El Proyecto Manhattan fue un programa de investigación y desarrollo emprendido durante la Segunda Guerra Mundial para producir las primeras armas nucleares . Fue liderado por Estados Unidos en colaboración con el Reino Unido y con el apoyo de Canadá . De 1942 a 1946, el proyecto estuvo bajo la dirección del mayor general Leslie Groves del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU . El físico nuclear J. Robert Oppenheimer fue el director del Laboratorio de Los Álamos que diseñó las bombas. El componente del Ejército fue designado Distrito de Manhattan , ya que su primer cuartel general estuvo en Manhattan ; el nombre reemplazó gradualmente al nombre en clave oficial, Desarrollo de materiales sustitutos , para todo el proyecto. El proyecto absorbió a su anterior homólogo británico, Tube Alloys . El Proyecto Manhattan creció rápidamente y empleó a casi 130.000 personas en su punto máximo y costó casi 2.000 millones de dólares (equivalente a unos 26.000 millones de dólares en 2022). [1] Más del 80 por ciento del costo fue para la construcción y operación de las plantas que produjeron el material fisionable para las armas. La investigación y la producción se llevaron a cabo en más de 30 sitios en los Estados Unidos, el Reino Unido y Canadá.
El proyecto condujo al desarrollo de dos tipos de bombas atómicas, ambas desarrolladas simultáneamente, durante la guerra: un arma de fisión de tipo cañón relativamente simple y un arma nuclear de tipo implosión más compleja . El diseño tipo pistola Thin Man resultó poco práctico para usar con plutonio , por lo que se desarrolló un diseño tipo pistola más simple llamado Little Boy que usaba uranio-235 . Se emplearon tres métodos para el enriquecimiento de uranio : electromagnético , gaseoso y térmico . Paralelamente al trabajo sobre el uranio se realizó un esfuerzo por producir plutonio. Después de que se demostró la viabilidad del primer reactor nuclear artificial del mundo, el Chicago Pile-1 , en 1942 en el Laboratorio Metalúrgico de la Universidad de Chicago , el proyecto diseñó el reactor de grafito X-10 y los reactores de producción en el sitio de Hanford , en donde se irradió uranio y se transmutó en plutonio. El arma de implosión de plutonio Fat Man fue desarrollada en un esfuerzo concertado de diseño y desarrollo por parte del Laboratorio de Los Álamos.
El proyecto también se encargó de recopilar información de inteligencia sobre el proyecto de armas nucleares alemán . A través de la Operación Alsos , el personal del Proyecto Manhattan sirvió en Europa, a veces detrás de las líneas enemigas, donde reunieron materiales y documentos nucleares y acorralaron a científicos alemanes. A pesar del énfasis del Proyecto Manhattan en la seguridad, los espías atómicos soviéticos penetraron en el programa.
El primer dispositivo nuclear jamás detonado fue una bomba de tipo implosión durante la prueba Trinity , realizada en el campo de tiro y bombardeo de Alamogordo en Nuevo México el 16 de julio de 1945. Las bombas Little Boy y Fat Man se utilizaron un mes después en los bombardeos atómicos de Hiroshima y Nagasaki. , respectivamente, con el personal del Proyecto Manhattan sirviendo como técnicos de montaje de bombas y armadores en el avión de ataque. En los años inmediatos a la posguerra, el Proyecto Manhattan llevó a cabo pruebas de armas en el atolón Bikini como parte de la Operación Crossroads , desarrolló nuevas armas, impulsó el desarrollo de la red de laboratorios nacionales , apoyó la investigación médica en radiología y sentó las bases de la marina nuclear . Mantuvo el control sobre la investigación y producción de armas atómicas estadounidenses hasta la formación de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos (UNAEC) en enero de 1947.
El descubrimiento de la fisión nuclear por los químicos alemanes Otto Hahn y Fritz Strassmann en 1938, y su explicación teórica por Lise Meitner y Otto Frisch , hicieron del desarrollo de una bomba atómica una posibilidad teórica. Había temores de que un proyecto alemán de bomba atómica desarrollara uno primero, especialmente entre los científicos refugiados de la Alemania nazi y otros países fascistas . [2] En agosto de 1939, los físicos húngaros Leo Szilard y Eugene Wigner redactaron la carta Einstein-Szilard , que advertía sobre el desarrollo potencial de "bombas extremadamente poderosas de un nuevo tipo". Instó a Estados Unidos a adquirir reservas de mineral de uranio y acelerar la investigación de Enrico Fermi y otros sobre reacciones nucleares en cadena . [3]
Lo hicieron firmar por Albert Einstein y entregarlo al presidente Franklin D. Roosevelt . Roosevelt pidió a Lyman Briggs de la Oficina Nacional de Estándares que encabezara el Comité Asesor sobre Uranio para investigar las cuestiones; Briggs se reunió con Szilárd, Wigner y Edward Teller en octubre de 1939. [3] El comité informó a Roosevelt en noviembre que el uranio "proporcionaría una posible fuente de bombas con una capacidad destructiva mucho mayor que cualquier cosa conocida ahora". [4]
En febrero de 1940, la Marina de los EE. UU. otorgó a la Universidad de Columbia una financiación de 6.000 dólares, [5] la mayor parte de los cuales Fermi y Szilard gastaron en grafito . Un equipo de profesores de Columbia, entre ellos Fermi, Szilard, Eugene T. Booth y John Dunning , crearon la primera reacción de fisión nuclear en América, verificando el trabajo de Hahn y Strassmann. Posteriormente, el mismo equipo construyó una serie de prototipos de reactores nucleares (o "pilas", como los llamó Fermi) en Pupin Hall en Columbia, pero aún no fueron capaces de lograr una reacción en cadena. [6] El Comité Asesor sobre Uranio se convirtió en el Comité de Investigación de Defensa Nacional (NDRC) sobre Uranio cuando se formó esa organización el 27 de junio de 1940. [7]
Briggs propuso gastar 167.000 dólares en investigaciones sobre el uranio, particularmente el isótopo uranio-235 , y el plutonio , que fue descubierto en 1940 en la Universidad de California . [8] [nota 1] El 28 de junio de 1941, Roosevelt firmó la Orden Ejecutiva 8807, que creó la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), [10] con Vannevar Bush como director. La oficina recibió poderes para participar en grandes proyectos de ingeniería además de la investigación. [8] El Comité de Uranio de la NDRC se convirtió en la Sección S-1 de la OSRD; La palabra "uranio" se eliminó por razones de seguridad. [11]
En Gran Bretaña, Frisch y Rudolf Peierls de la Universidad de Birmingham habían logrado un gran avance al investigar la masa crítica del uranio-235 en junio de 1939. [12] Sus cálculos indicaron que estaba dentro de un orden de magnitud de 10 kilogramos (22 libras), que era lo suficientemente pequeño como para ser llevado por un bombardero de la época. [13] Su memorando Frisch-Peierls de marzo de 1940 inició el proyecto de bomba atómica británica y su Comité MAUD , [14] que recomendó unánimemente continuar con el desarrollo de una bomba atómica. [13] En julio de 1940, Gran Bretaña había ofrecido dar a los Estados Unidos acceso a sus investigaciones, [15] y John Cockcroft de la Misión Tizard informó a los científicos estadounidenses sobre los avances británicos. Descubrió que el proyecto estadounidense era más pequeño que el británico y no tan avanzado. [dieciséis]
