Manhattan-projek - Wikipedia
Die Trinity-toets van die Manhattan-projek was die eerste kernwapenontploffing.
Die Manhattan-projek was 'n navorsings- en ontwikkelingsonderneming gedurende Tweede Wêreldoorlog wat die eerste kernwapen vervaardig het. Dit is gelei deur die Verenigde State met die steun van die Verenigde Koninkryk en Kanada. Van 1942 tot 1946 was die projek onder leiding van majoor-generaal Leslie Groves van die US Army Corps of Engineers. Kernfisikus Robert Oppenheimer was die direkteur van die Los Alamos Laboratorium wat die werklike bomme ontwerp het. Die weermagkomponent van die projek was eers as die Manhattan District bekend; Manhattan het geleidelik die amptelike kodenaam, Development of Substitute Materials vir die hele projek vervang. Later het die vroeëre Britse eweknie, "Tube Alloys" ook deel van die projek geword. Die Manhattan-projek het in 1939 klein begin, maar het gegroei totdat meer as 130 000 mense in diens geneem was en het bykans $2 miljard VSA gekos. Meer as 90 persent van die koste was om fabrieke te bou en splytbare materiaal te vervaardig, met minder as 10 persent vir die ontwikkeling en vervaardiging van die wapens. Navorsing en produksie het op meer as dertig terreine in die Verenigde State, die Verenigde Koninkryk en Kanada plaasgevind.
Twee tipes atoombomme is gelyktydig tydens die oorlog ontwikkel: 'n betreklik eenvoudige kanonloop-tipe en 'n meer ingewikkelde ineenploftipe kernwapen. Die Thin Man-kanonloop-ontwerp was onprakties om saam met plutonium te gebruik, en daarom is 'n eenvoudiger kanonloop-tipe genaamd Little Boy ontwikkel wat uraan-235 gebruik, 'n isotoop wat slegs 0,7 persent van die natuurlike uraan uitmaak. Aangesien dit chemies identies was aan die algemeenste isotoop, uraan-238, en byna dieselfde massa gehad het, was dit moeilik om die twee te skei. Drie metodes is gebruik vir uraanverryking: elektromagneties, gasvormig en termies. Die meeste van hierdie werk is in die Clinton Engineer Works in Oak Ridge, Tennessee, uitgevoer.
Parallel met die werk aan uraan was die poging om plutonium te vervaardig, wat in 1940 aan die Universiteit van Kalifornië ontdek is. Na die haalbaarheid van die wêreld se eerste kunsmatige kernreaktor, die Chicago Pile-1, is in 1942 by die Metallurgical Laboratory gedemonstreer. In die Universiteit van Chicago het die projek die X-10 Grafietreaktor by Oak Ridge ontwerp en die produksiereaktore op die Hanford-terrein in Washington, waarin uraan bestraal en oorgeskakel is in plutonium. Die plutonium is toe chemies van die uraan geskei met behulp van die bismutfosfaatproses. Die Fat Man-plutonium-ineenploftipe wapen is ontwikkel in 'n gesamentlike ontwerp- en ontwikkelingspoging deur die Los Alamos Laboratorium.
Die projek is ook verantwoordelik vir die insameling van intelligensie oor die Duitse kernwapenprojek. Deur Operasie Alsos het personeel van Manhattan Project in Europa gedien, soms agter vyandelike lyne, waar hulle kernmateriaal en dokumente versamel het en Duitse wetenskaplikes gewerf het. Ondanks die noue sekuriteit van die Manhattan-projek, het die Sowjet-atoomspioene die program suksesvol binnegedring. Die eerste kerntoestel wat ooit ontplof is, was 'n bomontploffing tydens die Trinity-kerntoets wat op 16 Julie 1945 by die Alamogordo Bombing and Gunnery Range in New Mexico uitgevoer is. Little Boy en Fat Man bomme is 'n maand later in die atoombomme van Hiroshima en Nagasaki gebruik, onderskeidelik, met personeel van Manhattan Project wat as bommonteringtegnikuste dien, en as wapentegnikuste op die aanvalvliegtuie. In die onmiddellike naoorlogse jare het die Manhattan-projek wapentoetse by die Bikini-ringeiland uitgevoer as deel van Operation Crossroads, nuwe wapens ontwikkel, die ontwikkeling van die netwerk van nasionale laboratoriums bevorder, mediese navorsing oor radiologie gesteun en die grondslag gelê vir die kernvloot. Dit het beheer oor Amerikaanse navorsing en produksie van atoomwapens behou tot die stigting van die Amerikaanse atoomenergiekommissie in Januarie 1947.
