אוק רידג' (אתר גרעיני)
מפעלים ומתקנים > מפעל ההפרדה האלקטרומגנטית Y-12

הפרדה אלקטרומגנטית של איזוטופים פותחה על ידי ארנסט לורנס במעבדת הקרינה שלו באוניברסיטת קליפורניה. בשיטה זו נעשה שימוש במכשיר שנקרא קלוטרון, המורכב מספקטרומטר מסה מעבדתי סטנדרטי ומהמגנט רב העוצמה של הציקלוטרון. השם נגזר מהמילים "קליפורניה", "אוניברסיטה" ו"ציקלוטרון". בתהליך ההפרדה האלקטרומגנטית, שדה מגנטי מסיט חלקיקי אורניום טעונים בהתאם למסתם. התהליך לא היה אלגנטי מבחינה מדעית ואף לא יעיל מבחינה תעשייתית. בהשוואה לתהליך ההפרדה בדיפוזיה גזית או לכור גרעיני, מפעל ההפרדה האלקטרומגנטית צרך חומרים נדירים ויקרים יותר, דרש להפעלתו כוח אדם גדול יותר, ועלות בנייתו הייתה גבוהה יותר. התהליך אושר להקמה, מכיוון שהוא התבסס על טכנולוגיה מוכחת ולכן הסיכון שלא ימלא את ייעודו ולא יבצע הפרדה היה קטן. יתרון נוסף היה שבנייתו יכולה להתבצע בשלבים, ולכן הוא יכול להגיע לתפוקה תעשייתית במהירות יחסית.
האחריות לתכנון ולבניית מפעל ההפרדה האלקטרומגנטית Y-12, הוטלה על ידי ועדת S-1 של משרד המחקר על חברת סטון אנד ובסטר ביוני 1942. התוכנית הייתה לבנות חמש יחידות עיבוד שלב ראשון, שכונו "מסלול מרוצים אלפא", ושתי יחידות לעיבוד סופי, שכונו "מסלול מרוצים בטא". בספטמבר 1942 אישר מנהל הפרויקט לסלי גרובס לבנות ארבעה מסלולי מרוצים נוספים, שכונו "אלפא 2". בניית המפעלים החלה בפברואר 1943.
כשהמפעל החל לעבוד בהפעלת ניסיון בנובמבר 1943, זזו ממקומם מכלי הוואקום בני ה-14 טון בגלל כוח המגנטים, והיה צורך להדקם חזק יותר ובטוח יותר. בעיה חמורה יותר התגלתה כשסלילי המגנטים החלו לקצר. בדצמבר הורה גרובס לפתוח מגנט לבדיקה, ונמצאו בו נקודות חלודה. לפיכך הורה גרובס לפתוח את המסלולים, המגנטים שבהם שנשלחו בחזרה למפעל לניקוי, ובמקביל הוקם במקום מפעל לניקוי הצינורות והאביזרים. מסלול אלפא השני החל לפעול בינואר 1944; מסלול בטא הראשון ומסלולי אלפא הראשון והשלישי החלו לפעול במרץ, ומסלול אלפא הרביעי באפריל. מסלולי אלפא 2 הושלמו בין יולי לאוקטובר 1944.
התאגיד הכימי 'טנסי איסטמן' נשכר לנהל ולהפעיל את Y-12. הקלוטרון הופעל תחילה בידי מדענים מברקלי, כדי שיפתרו בעיות במקום וישיגו בכך שיעור הפעלה סביר. לאחר מכן הועברה ההפעלה לעובדות של טנסי איסטמן עם השכלה תיכונית שעברו הכשרה. ניקולס השווה את נתוני התפוקה, ואמר ללורנס שהמפעילות הצעירות "הכפריות הנבערות" הצליחו יותר מהדוקטורים המכובדים. הם הסכימו לקיים תחרות ייצור, ולורנס הפסיד, דבר שנתן דחיפה מורלית לעובדי ומנהלי טנסי איסטמן. הנערות "הוכשרו כחיילים לא לשאול שאלות", ואילו "המדענים לא יכלו להימנע מחקירה ממושכת של כל מה שנראה בעיניהם כתקלה, אפילו תנודות קלות של חוגות".
בתחילה העשיר Y-12 את תכולת האורניום-235, ששיעורו הטבעי הוא כ-0.7% (בקיע) בתוך 99.3% של אורניום-238 (שאינו בקיע), לשיעור של 13–15 אחוז. במרץ 1944 העביר המפעל כמה מאות גרמים ראשונים של אורניום בשיעור העשרה כזה למעבדת לוס אלמוס. בעיה מרכזית הייתה אובדן של חלקים מחומר המקור ומהמוצר הסופי. רק חלק אחד מתוך 5,825 חלקים של חומר המקור הפך לאורניום מוגמר; חלק ניכר מהשאר התפזר על ציוד התהליך. עד ינואר 1945 נעשו מאמצי התאוששות גדולים, ותכולת הייצור של אורניום-235 עלתה. בפברואר החלו מסלולי אלפא לקבל חומר מקור מעט מועשר (1.4 אחוז אורניום-235) ממפעל ההעשרה החדש S-50 שעבד בשיטת הדיפוזיה התרמית, וחודש אחר-כך קיבל חומר מועשר ל-5 אחוז ממפעל הדיפוזיה הגזית K-25. באוגוסט ייצר K-25 אורניום מועשר מספיק, שכבר הוזן ישירות למסלולי בטא של מפעל Y-12.
עם תום המלחמה הוחלט לעצור את עבודתם של מסלולי אלפא החל מ-4 בספטמבר 1945, ופעילותם הופסקה כליל ב-22 בספטמבר. שני מסלולי הבטא האחרונים נכנסו לפעילות מלאה בנובמבר ובדצמבר 1945, ועיבדו אורניום שהועשר ב-K-25 ובמפעל הדיפוזיה הגזית החדש K-27. עד מאי 1946 העלו מחקרים כי מפעלי הדיפוזיה הגזית יוכלו להעשיר את האורניום באופן מלא בעצמם, בלי צורך בהעשרה מקדימה במפעלי העשרה אחרים, ומבלי ליצור בטעות מסה קריטית מסוכנת. לאחר שניסוי הוכיח שכך אומנם המצב, הורה גרובס בדצמבר 1946 על סגירת כל מסלולי הבטא שנותרו במפעל Y-12, פרט למסלול אחד. Y-12 נשאר בשימוש לטיפול בנשק גרעיני ולאחסון חומרים. מתקן ייצור של פצצת מימן הותקן בחופזה בשנת 1952, ושימש לניסויים בעוצמות גבוהות של אנרגיה גרעינית שבוצעו ב"מבצע טירה" באטול ביקיני ב-1954.