Como parte del intercambio científico, las conclusiones del Comité MAUD fueron transmitidas a los Estados Unidos. Uno de sus miembros, el físico australiano Mark Oliphant , voló a Estados Unidos a finales de agosto de 1941 y descubrió que los datos proporcionados por el Comité MAUD no habían llegado a los físicos estadounidenses clave. Oliphant se propuso descubrir por qué aparentemente se ignoraban las conclusiones del comité. Se reunió con el Comité del Uranio y visitó Berkeley, California , donde habló persuasivamente con Ernest O. Lawrence . Lawrence quedó lo suficientemente impresionado como para comenzar su propia investigación sobre el uranio. Él a su vez habló con James B. Conant , Arthur H. Compton y George B. Pegram . Por tanto, la misión de Oliphant fue un éxito; Los principales físicos estadounidenses eran ahora conscientes del poder potencial de una bomba atómica. [17] [18]
El 9 de octubre de 1941, el presidente Roosevelt aprobó el programa atómico después de convocar una reunión con Vannevar Bush y el vicepresidente Henry A. Wallace . Creó un Grupo de Política Superior formado por él mismo (aunque nunca asistió a una reunión), Wallace, Bush, Conant, el Secretario de Guerra Henry L. Stimson y el Jefe de Estado Mayor del Ejército , el general George C. Marshall . Roosevelt eligió al Ejército para ejecutar el proyecto en lugar de a la Marina, porque el Ejército tenía más experiencia en la gestión de construcciones a gran escala. Aceptó coordinar el esfuerzo con el de los británicos y el 11 de octubre envió un mensaje al primer ministro Winston Churchill , sugiriendo que mantuvieran correspondencia sobre cuestiones atómicas. [19]
La reunión del Comité S-1 del 18 de diciembre de 1941 estuvo "impregnada de una atmósfera de entusiasmo y urgencia" [20] tras el ataque a Pearl Harbor y la declaración de guerra de los Estados Unidos a Japón y Alemania . [21] Se estaba trabajando en tres técnicas para la separación de isótopos : Lawrence y su equipo en la Universidad de California investigaron la separación electromagnética , el equipo de Eger Murphree y Jesse Wakefield Beams estudió la difusión gaseosa en la Universidad de Columbia , y Philip Abelson dirigió la investigación en térmica. difusión en la Carnegie Institution de Washington y posteriormente en el Laboratorio de Investigación Naval . [22] Murphree también dirigió un proyecto fallido de separación utilizando centrifugadoras de gas . [23]
Mientras tanto, había dos líneas de investigación en la tecnología de los reactores nucleares : Harold Urey investigaba el agua pesada en Columbia, mientras que Arthur Compton organizaba el Laboratorio Metalúrgico a principios de 1942 para estudiar el plutonio y los reactores que utilizaban grafito como moderador de neutrones . [24] El Comité S-1 recomendó seguir las cinco tecnologías. Esto fue aprobado por Bush, Conant y el general de brigada Wilhelm D. Styer , quien había sido designado representante del ejército en asuntos nucleares. [22]
Luego, Bush y Conant llevaron la recomendación al Top Policy Group con una propuesta de presupuesto de 54 millones de dólares para la construcción por parte del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos , 31 millones de dólares para investigación y desarrollo por parte de OSRD y 5 millones de dólares para contingencias en el año fiscal 1943. Enviaron se lo envió el 17 de junio de 1942 al presidente, quien lo aprobó escribiendo "OK FDR" en el documento. [22]
Compton pidió al físico teórico J. Robert Oppenheimer de la Universidad de California que se hiciera cargo de la investigación sobre los cálculos de neutrones rápidos (clave para los cálculos de masa crítica y detonación de armas) de Gregory Breit , quien había renunciado el 18 de mayo de 1942 debido a preocupaciones sobre la laxa seguridad operativa. . [25] John H. Manley , físico del Laboratorio Metalúrgico, fue asignado para ayudar a Oppenheimer coordinando grupos de física experimental repartidos por todo el país. [26] Oppenheimer y Robert Serber de la Universidad de Illinois examinaron los problemas de la difusión de neutrones (cómo se movían los neutrones en una reacción nuclear en cadena) y la hidrodinámica (cómo podría comportarse la explosión producida por una reacción en cadena). [27]
Para revisar este trabajo y la teoría general de las reacciones de fisión, Oppenheimer y Fermi convocaron reuniones en la Universidad de Chicago en junio y en la Universidad de California en julio de 1942 con los físicos teóricos Hans Bethe , John Van Vleck , Edward Teller, Emil Konopinski , Robert Serber, Stan Frankel y Eldred C. (Carlyle) Nelson, y los físicos experimentales Emilio Segrè , Felix Bloch , Franco Rasetti , Manley y Edwin McMillan . Confirmaron tentativamente que una bomba de fisión era teóricamente posible. [27]
Las propiedades del uranio-235 puro eran relativamente desconocidas, al igual que las del plutonio, que no había sido descubierto hasta febrero de 1941 por Glenn Seaborg y su equipo. Los científicos en la conferencia de julio de 1942 imaginaron la creación de plutonio en reactores nucleares donde los átomos de uranio-238 absorbieran los neutrones que habían sido emitidos por la fisión del uranio-235. En ese momento no se había construido ningún reactor y sólo se disponía de pequeñas cantidades de plutonio procedente de los ciclotrones . [28] Incluso en diciembre de 1943, sólo se habían producido dos miligramos. [29] Había muchas maneras de disponer el material fisionable en una masa crítica. La más simple era disparar un "tapón cilíndrico" a una esfera de "material activo" con un "sabotador": material denso para enfocar los neutrones hacia adentro y mantener unida la masa reaccionante para aumentar su eficiencia. [30] También exploraron diseños que involucraban esferoides , una forma primitiva de " implosión " sugerida por Richard C. Tolman , y la posibilidad de métodos autocatalíticos para aumentar la eficiencia de la bomba cuando explotaba. [31]
Cuando la idea de la bomba de fisión quedó teóricamente establecida (al menos hasta que se dispusiera de más datos experimentales), Edward Teller presionó para que se discutiera una bomba más poderosa: la "súper", ahora generalmente denominada "bomba de hidrógeno ", que usaría la fuerza de la detonación de una bomba de fisión para iniciar una reacción de fusión nuclear en deuterio y tritio . [32] Teller propuso un plan tras otro, pero Bethe rechazó cada uno. La idea de la fusión se dejó de lado para concentrarse en producir bombas de fisión. [33] Teller planteó la posibilidad especulativa de que una bomba atómica podría "encender" la atmósfera debido a una hipotética reacción de fusión de núcleos de nitrógeno. [nota 2] Bethe calculó que era "extremadamente improbable". [35] Un informe de posguerra del que Teller fue coautor concluyó que "cualquiera que sea la temperatura a la que se pueda calentar una sección de la atmósfera, es probable que no se inicie ninguna cadena de reacciones nucleares que se autopropaguen". [36] En el relato de Serber, Oppenheimer mencionó la posibilidad de este escenario a Arthur Compton , quien "no tuvo el suficiente sentido común como para callarse. De alguna manera entró en un documento que fue a Washington" y "nunca fue enterrado". ". [nota 3]