3.2 Militêre Beleidskomitee
Die ontdekking van kernsplyting deur die Duitse chemici Otto Hahn en Fritz Strassmann in 1938, en die teoretiese verklaring daarvan deur Lise Meitner en Otto Frisch, maak die ontwikkeling van 'n atoombom 'n teoretiese moontlikheid. Die vrees was dat 'n Duitse atoombomprojek eers sou ontwikkel, veral onder wetenskaplikes wat vlugtelinge uit Nazi-Duitsland en ander fascistiese lande was. In Augustus 1939 het die Hongaars-gebore fisici Leo Szilard en Eugene Wigner die Einstein-Szilárd-brief opgestel, waarin gewaarsku word oor die potensiële ontwikkeling van "uiters kragtige bomme van 'n nuwe soort". Dit het die Verenigde State aangespoor om stappe te neem om 'n voorraad uraanerts te bekom en die navorsing van Enrico Fermi en ander oor kernkettingreaksies te versnel. Die brief is deur Albert Einstein onderteken en by president Franklin D. Roosevelt afgelewer. Roosevelt het 'n beroep op Lyman Briggs van die National Bureau of Standards gedoen om as die hoof van die Advieskomitee oor Uranium ondersoek te instel na die kwessies wat deur die brief geopper word. Briggs het op 21 Oktober 1939 'n vergadering gehou, wat deur Szilárd, Wigner en Edward Teller bygewoon is. Die komitee het in November aan Roosevelt gerapporteer dat uraan "'n moontlike bron van bomme met 'n vernietigendheid sou gee wat baie groter is as wat nou bekend is."
Die Amerikaanse Vloot het $6 000 VSA aan Columbia-universiteit toegeken, waarvan die meeste spandeer was op die aankoop van grafiet deur Enrico Fermi en Szilard. 'n Span professore in Columbia, waaronder Fermi, Szilard, Eugene T. Booth en John Dunning, het die eerste kernsplitsingsreaksie in die Amerikas geskep, wat die werk van Hahn en Strassmann bevestig. Dieselfde span het 'n reeks prototipe kernreaktors (of 'stapels' soos Fermi hulle genoem het) in Pupin Hall in Columbia gebou, maar kon nog nie 'n kettingreaksie bewerkstellig nie. Die Advieskomitee vir Uraan het die National Defense Research Committee (NDRC) on Uranium geword toe die organisasie op 27 Junie 1940 gestig is. Briggs het voorgestel om $167 000 te bestee aan uraan, veral die uraan-235-isotoop, en plutonium, wat in 1940 ontdek is by die Universiteit van Kalifornië. Op 28 Junie 1941 onderteken Roosevelt die Uitvoerende Bevel 8807, wat die Office of Scientific Research and Development (OSRD) tot stand gebring het, met Vannevar Bush as direkteur. Die kantoor is bemagtig om benewens navorsing ook groot ingenieursprojekte te bestuur. Die NDRC-komitee oor uraan het die S-1-afdeling van die OSRD geword; om veiligheidsredes is die woord "uraan" uitgehaal.
