্থায় প্রতি ২৮৫ মিনিটে প্রতিটি সার্কিট থেকে ১ পাউন্ড (০.৪৫ কেজি) ইউরেনিয়াম-২৩৫ আহরণ করা হতো। প্রতিটি র‍্যাকের জন্য চারটি সার্কিট ব্যবহার করে, প্রতিটি র‍্যাকে প্রতিদিন ২০ পাউন্ড (৯.১ কেজি) ইউরেনিয়াম-২৩৫ উৎপাদিত হতো। ১৯৪৫ সালের মার্চ মাসের মধ্যে এস-৫০ প্ল্যান্টের ২১টি উৎপাদন র‍্যাক সম্পূর্ণরূপে কার্যকর ছিল। প্রাথমিকভাবে এর উৎপাদিত ইউরেনিয়াম ওয়াই-১২ প্ল্যান্টে পাঠানো হতো, কিন্তু মার্চ ১৯৪৫ থেকে তিনটি সমৃদ্ধকরণ প্রক্রিয়াই ধারাবাহিকভাবে পরিচালিত হয়।এস-৫০ প্ল্যান্ট প্রথম পর্যায়ে পরিণত হয়, ০.৭১% থেকে ০.৮৯%পর্যন্ত সমৃদ্ধ করা হয়। এই উপাদানটি কে-২৫ প্ল্যান্টে গ্যাসীয় বিস্তার প্রক্রিয়ায় সরবরাহ করা হঢ, যা প্রায় ২৩% পর্যন্ত সমৃদ্ধ পণ্য তৈরি করত। পরবর্তীতে, এটি ওয়াই-১২ তে সরবরাহ করা হত, যা এটিকে প্রায় ৮৯% পর্যন্ত সমৃদ্ধ করে, যা পারমাণবিক অস্ত্রের জন্য যথেষ্ট। এস-৫০ প্ল্যান্ট মোট ৫৬,৫০৪ পাউন্ড (২৫,৬৩০ কেজি) সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম উৎপাদন করে। অনুমান করা হয় যে এস-৫০ প্ল্যান্টের কার্যক্রম হিরোশিমায় ব্যবহৃত লিটল বয় পরমাণু বোমার ইউরেনিয়াম উৎপাদন প্রক্রিয়াকে এক সপ্তাহ এগিয়ে নিয়ে আসে। পরবর্তী সময়ে জেনারেল গ্রোভস মন্তব্য করেন: "যদি আমি তাপীয় বিস্তারণ প্রক্রিয়ার সম্ভাবনা আগে উপলব্ধি করতাম, তাহলে আমরা এটি আরও আগে চালু করতাম, প্ল্যান্টের নকশায় আরও কিছুটা সময় নিতাম এবং এটিকে আরও বড় এবং উন্নত করে তুলতাম। ১৯৪৫ সালের জুন এবং জুলাই মাসে আমাদের ইউ-২৩৫ উৎপাদনে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখতে পারতো।"
১৯৪৫ সালের আগস্টে যুদ্ধ শেষ হওয়ার পরপরই, ম্যানহাটন জেলার ফিশাইল পদার্থ উৎপাদনের প্রধান কর্মকর্তা লেফটেন্যান্ট কর্নেল আর্থার ভি. পিটারসন এস-৫০ প্ল্যান্টটিকে স্ট্যান্ডবাইতে রাখার সুপারিশ করেন। ৪ সেপ্টেম্বর ১৯৪৫ তারিখে ম্যানহাটন ডিস্ট্রিক্ট আনুষ্ঠানিকভাবে প্ল্যান্টটি বন্ধ করার নির্দেশ দেয়। এস-৫০ ছিল একমাত্র বৃহৎ-পরিসরের তরল তাপীয় বিস্তার কেন্দ্র, তবে এটি গ্যাসীয় বিসরণ প্ল্যান্টের তুলনায় কম কার্যকর ছিল। কলামগুলো নিষ্কাশন ও পরিষ্কার করা হয় এবং সমস্ত কর্মচারীকে চাকরি সমাপ্তির জন্য দুই সপ্তাহের নোটিশ দেওয়া হয়। ৯ সেপ্টেম্বরের মধ্যে সমস্ত উৎপাদন বন্ধ হয়ে যায় এবং শেষ ইউরেনিয়াম হেক্সাফ্লোরাইড ফিড প্রক্রিয়াকরণের জন্য কে-২৫-এ পাঠানো হয়। ১৮ সেপ্টেম্বর থেকে কর্মী ছাঁটাই শুরু হয়। এসময়, স্বেচ্ছায় পদত্যাগের ফলে ফেরক্লেভের কর্মী সংখ্যা যুদ্ধকালীন ১,৬০০ জন থেকে কমে প্রায় ৯০০ জনে নেমে আসে। সেপ্টেম্বরের শেষের দিকে শুধুমাত্র ২৪১ জন কর্মী অবশিষ্ট ছিল। ৩১ অক্টোবর ফেরক্লেভের চুক্তি বাতিল করা হয় এবং এস-৫০ প্ল্যান্টের ভবনগুলোর দায়িত্ব কে-২৫ অফিসের হাতে তুলে দেওয়া হয়। ১৬ ফেব্রুয়ারি ১৯৪৬-এ ফেরক্লেভ তাদের শেষ কর্মীদেরও ছাঁটাই করে, যার মাধ্যমে এস-৫০ প্ল্যান্টের কার্যক্রম সম্পূর্ণভাবে বন্ধ হয়ে যায়।
১৯৪৬ সালের মে মাস থেকে এস-৫০ প্ল্যান্টের ভবনগুলি আর উৎপাদন সুবিধা হিসেবে ব্যবহার করা হয়নি, বরং মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের সেনা বিমান বাহিনীর নিউক্লিয়ার এনার্জি ফর দ্য প্রপালশন অফ এয়ারক্রাফট (এনইপিএ) প্রকল্প দ্বারা ব্যবহৃত হয়। ফেয়ারচাইল্ড এয়ারক্রাফ্ট সেখানে বেরিলিয়াম নিয়ে একাধিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালায়। কর্মীরা সমৃদ্ধ ইউরেনিয়াম এবং গ্রাফাইটের ব্লকও তৈরি করেছিল। এনইপিএ ১৯৫১ সালের মে পর্যন্ত কার্যক্রম চালায়, তারপর এটি একত্রিত পরমাণু শক্তি কমিশন ও মার্কিন বিমান বাহিনীর এয়ারক্রাফট নিউক্লিয়ার প্রপালশন প্রকল্প দ্বারা প্রতিস্থাপিত হয়। ১৯৪০ এর দশকের শেষের দিকে এস-৫০ প্ল্যান্টটি ভেঙে ফেলা হয়। সরঞ্জামগুলি কে-২৫ পাওয়ারহাউস এলাকায় নিয়ে সংরক্ষণ করা হয়, পরে এগুলি স্যালভেজ বা মাটিতে পুঁতে ফেলা হয়।