El Jefe de Ingenieros , General de División Eugene Reybold , seleccionó al Coronel James C. Marshall para encabezar la parte del proyecto del Ejército en junio de 1942. Marshall creó una oficina de enlace en Washington, DC, pero estableció su cuartel general temporal en 270 Broadway en Nueva York. donde podría contar con el apoyo administrativo de la División del Atlántico Norte del Cuerpo de Ingenieros . Estaba cerca de la oficina de Manhattan de Stone & Webster , el contratista principal del proyecto, y de la Universidad de Columbia. Tenía permiso para recurrir a su antiguo comando, el distrito de Syracuse, como personal, y comenzó con el teniente coronel Kenneth Nichols , quien se convirtió en su adjunto. [38] [39]
Debido a que la mayor parte de su tarea involucraba construcción, Marshall trabajó en cooperación con el jefe de la División de Construcción del Cuerpo de Ingenieros, el mayor general Thomas M. Robbins, y su adjunto, el coronel Leslie Groves . Reybold, Somervell y Styer decidieron llamar al proyecto "Desarrollo de materiales sustitutos", pero Groves consideró que esto llamaría la atención. Dado que los distritos de ingenieros normalmente llevaban el nombre de la ciudad donde estaban ubicados, Marshall y Groves acordaron nombrar el componente del Ejército como Distrito de Manhattan; Reybold creó oficialmente este distrito el 13 de agosto. Informalmente, se lo conocía como el Distrito de Ingenieros de Manhattan, o MED. A diferencia de otros distritos, no tenía límites geográficos y Marshall tenía la autoridad de un ingeniero de división. Desarrollo de materiales sustitutos siguió siendo el nombre en clave oficial del proyecto en su conjunto, pero con el tiempo fue suplantado por "Manhattan". [39] [40]
Marshall admitió más tarde que "nunca había oído hablar de la fisión atómica, pero sí sabía que no se podía construir una gran planta, y mucho menos cuatro de ellas por 90 millones de dólares". [41] Una sola planta de TNT que Nichols había construido recientemente en Pensilvania había costado 128 millones de dólares. [42] Tampoco quedaron impresionados con las estimaciones aproximadas de magnitud, que Groves comparó con decirle a un proveedor de catering que se preparara para entre diez y mil invitados. [43] Un equipo de investigación de Stone & Webster ya había explorado un sitio para las plantas de producción. La Junta de Producción de Guerra recomendó sitios alrededor de Knoxville, Tennessee , un área aislada donde la Autoridad del Valle de Tennessee podría suministrar abundante energía eléctrica y los ríos podrían proporcionar agua de refrigeración para los reactores. Después de examinar varios sitios, el equipo de investigación seleccionó uno cerca de Elza, Tennessee . Conant aconsejó que se adquiriera de inmediato y Styer estuvo de acuerdo, pero Marshall contemporizó, esperando los resultados de los experimentos del reactor de Conant. [44] De los posibles procesos, sólo la separación electromagnética de Lawrence parecía lo suficientemente avanzada para que comenzara la construcción. [45]
Marshall y Nichols comenzaron a reunir los recursos necesarios. El primer paso fue obtener una calificación de alta prioridad para el proyecto. Las calificaciones más altas fueron de AA-1 a AA-4 en orden descendente, aunque había una calificación AAA especial reservada para emergencias. Las calificaciones AA-1 y AA-2 eran para armas y equipos esenciales, por lo que el coronel Lucius D. Clay , subjefe de personal de Servicios y Suministros para requisitos y recursos, consideró que la calificación más alta que podía asignar era AA-3, aunque estaba dispuesto a proporcionar una calificación AAA a pedido para materiales críticos si surgiera la necesidad. [46] Nichols y Marshall estaban decepcionados; AA-3 tenía la misma prioridad que la planta de TNT de Nichols en Pensilvania. [47]
Vannevar Bush quedó insatisfecho con el fracaso del coronel Marshall en lograr que el proyecto avanzara rápidamente [49] y consideró que se requería un liderazgo más agresivo. Habló con Harvey Bundy y los generales Marshall, Somervell y Styer sobre sus preocupaciones, y abogó por que el proyecto se colocara bajo la supervisión de un comité político de alto nivel, con un funcionario prestigioso, preferiblemente Styer, como director. [47]
Somervell y Styer seleccionaron a Groves para el puesto; El general Marshall ordenó que lo ascendieran a general de brigada, [50] ya que se consideraba que el título de "general" tendría más influencia entre los científicos académicos que trabajaban en el proyecto. [51] Las órdenes de Groves lo colocaron directamente bajo Somervell en lugar de Reybold, con el coronel Marshall ahora responsable ante Groves. [52] Groves estableció su cuartel general en Washington, DC, en el Nuevo Edificio del Departamento de Guerra , donde el coronel Marshall tenía su oficina de enlace. [53] Asumió el mando del Proyecto Manhattan el 23 de septiembre de 1942. Más tarde ese día, asistió a una reunión convocada por Stimson, en la que se estableció un Comité de Política Militar, responsable ante el Top Policy Group, formado por Bush (con Conant como suplente). ), Styer y el contraalmirante William R. Purnell . [50] Tolman y Conant fueron nombrados más tarde asesores científicos de Groves. [54]
El 19 de septiembre, Groves acudió a Donald Nelson , presidente de la Junta de Producción de Guerra, y le pidió amplia autoridad para emitir una calificación AAA cuando fuera necesario. Nelson inicialmente se resistió, pero rápidamente cedió cuando Groves amenazó con acudir al presidente. [55] Groves prometió no utilizar la calificación AAA a menos que fuera necesario. Pronto se supo que, para los requisitos rutinarios del proyecto, la calificación AAA era demasiado alta pero la calificación AA-3 era demasiado baja. Después de una larga campaña, Groves finalmente recibió la autoridad AA-1 el 1 de julio de 1944. [56] Según Groves, "En Washington te diste cuenta de la importancia de la máxima prioridad. Casi todo lo propuesto en la administración Roosevelt tendría la máxima prioridad. Eso duraría aproximadamente una semana o dos y luego otra cosa tendría la máxima prioridad". [57]
Uno de los primeros problemas de Groves fue encontrar un director para el Proyecto Y , el grupo que diseñaría y construiría la bomba. La elección obvia era uno de los tres jefes de laboratorio, Urey, Lawrence o Compton, pero no podían prescindir de ellos. Compton recomendó a Oppenheimer, que ya estaba íntimamente familiarizado con los conceptos de diseño de bombas. Sin embargo, Oppenheimer tenía poca experiencia administrativa y, a diferencia de Urey, Lawrence y Compton, no había ganado el Premio Nobel, que muchos científicos consideraban que debería tener el director de un laboratorio tan importante. También había preocupaciones sobre el estado de seguridad de Oppenheimer, ya que muchos de sus asociados eran comunistas , incluida su esposa, Kitty ; su novia, Jean Tatlock ; y su hermano, franco . Una larga conversación en octubre de 1942 convenció a Groves y Nichols de que Oppenheimer entendía perfectamente los problemas que implicaba establecer un laboratorio en un área remota y debía ser nombrado su director. Groves renunció personalmente a los requisitos de seguridad y emitió la autorización de Oppenheimer el 20 de julio de 1943. [58] [59]