In Brittanje het Frisch en Rudolf Peierls aan die Universiteit van Birmingham 'n deurbraak gemaak in Junie 1939 gedurende hul ondersoek na die kritieke massa van uraan-235. Hulle berekeninge het daarop gedui dat kritieke massa teen ‘n orde van 10 kilogram (22 pond) geaktiveer sou kon word, wat daarop dui dat so toestel in ‘n bomwerper van daardie tyd gedra sou kon word. Hulle Frisch–Peierls-memorandum in Maart 1940 het die Britse atoombom-projek en die MAUD-komitee van stapel gestuur, wat eenparig aanbeveel het om die ontwikkeling van 'n atoombom voort te sit. In Julie 1940 het Brittanje aangebied om die Verenigde State toegang tot sy wetenskaplike navorsing te gee, en die Tizard Missie se John Tuckcroft het Amerikaanse wetenskaplikes ingelig oor die Britse ontwikkelinge. Hy het ontdek dat die Amerikaanse projek kleiner was as die Britse projek en ook nie so ver gevorder was nie.
As deel van die wetenskaplike uitruiling is die bevindinge van die MAUD-komitee aan die Verenigde State oorgedra. Een van sy lede, die Australiese fisikus Mark Oliphant, het einde Augustus 1941 na die Verenigde State gevlieg en ontdek dat die inligting wat deur die MAUD-komitee gelewer is nie belangrike Amerikaanse fisici bereik het nie. Oliphant het daarna gepoog om vas te stel waarom die bevindinge van die komitee blykbaar geïgnoreer word. Hy het met die uraan-komitee vergader en Berkeley, Kalifornië, besoek, waar hy oortuigend met Ernest O. Lawrence gepraat het. Lawrence was voldoende beïndruk om sy eie ondersoek oor uraan te begin. Hy het op sy beurt met James B. Conant, Arthur H. Compton en George B. Pegram gepraat. Die missie van Oliphant was dus 'n sukses; belangrike Amerikaanse fisici was nou bewus van die potensiële krag van 'n atoombom.
Op 9 Oktober 1941 het president Roosevelt die atoomprogram goedgekeur nadat hy 'n vergadering met Vannevar Bush en vise-president Henry A. Wallace bygewoon het. Om die program te beheer, stig hy 'n Top Policy Group wat uit homself bestaan - hoewel hy nooit 'n vergadering bygewoon het nie - Wallace, Bush, Conant, Sekretaris van Oorlog Henry L. Stimson, en die stafhoof van die leër, generaal George C. Marshall. Roosevelt het die leër gekies om die projek te bestuur, eerder as die vloot, omdat die leër meer ervaring gehad het met die bestuur van grootskaalse bouprojekte. Hy het ook ingestem om die poging met die Britte te koördineer, en op 11 Oktober het hy 'n boodskap aan die eerste minister, Winston Churchill, gestuur met die voorstel dat hulle oor atoom sake korrespondeer.
Lewensvatbaarheid[wysig | wysig bron]
Voorstelle[wysig | wysig bron]
Die S-1-komitee het op 18 Desember 1941 sy vergadering gehou "omring deur 'n atmosfeer van entoesiasme en dringendheid" na die aanval op Pearl Harbor en die daaropvolgende Amerikaanse oorlogsverklaring teen Japan en daarna teen Duitsland. Daar is gewerk aan drie verskillende tegnieke vir isotoop-skeiding om uraan-235 van die volopste uraan-238 te skei. Lawrence en sy span aan die Universiteit van Kalifornië het elektromagnetiese skeiding ondersoek, terwyl Eger Murphree en Jesse Wakefield Beams se span gasdiffusie by die Universiteit van Columbia ondersoek het, en Philip Abelson het navorsing gedoen oor termiese diffusie by die Carnegie Institution of Washington en later die Naval Research Laboratory. Murphree was ook die hoof van 'n onsuksesvolle skeidingsprojek met behulp van gassentrifuges.
