Dự án Manhattan
Urani > Phân tách đồng vị > Phân tách điện từ

Phân tách điện từ được phát triển bởi Lawrence ở Phòng thí nghiệm Bức xạ Đại học California. Phương pháp này sử dụng các thiết bị được gọi là calutron, một thiết bị lai giữa một phổ kế khối lượng thông thường ở phòng thí nghiệm và cyclotron. Tên gọi của nó hợp thành từ các chữ cái trong "California", "university" và "cyclotron". Trong quá trình điện từ, một từ trường làm chệch hướng các hạt mang điện theo những góc khác nhau phụ thuộc vào khối lượng. Quá trình này không khéo léo về mặt khoa học cũng không hiệu quả trên phương diện công nghiệp. So với một nhà máy khuếch tán khí hay lò phản ứng hạt nhân, một nhà máy phân tách điện từ sẽ tiêu thụ nhiều vật liệu hiếm hơn, đòi hỏi nhiều nhân lực để vận hành hơn, và xây dựng tốn kém hơn. Tuy nhiên, quá trình này được chấp thuận vì nó dựa trên một công nghệ đã được thực hiện và do đó ít có rủi ro hơn. Hơn nữa, nó có thể xây dựng theo từng tầng, và đạt tới quy mô công nghiệp nhanh chóng.
Marshall và Nichols phát hiện ra rằng quá trình phân tách đồng vị điện từ sẽ cần 5000 tấn đồng, vốn đang rất thiếu thốn khi đó. Tuy nhiên, người ta thấy rằng có thể thay thế bằng bạc, với tỉ lệ 11:10. Ngày 3 tháng 8 năm 1942, Nichols gặp Thứ trưởng Bộ Ngân khố Daniel W. Belll để yêu cầu chuyển giao 6000 tấn bạc thỏi từ Kho West Point. "Anh bạn trẻ", Bell nói với ông, "anh có thể tính bạc bằng tấn nhưng Bộ Ngân khố luôn tính bạc theo ounce!" Trên thực tế, bạc vẫn được chuyển giao và dự án đã sử dụng tới 14700 tấn.
Những thỏi bạc 1.000 ounce troy (31 kg) được đúc thành những thanh hình trụ và đem tới hãng Phelps Dodge ở Bayway, New Jersey nơi chúng được cán thành những dải dày 0,625 inch (15,9 mm), rộng 3 inch (76 mm) và dài 40 foot (12 m). Sau đó chúng được cuộn thành cuộn nam châm bởi hãng Allis-Charmers ở Milwaukee, Wisconsin. Sau chiến tranh, tất cả các máy móc được tháo dỡ và cọ sạch, còn tất cả các tấm sàn gần máy móc cũng được lột ra và đem đốt để thu hồi những vảy bạc vương vãi. Kết quả là vào cuối dự án, chỉ có 1/3600000 lượng bạc bị mất mát
. Lượng bạc này được trả lại cho Ngân khố Liên bang, một quá trình chỉ kết thúc tháng 5 năm 1970.
Ủy ban S-1 giao trách nhiệm thiết kế và xây dựng nhà máy phân tách điện từ, được gọi với mật danh Y-12, cho Stone & Webster tháng 6 năm 1942. Thiết kế cần các bộ xử lý 5 giai đoạn, được gọi là các "trường đua" (racetrack) Alpha, và hai bộ xử lý cuối cùng, được gọi là các trường đua Beta. Vào tháng 9 năm 1943 Groves cho phép xây dựng thêm 4 trường đua nữa, gọi là Alpha II. Công việc bắt đầu vào tháng 2 năm 1943.
Khi nhà máy khởi động chạy thử lên lịch vào tháng 10, các bình chân không 14 tấn tuột ra khỏi hệ thống bởi công suất của các nam châm siêu mạnh, và phải được đóng chặt lại cẩn thận hơn. Một vấn đề nghiêm trọng hơn nảy sinh khi các cuộn nam châm bắt đầu bị chập mạch. Tháng 12 Groves ra lệnh gỡ nam châm, đập vỡ ra và họ phát hiện thấy những nắm gỉ ở bên trong. Groves ra lệnh tháo hết các trường đua và gửi nam châm về xưởng để làm sạch. Một nhà máy tẩy rửa bằng axit được thành lập ở Oak Ridge để rửa những ống và máy móc. Trường đua Alpha I thứ hai không hoạt động cho đến cuối tháng 1 năm 1944, trong khi các trường đua Beta đầu tiên và Alpha I thứ nhất và thứ ba hoạt động vào tháng 3, cái thứ tư vào tháng 4. 4 trường đua Alpha II được hoàn thành giữa tháng 7 và tháng 10 năm 1944.
Hãng Tennessee Eastman được thuê để vận hành Y-12 theo hợp đồng gồm giá và tiền khoán nhất định, với khoản tiền 22500 đô la mỗi tháng cộng thêm 7500 mỗi trường đua cho 7 trường đua đầu tiên và 4000 cho mỗi trường đua từ thứ 8 trở đi. Các calutron ban đầu được vận hành bởi các nhà khoa học từ Berkeley để loại bỏ trục trặc kĩ thuật và đạt được một tốc độ vận hành hợp lý. Sau đó chúng được chuyển qua tay các điều hành viên từ Tennessee Eastman được huấn luyện, những người chỉ có bằng tốt nghiệp trung học. Nichols so sánh dữ liệu sản phẩm hai đơn vị, và chỉ cho Lawrence thấy rằng cô gái điều hành viên trẻ "từ rừng rú" vượt trội những tiến sĩ của ông này. Họ thỏa thuận làm một cuộc thi về tốc độ sản xuất và Lawrence bị thua cuộc, một sự cổ vũ tinh thần cho các công nhân Eastman và giám sát viên. Các cô gái "được huấn luyện như những người lính để không băn khoăn về lý do", trong khi "các nhà khoa học không thể nhịn được việc khảo sát tốn thời gian về nguyên nhân của ngay cả những dao động nhỏ trên các con số."
Y-12 ban đầu làm giàu hàm lượng urani-235 tới khoảng từ 13 tới 15%, và chuyển vài trăm gam sản phẩm đầu tiên tới Los Alamos vào tháng 3 năm 1944. Chỉ 1/5825 lượng chất liệu urani đưa vào tạo ra sản phẩm cuối cùng. Phần còn lại rơi vãi lên thiết bị trong quá trình. Các nỗ lực thu hồi căng thẳng đã làm tăng sản lượng nên 10% urani đầu vào tháng 1 năm 1945. Vào tháng 2 các trường đua bắt đầu nhận những chất liệu đã được làm giàu một ít (1,4%) từ các nhà máy khuếch tán nhiệt S-50 mới. Tháng sau đó nó nhận được chất liệu cải tiến (5%) từ nhà máy khuếch tán khí K-25. Tới tháng 4 K-25 đã có thể sản xuất urani đủ giàu để đưa thẳng vào các trường đua Beta.