Los británicos y los estadounidenses intercambiaron información nuclear pero inicialmente no combinaron sus esfuerzos; Durante 1940-41 el proyecto británico ( Tube Alloys ) fue más grande y más avanzado. [16] Gran Bretaña rechazó los intentos de Bush y Conant en agosto de 1941 de fortalecer la cooperación porque se mostraba reacia a compartir su liderazgo tecnológico y ayudar a Estados Unidos a desarrollar su propia bomba atómica. Pero los británicos, que habían logrado avances significativos en la investigación al comienzo de la guerra, no tenían los recursos para llevar a cabo tal programa de investigación hasta el desarrollo mientras una gran parte de su economía estaba comprometida en librar la guerra; Tube Alloys pronto se quedó atrás de su homólogo estadounidense. [60] Los papeles de los dos países se invirtieron, [61] y en enero de 1943 Conant notificó a los británicos que ya no recibirían información atómica excepto en ciertas áreas. [62] [63] Los británicos investigaron la posibilidad de un programa nuclear independiente, pero determinaron que no podría estar listo a tiempo para impactar la guerra en Europa . [64]
En marzo de 1943, Conant decidió que James Chadwick y uno o dos científicos británicos más eran lo suficientemente importantes como para que el equipo de diseño de bombas en Los Álamos los necesitara, a pesar del riesgo de revelar secretos del diseño de armas. [65] En agosto de 1943, Churchill y Roosevelt negociaron el Acuerdo de Quebec , [66] [67] que estableció el Comité de Política Combinada para coordinar los esfuerzos de Estados Unidos, Reino Unido y Canadá. [68] Un acuerdo entre Roosevelt y Churchill conocido como Hyde Park Aide-Mémoire , firmado a finales de septiembre de 1944, extendió el Acuerdo de Quebec al período de posguerra y sugirió que "cuando finalmente esté disponible una 'bomba', tal vez, después consideración madura, contra los japoneses, a quienes se les debe advertir que este bombardeo se repetirá hasta que se rindan". [69] [70]
Cuando se reanudó la cooperación después del Acuerdo de Quebec, el progreso y los gastos de los estadounidenses sorprendieron a los británicos. Chadwick presionó para que los británicos se involucraran al máximo en el Proyecto Manhattan y abandonó las esperanzas de un proyecto británico independiente durante la guerra. [64] Con el respaldo de Churchill, intentó asegurarse de que se cumplieran todas las solicitudes de asistencia de Groves. [71] La misión británica que llegó a los Estados Unidos en diciembre de 1943 incluía a Niels Bohr , Otto Frisch, Klaus Fuchs , Rudolf Peierls y Ernest Titterton . [72] Más científicos llegaron a principios de 1944. Mientras que los asignados a la difusión gaseosa se marcharon en el otoño de 1944, los treinta y cinco que trabajaban bajo Oliphant con Lawrence en Berkeley fueron asignados a grupos de laboratorio existentes y la mayoría permaneció hasta el final de la guerra. Los diecinueve enviados a Los Álamos también se unieron a grupos existentes, principalmente relacionados con la implosión y el montaje de bombas, pero no con los relacionados con el plutonio. [64] El Acuerdo de Quebec especificaba que no se utilizarían armas nucleares contra otro país sin el consentimiento mutuo de Estados Unidos y el Reino Unido. En junio de 1945, Wilson acordó que el bombardeo nuclear de Japón se registraría como una decisión del Comité de Política Combinada. [73]
El Comité de Política Combinada creó el Fondo de Desarrollo Combinado en junio de 1944, con Groves como presidente, para adquirir minerales de uranio y torio en los mercados internacionales. El Congo Belga y Canadá poseían gran parte del uranio del mundo fuera de Europa del Este, y el gobierno belga en el exilio estaba en Londres. Gran Bretaña acordó dar a Estados Unidos la mayor parte del mineral belga, ya que no podía utilizar la mayor parte del suministro sin una investigación estadounidense restringida. [74] En 1944, el Trust compró 3.440.000 libras (1.560.000 kg) de mineral de óxido de uranio de empresas que operaban minas en el Congo Belga. Para evitar informar al Secretario del Tesoro de Estados Unidos , Henry Morgenthau Jr. , se utilizó una cuenta especial no sujeta a las auditorías y controles habituales para guardar el dinero del Trust. Entre 1944 y su dimisión del Trust en 1947, Groves depositó un total de 37,5 millones de dólares. [75]
Groves apreció las primeras investigaciones atómicas británicas y las contribuciones de los científicos británicos al Proyecto Manhattan, pero afirmó que Estados Unidos habría tenido éxito sin ellos, aunque no a tiempo para el bombardeo de Hiroshima en agosto de 1945. [76] La participación británica en tiempos de guerra fue crucial para el éxito del programa independiente de armas nucleares del Reino Unido después de la guerra, cuando la Ley McMahon de 1946 puso fin temporalmente a la cooperación nuclear estadounidense. [64]
El día después de hacerse cargo del proyecto, Groves fue a Tennessee con el coronel Marshall para inspeccionar el sitio propuesto allí, y Groves quedó impresionado. [78] [79] El 29 de septiembre de 1942, el subsecretario de Guerra de los Estados Unidos , Robert P. Patterson, autorizó al Cuerpo de Ingenieros a adquirir 56.000 acres (23.000 ha) de tierra mediante expropiación a un costo de 3,5 millones de dólares. Posteriormente se adquirieron 3.000 acres (1.200 ha) adicionales. Unas 1.000 familias se vieron afectadas por la orden, que entró en vigor el 7 de octubre. [80] Las protestas, las apelaciones legales y una investigación del Congreso en 1943 fueron en vano. [81] A mediados de noviembre, los alguaciles estadounidenses estaban colocando avisos de desalojo en las puertas de las granjas, y los contratistas de la construcción se estaban mudando. [82] Algunas familias recibieron un aviso de dos semanas para desalojar las granjas que habían sido sus hogares durante generaciones. [83] El costo final de la adquisición de la tierra, que no se completó hasta marzo de 1945, fue sólo de unos 2,6 millones de dólares, alrededor de 47 dólares el acre. [84] Cuando se le presentó una proclama que declaraba a Oak Ridge un área de exclusión total a la que nadie podía ingresar sin permiso militar, el gobernador de Tennessee , Prentice Cooper , la rompió con enojo. [85]