Intussen was daar twee rigtings van navorsing oor kernreaktortegnologie, met Harold Urey wat voortgegaan het met navorsing oor swaarwater by Columbia, terwyl Arthur Compton die wetenskaplikes wat onder sy toesig van Columbia, Kalifornië en die Princeton-universiteit werk onder leiding van die Universiteit van Chicago gebring het, waar hy die Metallurgical Laboratory vroeg in 1942 georganiseer het om plutonium en reaktore te bestudeer met behulp van grafiet as neutronmoderator. Briggs, Compton, Lawrence, Murphree en Urey het op 23 Mei 1942 vergader om die aanbevelings van die S-1-komitee af te handel, waarin gevra word dat al vyf tegnologieë nagestreef moet word. Dit is goedgekeur deur Bush, Conant en brigadier-generaal Wilhelm D. Styer, die stafhoof van majoor-generaal Brehon B. Somervell se Supply Services, wat aangewys is as die leër se verteenwoordiger op kernsake. Bush en Conant het toe die aanbeveling aan die Top Policy Group geneem met 'n begrotingsvoorstel van $54 miljoen vir konstruksie deur die US Army Corps of Engineers, $31 miljoen vir navorsing en ontwikkeling deur OSRD en $5 miljoen vir gebeurlikhede in die boekjaar 1943. Policy Group het dit op sy beurt op 17 Junie 1942 aan die president gestuur, wat dit goedgekeur het deur "OK FDR" op die dokument te skryf.
Bom-ontwerpkonsepte[wysig | wysig bron]
Tydens die konferensie in Julie 1942 is verskillende metodes vir die montering van klowingbom ondersoek
Compton het die teoretiese fisikus J. Robert Oppenheimer van die Universiteit van Kalifornië gevra om navorsing oor vinnige neutronberekeninge oor te neem - die sleutel tot die berekening van kritiese massa- en wapenontploffing - van Gregory Breit, wat op 18 Mei 1942 gestaak het weens kommer oor laks operasionele sekuriteit. John H. Manley, 'n fisikus aan die Metallurgical Laboratory, is gevra om Oppenheimer te help deur kontak te maak met en koördinering van eksperimentele fisikagroepe wat oor die land verspreid is. Oppenheimer en Robert Serber van die Universiteit van Illinois het die probleme van neutrondiffusie ondersoek - hoe neutrone in 'n kernkettingreaksie beweeg - en hidrodinamika - hoe die ontploffing wat deur 'n kettingreaksie veroorsaak is, kan optree. Om hierdie werk en die algemene teorie van fiksie-reaksies te beoordeel, het Oppenheimer en Fermi in Junie vergaderings by die Universiteit van Chicago en in Julie 1942 met die teoretiese fisici Hans Bethe, John Van Vleck, Edward Teller, Emil Konopinski, Robert vergader Serber, Stan Frankel, en Eldred C. Nelson, laasgenoemde drie oudstudente van Oppenheimer, en eksperimentele fisici Emilio Segrè, Felix Bloch, Franco Rasetti, John Henry Manley en Edwin McMillan. Hulle het tentatief bevestig dat 'n splitsingsbom teoreties moontlik is.
Daar was nog baie onbekende faktore. Die eienskappe van suiwer uraan-235 was relatief onbekend, net soos dié van plutonium, 'n element wat eers in Februarie 1941 deur Glenn Seaborg en sy span ontdek is. Die wetenskaplikes op die Berkeley-konferensie (Julie 1942) beoog om plutonium in kernreaktore te skep waar uraan-238 atome neutrone absorbeer wat uraan-235-atome vrygestel het. Op hierdie stadium is geen reaktor gebou nie, en slegs klein hoeveelhede plutonium was beskikbaar by siklotrone by instellings soos die Universiteit van Washington in St. Louis. Selfs teen Desember 1943 is slegs twee milligram vervaardig. Daar was baie maniere om die spleetmateriaal in 'n kritieke massa te rangskik. Die eenvoudigste was om 'n "silindriese prop" in 'n sfeer van "aktiewe materiaal" te skiet met 'n "peuter" - digte materiaal wat neutrone na binne sou fokus en die reageermassa bymekaar sou hou om die doeltreffendheid daarvan te verhoog. Hulle het ook ontwerpe ondersoek wat sferoïede insluit, 'n primitiewe vorm van "implosie" wat deur Richard C. Tolman voorgestel is, en die moontlikheid van outokatalitiese metodes, wat die doeltreffendheid van die bom sou verhoog wanneer dit ontplof.