Inicialmente conocido como Kingston Demolition Range, el sitio pasó a llamarse oficialmente Clinton Engineer Works (CEW) a principios de 1943. [86] Mientras Stone & Webster se concentraba en las instalaciones de producción, la firma de arquitectura e ingeniería Skidmore, Owings & Merrill desarrolló un complejo residencial. comunidad para 13.000. La comunidad estaba ubicada en las laderas de Black Oak Ridge, de donde tomó su nombre la nueva ciudad de Oak Ridge . [87] La presencia del ejército en Oak Ridge aumentó en agosto de 1943 cuando Nichols reemplazó a Marshall como jefe del Distrito de Ingenieros de Manhattan. Una de sus primeras tareas fue trasladar la sede del distrito a Oak Ridge, aunque el nombre del distrito no cambió. [88] En septiembre de 1943, la administración de las instalaciones comunitarias se subcontrató a Turner Construction Company a través de una subsidiaria, Roane-Anderson Company. [89] Los ingenieros químicos formaron parte de "esfuerzos frenéticos" para producir uranio 235 enriquecido entre un 10% y un 12%, con estrictas medidas de seguridad y aprobaciones rápidas para suministros y materiales. [90] La población de Oak Ridge pronto se expandió mucho más allá de los planes iniciales y alcanzó un máximo de 75.000 en mayo de 1945, momento en el que 82.000 personas estaban empleadas en Clinton Engineer Works, [77] y 10.000 en Roane-Anderson. [89]
Se consideró la idea de ubicar el Proyecto Y en Oak Ridge, pero se decidió que debería estar en un lugar remoto. Por recomendación de Oppenheimer, la búsqueda de un sitio adecuado se redujo a las cercanías de Albuquerque, Nuevo México , donde Oppenheimer era dueño de un rancho. [91] El 16 de noviembre de 1942, Oppenheimer, Groves, Dudley y otros recorrieron los alrededores de la escuela Los Alamos Ranch . Oppenheimer expresó una fuerte preferencia por el sitio, citando su belleza natural, que, se esperaba, inspiraría a quienes trabajaban en el proyecto. [92] [93] Los ingenieros estaban preocupados por el mal camino de acceso y si el suministro de agua sería adecuado, pero por lo demás consideraron que era ideal. [94]
Patterson aprobó la adquisición del sitio el 25 de noviembre de 1942, autorizando 440.000 dólares para la compra de 54.000 acres (22.000 ha), de los cuales todos menos 8.900 acres (3.600 ha) ya eran propiedad del Gobierno Federal. [95] El secretario de Agricultura, Claude R. Wickard, concedió 45.100 acres (18.300 ha) de tierras del Servicio Forestal de los Estados Unidos al Departamento de Guerra "mientras continúe la necesidad militar". [96] Las compras de tierras en tiempos de guerra finalmente llegaron a 45.737 acres (18.509,1 ha), pero sólo se gastaron 414.971 dólares. [95] El trabajo comenzó en diciembre de 1942. Groves asignó inicialmente 300.000 dólares para la construcción, tres veces la estimación de Oppenheimer, pero cuando Sundt terminó el 30 de noviembre de 1943, se habían gastado más de 7 millones de dólares. [97]
Durante la guerra, se hizo referencia a Los Álamos como "Sitio Y" o "la Colina". [98] Inicialmente iba a haber sido un laboratorio militar con Oppenheimer y otros investigadores comisionados en el ejército, pero Robert Bacher e Isidor Rabi se opusieron a la idea y convencieron a Oppenheimer de que otros científicos se opondrían. Luego, Conant, Groves y Oppenheimer idearon un compromiso por el cual el laboratorio sería operado por la Universidad de California bajo contrato con el Departamento de Guerra. [99] Dorothy McKibbin dirigía la sucursal en Santa Fe, donde recibía a los recién llegados y les entregaba pases. [100]
El 25 de junio de 1942, un consejo del Ejército y la OSRD decidió construir una planta piloto para la producción de plutonio en la reserva forestal de Argonne , al suroeste de Chicago. En julio, Nichols consiguió un arrendamiento de 1.025 acres (415 ha) del distrito de reserva forestal del condado de Cook , y el capitán James F. Grafton fue nombrado ingeniero del área de Chicago. Pronto se hizo evidente que la escala de operaciones era demasiado grande para el área y se decidió construir la planta piloto en Oak Ridge y mantener una instalación de investigación y pruebas en Chicago. [101] [102]
Los retrasos en el establecimiento de la planta en Argonne llevaron a Compton a autorizar al Laboratorio Metalúrgico a construir el primer reactor nuclear debajo de las gradas de Stagg Field en la Universidad de Chicago. El reactor requería una enorme cantidad de bloques de grafito altamente purificados y uranio en forma de óxido metálico y en polvo. En ese momento, había una fuente limitada de uranio metálico puro; Frank Spedding , de la Universidad Estatal de Iowa, sólo pudo producir dos toneladas cortas . Westinghouse Lamp Plant suministró tres toneladas cortas , producidas rápidamente con un proceso improvisado. Goodyear Tire construyó un gran globo cuadrado para encerrar el reactor. [103] [104]
El 2 de diciembre de 1942, un equipo dirigido por Enrico Fermi inició la primera reacción nuclear en cadena artificial [nota 4] autosostenida en un reactor experimental conocido como Chicago Pile-1 . [106] El punto en el que una reacción se vuelve autosostenida se conoció como "volverse crítico". Compton informó del éxito a Conant en Washington, DC, mediante una llamada telefónica codificada, diciendo: "El navegante italiano [Fermi] acaba de aterrizar en el nuevo mundo". [107] [nota 5]
En enero de 1943, el sucesor de Grafton, el mayor Arthur V. Peterson , ordenó el desmantelamiento y el reensamblaje del Chicago Pile-1 en el sitio del bosque de Argonne, ya que consideraba que el funcionamiento de un reactor era demasiado peligroso para un área densamente poblada. [108] El nuevo sitio, todavía operado por el Laboratorio Metalúrgico, pasó a ser conocido como ' Sitio A '. Chicago Pile-3 , el primer reactor de agua pesada, también se volvió crítico en este sitio, el 15 de mayo de 1944. [109] [110] Después de la guerra, las operaciones en el Sitio A se trasladaron unas 6 millas (9,7 km) al condado de DuPage . la ubicación actual del Laboratorio Nacional Argonne . [102]
En diciembre de 1942 existía la preocupación de que incluso Oak Ridge estuviera demasiado cerca de un importante centro de población (Knoxville) en el improbable caso de que se produjera un accidente nuclear importante. Groves reclutó a DuPont en noviembre de 1942 como contratista principal para la construcción del complejo de producción de plutonio. El presidente de la empresa, Walter S. Carpenter, Jr. , no quería ningún beneficio de ningún tipo; por razones legales se acordó una tarifa nominal de un dólar. [111]
DuPont recomendó que el sitio se ubicara lejos de las instalaciones de producción de uranio existentes en Oak Ridge. [112] En diciembre de 1942, Groves envió al coronel Franklin Matthias y a ingenieros de DuPont para explorar sitios potenciales. Matthias informó que el sitio de Hanford, cerca de Richland, Washington , era "ideal en prácticamente todos los aspectos". Estaba aislado y cerca del río Columbia , que podía suministrar suficiente agua para enfriar los reactores. Groves visitó el sitio en enero y estableció Hanford Engineer Works (HEW), con el nombre en código "Sitio W". [113]
El subsecretario Patterson dio su aprobación el 9 de febrero y asignó 5 millones de dólares para la adquisición de 430.000 acres (170.000 ha). El gobierno federal reubicó a unos 1.500 residentes de asentamientos cercanos, así como a los Wanapum y otras tribus que utilizaban la zona. Surgió una disputa con los agricultores sobre la compensación por los cultivos que ya habían sido plantados. Cuando los cronogramas lo permitían, el ejército permitía la recolección de las cosechas, pero esto no siempre era posible. [113] El proceso de adquisición de tierras se prolongó y no se completó antes del final del Proyecto Manhattan en diciembre de 1946. [114]
La disputa no retrasó el trabajo. Aunque el progreso en el diseño del reactor en el Laboratorio Metalúrgico y DuPont no estaba lo suficientemente avanzado como para predecir con precisión el alcance del proyecto, en abril de 1943 se comenzaron a construir instalaciones para unos 25.000 trabajadores, de los cuales se esperaba que la mitad viviera en el sitio. En julio de 1944 se habían construido unos 1.200 edificios y casi 51.000 personas vivían en el campo de construcción. Como ingeniero de área, Matthias ejerció el control general del sitio. [115] En su apogeo, el campo de construcción fue la tercera ciudad más poblada del estado de Washington. [116] Hanford operaba una flota de más de 900 autobuses, más que la ciudad de Chicago. [117] Al igual que Los Alamos y Oak Ridge, Richland era una comunidad cerrada con acceso restringido, pero se parecía más a una típica ciudad estadounidense en auge en tiempos de guerra: el perfil militar era más bajo y los elementos de seguridad física como vallas altas y perros guardianes eran menos evidentes. [118]
Cominco había producido hidrógeno electrolítico en Trail, Columbia Británica , desde 1930. Urey sugirió en 1941 que podía producir agua pesada. A la planta existente de 10 millones de dólares que consta de 3.215 celdas que consumen 75 MW de energía hidroeléctrica, se agregaron celdas de electrólisis secundaria para aumentar la concentración de deuterio en el agua del 2,3% al 99,8%. Para este proceso, Hugh Taylor de Princeton desarrolló un catalizador de platino sobre carbono para las tres primeras etapas, mientras que Urey desarrolló uno de níquel- cromia para la torre de la cuarta etapa. El coste final fue de 2,8 millones de dólares. El gobierno canadiense no se enteró oficialmente del proyecto hasta agosto de 1942. La producción de agua pesada de Trail comenzó en enero de 1944 y continuó hasta 1956. El agua pesada de Trail se utilizó para Chicago Pile 3 , el primer reactor que utilizaba agua pesada y uranio natural, que crítico el 15 de mayo de 1944. [119]
El sitio de Chalk River, Ontario , se estableció para realojar el esfuerzo aliado en el Laboratorio de Montreal , lejos de un área urbana. Se construyó una nueva comunidad en Deep River, Ontario , para proporcionar residencias e instalaciones a los miembros del equipo. El sitio fue elegido por su proximidad al área de fabricación industrial de Ontario y Quebec, y su proximidad a una cabecera ferroviaria adyacente a una gran base militar, Camp Petawawa . Situada a orillas del río Ottawa, tenía acceso a abundante agua. El primer director del nuevo laboratorio fue Hans von Halban . Fue reemplazado por John Cockcroft en mayo de 1944, a quien sucedió Bennett Lewis en septiembre de 1946. Un reactor piloto conocido como ZEEP (pila experimental de energía cero) se convirtió en el primer reactor canadiense y el primero en completarse fuera de los Estados Unidos. cuando llegó a un estado crítico en septiembre de 1945; Los investigadores siguieron utilizando ZEEP hasta 1970. [120] Un reactor NRX más grande de 10 MW , que fue diseñado durante la guerra, se completó y se volvió crítico en julio de 1947. [119]
La mina Eldorado en Port Radium era una fuente de mineral de uranio. [121]
Aunque los diseños preferidos de DuPont para los reactores nucleares estaban refrigerados por helio y usaban grafito como moderador, DuPont aún expresó interés en usar agua pesada como respaldo. El Proyecto P-9 era el nombre en clave que le dio el gobierno al programa de producción de agua pesada. Se estimó que se necesitarían 3 toneladas cortas (2,7 t) de agua pesada por mes. La planta de Trail, entonces en construcción, podría producir 0,5 toneladas cortas (0,45 t) por mes. Por lo tanto, Groves autorizó a DuPont a establecer instalaciones de agua pesada en Morgantown Ordnance Works, cerca de Morgantown, Virginia Occidental ; en Wabash River Ordnance Works , cerca de Dana y Newport, Indiana ; y en Alabama Ordnance Works , cerca de Childersburg y Sylacauga, Alabama . Aunque se conocen como Ordnance Works y se pagan mediante contratos del Departamento de Artillería , fueron construidas y operadas por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército. Las plantas americanas utilizaron un proceso diferente al de Trail; El agua pesada se extrajo por destilación, aprovechando el punto de ebullición ligeramente más alto del agua pesada. [122] [123]
La materia prima clave para el proyecto fue el uranio, que se utilizó como combustible para los reactores, como alimento que se transformó en plutonio y, en su forma enriquecida, en la propia bomba atómica. En 1940 se conocían cuatro grandes depósitos de uranio: en Colorado, en el norte de Canadá, en Joachimsthal en Checoslovaquia y en el Congo belga . [124] Todos menos Joachimstal estaban en manos aliadas. Un estudio de 1942 determinó que había cantidades suficientes de uranio disponibles para satisfacer los requisitos del proyecto. [125] Nichols hizo arreglos con el Departamento de Estado para que se establecieran controles de exportación de óxido de uranio y negoció la compra de 1.200 toneladas cortas (1.100 t) de mineral de uranio del Congo Belga que estaba almacenado en un almacén en Staten Island y el reservas restantes de mineral extraído almacenado en el Congo. Negoció con Eldorado Gold Mines la compra de mineral de su refinería en Port Hope, Ontario. Posteriormente, el gobierno canadiense compró las acciones de la empresa hasta que adquirió una participación mayoritaria. [126]
Si bien estas compras aseguraron un suministro suficiente para satisfacer las necesidades en tiempos de guerra, los líderes estadounidenses y británicos concluyeron que a sus países les interesaba controlar la mayor cantidad posible de depósitos de uranio en el mundo. La fuente más rica de mineral era la mina Shinkolobwe en el Congo belga, pero se inundó y cerró. Nichols intentó sin éxito negociar su reapertura y la venta de toda la producción futura a los Estados Unidos con Edgar Sengier , director de la empresa propietaria de la mina, la Union Minière du Haut-Katanga . [127] La cuestión fue luego abordada por el Comité de Política Combinada. Como el 30 por ciento de las acciones de Union Minière estaban controladas por intereses británicos, los británicos tomaron la iniciativa en las negociaciones. Sir John Anderson y el embajador John Winant llegaron a un acuerdo con Sengier y el gobierno belga en mayo de 1944 para reabrir la mina y comprar 1.720 toneladas cortas (1.560 t) de mineral a 1,45 dólares la libra. [128] Para evitar la dependencia de los británicos y canadienses para el mineral, Groves también organizó la compra de las reservas de US Vanadium Corporation en Uravan, Colorado . La extracción de uranio en Colorado produjo alrededor de 800 toneladas cortas (730 t) de mineral. [129]
El mineral en bruto se disolvió en ácido nítrico para producir nitrato de uranilo , que se procesó en trióxido de uranio , que se redujo a dióxido de uranio de alta pureza . [130] En julio de 1942, Mallinckrodt estaba produciendo una tonelada de óxido de alta pureza al día, pero convertirlo en uranio metálico inicialmente resultó más difícil. [131] La producción era demasiado lenta y la calidad era inaceptablemente baja. Se estableció una sucursal del Laboratorio Metalúrgico en Iowa State College en Ames, Iowa , bajo la dirección de Frank Spedding para investigar alternativas. Esto se conoció como el Proyecto Ames , y su proceso Ames estuvo disponible en 1943. [132]