Met inagneming dat die idee van die fisie-bom teoreties afgehandel was–ten minste totdat meer eksperimentele data beskikbaar was–het die Berkeley-konferensie van 1942 'n ander rigting gevat. Edward Teller was vir gesprekke oor 'n kragtiger bom: die "super", wat nou meestal 'n "waterstofbom" genoem word, wat die ontploffende krag van 'n ontploffende splitsingsbom sou gebruik om 'n kernfusie-reaksie in deuterium en tritium aan die brand te steek. Teller het skema ná skema voorgestel, maar Bethe het elkeen geweier. Die samesmeltingsidee is opsy gesit om te konsentreer op die vervaardiging van 'n klowingsbom. Teller het ook die spekulatiewe moontlikheid geopper dat 'n atoombom die atmosfeer kan "aansteek" as gevolg van 'n hipotetiese samesmeltingsreaksie van stikstofkerne. Bethe bereken dat dit nie kan gebeur nie, en 'n verslag wat deur Teller mede-outeur was, het getoon dat "waarskynlik geen self-voortplantende ketting van kernreaksies sal begin nie." In Serber se verslag noem Oppenheimer die moontlikheid van hierdie scenario aan Arthur Compton, wat "nie genoeg sin gehad het om daaroor stil te bly nie. Dit het op een of ander manier in 'n dokument bepland en na Washington gestuur" en is "nooit terus gestel nie".
Manhattan-distrik[wysig | wysig bron]
Die ingenieurshoof, majoor-generaal Eugene Reybold, het kolonel James C. Marshall gekies om in Junie 1942 om hoof van die weermag se deel van die projek te wees. Marshall het 'n skakelkantoor in Washington, DC gestig, maar sy tydelike hoofkwartier op die 18de verdieping van 270 Broadway opgerig in New York, waar hy administratiewe ondersteuning van die Corps of Engineers se Noord-Atlantiese Afdeling kon trek. Dit was naby die Manhattan-kantoor van Stone & Webster, die belangrikste projekkontrakteur, en die Universiteit van Columbia. Hy het toestemming gehad om sy voormalige bevel, die distrik Syracuse, vir personeel te gebruik, en hy het begin met luitenant-kolonel Kenneth Nichols, wat sy adjunk geword het.
Omdat die grootste deel van sy taak konstruksie behels, het Marshall in samewerking met die hoof van die Corps of Engineers Construction Division, majoor-generaal Thomas M. Robbins, en sy adjunk, kolonel Leslie Groves, gewerk . Reybold, Somervell en Styer het besluit om die projek "Ontwikkeling van substituutmateriaal" te noem, maar Groves meen dat dit die aandag sou trek. Aangesien ingenieursdistrikte gewoonlik die naam van die stad waar hulle geleë was, gedra het, het Marshall en Groves ooreengekom om die leër se deel van die projek die Manhattan-distrik te noem. Dit het op 13 Augustus amptelik geword toe Reybold die opdrag gegee het om die nuwe distrik te stig. Informeel was dit bekend as die Manhattan Engineer District, of MED. Anders as ander distrikte het dit geen geografiese grense gehad nie, en Marshall het die gesag van 'n afdelingsingenieur gehad. Ontwikkeling van plaasvervangende materiale het gebly as die amptelike kode van die projek as geheel, maar is mettertyd deur "Manhattan" vervang.