El uranio natural se compone de un 99,3% de uranio-238 y un 0,7% de uranio-235, pero como sólo este último es fisible , debe separarse físicamente del isótopo más abundante. Se consideraron varios métodos para el enriquecimiento de uranio , la mayor parte de los cuales se llevó a cabo en Oak Ridge. [133] La tecnología más obvia, la centrífuga, falló, pero las tecnologías de separación electromagnética, difusión gaseosa y difusión térmica tuvieron éxito y contribuyeron al proyecto. En febrero de 1943, a Groves se le ocurrió la idea de utilizar la producción de algunas plantas como insumo para otras. [134]
El proceso de centrifugación fue considerado como el único método de separación prometedor en abril de 1942. [135] Jesse Beams había desarrollado un proceso de este tipo en la década de 1930, pero había encontrado dificultades técnicas. En 1941 comenzó a trabajar con hexafluoruro de uranio , el único compuesto gaseoso de uranio conocido, y consiguió separar el uranio-235. En Columbia, Karl P. Cohen produjo un conjunto de teorías matemáticas que permitieron diseñar una unidad de separación centrífuga, que Westinghouse se comprometió a construir. [136]
Ampliar esto a una planta de producción presentó un desafío técnico formidable. Urey y Cohen estimaron que producir un kilogramo (2,2 libras) de uranio-235 por día requeriría hasta 50.000 centrífugas con rotores de 1 metro (3 pies 3 pulgadas), o 10.000 centrífugas con rotores de 4 metros (13 pies), suponiendo que se podrían construir rotores de 4 metros. La perspectiva de mantener tantos rotores funcionando continuamente a alta velocidad parecía desalentadora, [137] y cuando Beams hizo funcionar su aparato experimental, obtuvo sólo el 60% del rendimiento previsto, lo que indicaba que se necesitaban más centrífugas. Beams, Urey y Cohen comenzaron entonces a trabajar en una serie de mejoras que prometían aumentar la eficiencia. Sin embargo, las frecuentes averías de motores, ejes y cojinetes a altas velocidades retrasaron los trabajos en la planta piloto. [138] En noviembre de 1942, el Comité de Política Militar abandonó el proceso de centrifugación. [139]
La investigación sobre el método centrífugo avanzó significativamente después de la guerra con la introducción de la centrífuga tipo Zippe , que fue desarrollada en la Unión Soviética por ingenieros soviéticos y alemanes capturados. [140] Con el tiempo se convirtió en el método preferido de separación de isótopos de uranio, siendo mucho más económico. [141]
La separación de isótopos electromagnéticos se desarrolló en el Laboratorio de Radiación de la Universidad de California. Este método empleaba dispositivos conocidos como calutrones . El nombre se deriva de las palabras California , universidad y ciclotrón . [142] En el proceso electromagnético, un campo magnético desvía las partículas cargadas según su masa. [143] El proceso no fue ni científicamente elegante ni industrialmente eficiente. [144] En comparación con una planta de difusión gaseosa o un reactor nuclear, una planta de separación electromagnética consumiría materiales más escasos, requeriría más mano de obra para su funcionamiento y su construcción costaría más. Sin embargo, el proceso fue aprobado porque estaba basado en tecnología probada y por lo tanto representaba menos riesgo. Además, podría construirse por etapas y alcanzar rápidamente su capacidad industrial. [142]
Marshall y Nichols descubrieron que el proceso de separación de isótopos electromagnéticos requeriría 5.000 toneladas cortas (4.500 toneladas) de cobre, que escaseaba desesperadamente. Sin embargo, la plata podría sustituirse, en una proporción de 11:10 entre cobre y plata. El 3 de agosto de 1942, Nichols se reunió con el subsecretario del Tesoro, Daniel W. Bell , y solicitó la transferencia de 6.000 toneladas de lingotes de plata del West Point Bullion Depository . [145] Finalmente se utilizaron 14.700 toneladas cortas (13.300 toneladas; 430.000.000 de onzas troy). [146] Las barras de plata de 1.000 onzas troy (31 kg) se fundieron en palanquillas cilíndricas, se extruyeron en tiras y se enrollaron en bobinas magnéticas. [146] [147]
La responsabilidad del diseño y construcción de la planta de separación electromagnética, que pasó a llamarse Y-12 , fue asignada a Stone & Webster en junio de 1942. El diseño requería cinco unidades de procesamiento de primera etapa, conocidas como pistas de carreras Alpha, y dos unidades para su procesamiento final, conocidos como hipódromos Beta. En septiembre de 1943, Groves autorizó la construcción de cuatro pistas de carreras más, conocidas como Alpha II. La construcción comenzó en febrero de 1943. [149] El segundo Alpha I estuvo operativo a finales de enero de 1944, el primer Beta y el primer y tercer Alpha I entraron en funcionamiento en marzo, y el cuarto Alpha I estuvo operativo en abril. Los cuatro hipódromos Alpha II se completaron entre julio y octubre de 1944. [150] Se contrató a Tennessee Eastman para gestionar Y-12. [151] Los calutrones fueron entregados a operadores capacitados de Tennessee Eastman conocidos como Calutron Girls . [152]
Los calutrones inicialmente enriquecieron el contenido de uranio-235 entre un 13% y un 15%, y enviaron los primeros cientos de gramos de este a Los Álamos en marzo de 1944. Sólo 1 parte de 5.825 de la alimentación de uranio surgió como producto. Gran parte del resto quedó esparcido sobre el equipo en el proceso. Los intensos esfuerzos de recuperación ayudaron a aumentar la producción al 10% de la alimentación de uranio-235 en enero de 1945. En febrero, los hipódromos Alpha comenzaron a recibir alimentación ligeramente enriquecida (1,4%) de la nueva planta de difusión térmica S-50, y al mes siguiente recibieron alimentación mejorada. (5%) alimentación procedente de la planta de difusión gaseosa K-25. En agosto, el K-25 estaba produciendo uranio lo suficientemente enriquecido como para alimentar directamente las vías Beta. [153]
El método de separación de isótopos más prometedor, pero también el más desafiante, fue la difusión gaseosa. La ley de Graham establece que la velocidad de efusión de un gas es inversamente proporcional a la raíz cuadrada de su masa molecular , por lo que en una caja que contiene una membrana semipermeable y una mezcla de dos gases, las moléculas más ligeras saldrán del recipiente más rápidamente que las moléculas más pesadas. La idea era que dichas cajas pudieran formar una cascada de bombas y membranas, y que cada etapa sucesiva contuviera una mezcla ligeramente más enriquecida. La investigación sobre el proceso fue llevada a cabo en la Universidad de Columbia por un grupo que incluía a Harold Urey, Karl P. Cohen y John R. Dunning . [154]