Marshall het later toegegee dat, "ek het nog nooit van atoomsplitting gehoor nie, maar ek het wel geweet dat u nie veel van 'n plant kon bou nie, nog minder vier daarvan vir $90 miljoen". 'n Enkele TNT-aanleg wat Nichols onlangs in Pennsylvania gebou het, het $128 miljoen gekos. Hulle was ook nie beïndruk met beramings na die grootte nie, wat Groves vergelyk het met om vir 'n spysenier te vra om tussen tien en duisend gaste voor te berei. 'n Ondersoekspan van Stone & Webster het reeds 'n werf vir die produksie-aanlegte gaan soek. Die Oorlogsproduksie-raad het terreine rondom Knoxville, Tennessee, 'n afgesonderde gebied waar die Tennessee Valley Authority baie elektriese krag kon lewer, aanbeveel en die riviere kan koelwater vir die reaktors voorsien. Nadat hy verskeie terreine ondersoek het, het die ondersoekspan een naby Elza, Tennessee, gekies. Conant het aangeraai om dit onmiddellik te bekom en Styer het ingestem, maar Marshall het tydelik gewag op die resultate van Conant se reaktoreksperimente voordat hy opgetree het. Van die voornemende prosesse het slegs Lawrence se elektromagnetiese skeiding voldoende gevorder om met die konstruksie te begin.
Marshall en Nichols het die hulpbronne wat hulle benodig, begin bymekaarmaak. Die eerste stap was om 'n hoë prioriteitsbeoordeling vir die projek te kry. Die topwaardes was AA-1 tot AA-4 in dalende volgorde, hoewel daar ook 'n spesiale AAA-gradering was wat vir noodgevalle gereserveer is. Graderings AA-1 en AA-2 was vir noodsaaklike wapens en toerusting, en kolonel Lucius D. Clay, die adjunk-stafhoof by Services and Supply vir vereistes en hulpbronne, meen dat die hoogste gradering wat hy kon toeken, AA-3 was, hoewel hy bereid was om op aanvraag 'n AAA-gradering te lewer vir kritieke materiale as dit sou ontstaan. Nichols en Marshall was teleurgesteld; AA-3 was dieselfde prioriteit as Nichols se TNT-aanleg in Pennsylvania.
Militêre Beleidskomitee[wysig | wysig bron]
Oppenheimer en Groves by die oorblyfsels van die Trinity-kerntoets in September 1945, twee maande na die ontploffing van die toets en net na die einde van die Tweede Wêreldoorlog.
Vannevar Bush het ontevrede geraak met die mislukking van kolonel Marshall om die projek vinnig te bevorder, veral die mislukking om die Tennessee-terrein te bekom, die lae prioriteit wat die leër aan die projek toegeken het en die hoofkantoor in New York. Bush meen dat meer aggressiewe leierskap nodig is, en het met Harvey Bundy en die generaals Marshall, Somervell en Styer gepraat oor sy kommer. Hy wou hê dat die projek onder 'n senior beleidskomitee geplaas moet word, met 'n gesogte beampte, verkieslik Styer, as algehele direkteur.
↑ "Fermi at Columbia | Department of Physics". physics.columbia.edu. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 21 Junie 2019. Besoek op 29 Julie 2019.
↑ 5,0 5,1 Hewlett & Anderson 1962, pp. 40–41.
↑ "Executive Order 8807 Establishing the Office of Scientific Research and Development" (in Engels). 28 Junie 1941. Geargiveer vanaf die oorspronklike op 17 September 2017. Besoek op 28 Junie 2011.
↑ 8,0 8,1 Hewlett & Anderson 1962, p. 42.
↑ Hewlett & Anderson 1962, pp. 39–40
↑ Hewlett & Anderson 1962, pp. 43–44
↑ Jones 1985, pp. 37–39.
↑ Hewlett & Anderson 1962, pp. 33–35, 183.
↑ Konopinski, E. J; Marvin, C.; Teller, Edward (1946). "Ignition of the Atmosphere with Nuclear Bombs" (PDF). Los Alamos National Laboratory. Besoek op 23 November 2008. AS1-onderhoud: ref=harv (link)
↑ Broad, William J. (30 Oktober 2007). "Why They Called It the Manhattan Project". The New York Times (in Engels). Geargiveer vanaf die oorspronklike op 7 Julie 2020. Besoek op 27 Oktober 2010.
↑ 34,0 34,1 Fine & Remington 1972, p. 657.
WorldCat Identities: lccn-n88074979
Ontsluit van "https://af.wikipedia.org/w/index.php?title=Manhattan-projek&oldid=2242249"
Die bladsy is laas op 28 Julie 2020 om 17:40 bygewerk.