En noviembre de 1942, el Comité de Política Militar aprobó la construcción de una planta de difusión gaseosa de 600 etapas. [155] El 14 de diciembre, MW Kellogg aceptó una oferta para construir la planta, que recibió el nombre en código K-25. Para el proyecto se creó una entidad corporativa separada llamada Kellex. [156] El proceso enfrentó dificultades técnicas formidables. Como no se pudo encontrar ningún sustituto, se había utilizado hexafluoruro de uranio, un gas altamente corrosivo, y los motores y las bombas debían estar herméticos al vacío y encerrados en gas inerte. El mayor problema fue el diseño de la barrera, que tenía que ser fuerte, porosa y resistente a la corrosión. Edward Adler y Edward Norris crearon una barrera de malla a partir de níquel galvanizado. En Columbia se construyó una planta piloto de seis etapas para probar el proceso, pero el prototipo resultó ser demasiado frágil. Kellex, Bell Telephone Laboratories y Bakelite Corporation desarrollaron una barrera rival a partir de níquel en polvo . En enero de 1944, Groves ordenó la producción de la barrera Kellex. [157] [158]
El diseño de Kellex para el K-25 requería una estructura en forma de U de cuatro pisos y 0,5 millas (0,80 km) de largo que contenía 54 edificios contiguos. Estos se dividieron en nueve secciones que contenían células de seis etapas. Un grupo de inspección comenzó la construcción marcando el sitio de 500 acres (2,0 km 2 ) en mayo de 1943. Los trabajos en el edificio principal comenzaron en octubre de 1943 y la planta piloto de seis etapas estuvo lista para funcionar el 17 de abril de 1944. En 1945 Groves canceló las etapas superiores y ordenó a Kellex que diseñara y construyera una unidad de alimentación lateral de 540 etapas, que se conoció como K-27. Kellex transfirió la última unidad al contratista operativo, Union Carbide and Carbon, el 11 de septiembre de 1945. El coste total, incluida la planta K-27 terminada después de la guerra, ascendió a 480 millones de dólares. [159]
La planta de producción comenzó a funcionar en febrero de 1945 y, a medida que se ponía en funcionamiento cascada tras cascada, la calidad del producto aumentó. En abril de 1945, el K-25 había alcanzado un enriquecimiento del 1,1% y la producción de la planta de difusión térmica S-50 comenzó a utilizarse como alimentación. Algunos productos producidos el mes siguiente alcanzaron un enriquecimiento cercano al 7%. En agosto entró en operación la última de las 2.892 etapas. K-25 y K-27 alcanzaron su máximo potencial a principios del período de posguerra, cuando eclipsaron a las demás plantas de producción y se convirtieron en prototipos de una nueva generación de plantas. [160]
El proceso de difusión térmica se basó en la teoría de Sydney Chapman y David Enskog , que explicaba que cuando un gas mixto pasa por un gradiente de temperatura, el más pesado tiende a concentrarse en el extremo frío y el más ligero en el extremo cálido. [161] Fue desarrollado por científicos de la Marina de los EE. UU., pero no fue una de las tecnologías de enriquecimiento seleccionadas inicialmente para su uso en el Proyecto Manhattan. Esto se debió principalmente a dudas sobre su viabilidad técnica, pero también influyó la rivalidad entre servicios entre el ejército y la marina. [162] El Laboratorio de Investigación Naval continuó la investigación bajo la dirección de Philip Abelson, pero hubo poco contacto con el Proyecto Manhattan hasta abril de 1944, cuando el capitán William S. Parsons , el oficial naval a cargo del desarrollo de artillería en Los Alamos, trajo noticias a Oppenheimer. de fomentar avances en materia de difusión térmica. Oppenheimer informó a Groves, quien aprobó la construcción de una planta térmica el 24 de junio de 1944. [163]
Groves contrató a HK Ferguson Company de Cleveland , Ohio, para construir la planta de difusión térmica, que fue designada S-50. [164] Los planes requerían la instalación de 2142 columnas de difusión de 48 pies de altura (15 m) dispuestas en 21 bastidores. Dentro de cada columna había tres tubos concéntricos. El vapor, obtenido de la cercana central eléctrica K-25 a una presión de 100 libras por pulgada cuadrada (690 kPa) y una temperatura de 545 °F (285 °C), fluyó hacia abajo a través del tubo de níquel más interno de 1,25 pulgadas (32 mm). mientras que agua a 68 °C (155 °F) fluía hacia arriba a través del tubo de hierro más externo. El hexafluoruro de uranio fluyó por el tubo de cobre del medio y se produjo la separación isotópica del uranio entre los tubos de níquel y cobre. [165] Los trabajos comenzaron el 9 de julio de 1944 y el S-50 comenzó a funcionar parcialmente en septiembre. Las fugas limitaron la producción y forzaron paradas durante los meses siguientes, pero en junio de 1945 la planta S-50 produjo 12,730 libras (5,770 kg) de producto ligeramente enriquecido. [166]
En marzo de 1945, los 21 bastidores de producción estaban en funcionamiento. Inicialmente, la producción del S-50 se introducía en el Y-12, pero a partir de marzo de 1945 los tres procesos de enriquecimiento se ejecutaron en serie. La primera etapa fue el S-50, que enriqueció uranio del 0,71% al 0,89% de uranio-235. Luego se alimentó al proceso de difusión gaseosa en la planta K-25, que produjo un producto enriquecido hasta aproximadamente el 23%. A su vez, esto se introdujo en el Y-12, [167] que lo incrementó a aproximadamente el 89%, suficiente para su uso en armas nucleares. Alrededor de 50 kilogramos (110 libras) de uranio enriquecido al 89% se entregaron a Los Álamos en julio de 1945. Los 50 kg completos, junto con algunos enriquecidos al 50%, con un promedio de enriquecimiento de aproximadamente el 85%, se utilizaron en el primer Little Boy. bomba. [168]
La segunda línea de desarrollo seguida por el Proyecto Manhattan utilizó plutonio. Aunque en la naturaleza existen pequeñas cantidades de plutonio, la mejor forma de obtener grandes cantidades es mediante un reactor. El uranio natural es bombardeado por neutrones y transmutado en uranio-239 , que se desintegra rápidamente, primero en neptunio-239 y luego en plutonio-239 . [169] Como sólo se transformará una pequeña cantidad, el plutonio debe separarse químicamente del uranio restante, de cualquier impureza inicial y de los productos de fisión . [169]
En marzo de 1943, DuPont inició la construcción de una planta de plutonio en un terreno de 112 acres (0,5 km2 ) en Oak Ridge. Pensada como una planta piloto para las instalaciones de producción más grandes en Hanford, incluía el reactor de grafito X-10 refrigerado por aire , una planta de separación química e instalaciones de apoyo. Debido a la decisión posterior de construir reactores refrigerados por agua en Hanford, sólo la planta de separación química funcionó como verdadero piloto. [170] El reactor de grafito X-10 consistía en un enorme bloque de grafito, de 24 pies (7,3 m) por lado, que pesaba alrededor de 1.500 toneladas cortas (1.400 t), rodeado por 7 pies (2,1 m) de hormigón de alta densidad como un escudo contra la radiación. [170]
Las mayores dificultades se encontraron con las pastillas de uranio producidas por Mallinckrodt y los hidruros metálicos. Estos tuvieron que estar recubiertos de aluminio para evitar la corrosión y el escape de productos de fisión al sistema de refrigeración. Grasselli Chemical Company intentó desarrollar un proceso de inmersión en caliente sin éxito. Alcoa intentó enlatar y desarrolló un nuevo proceso para soldadura sin fundente; El 97% de las latas pasaron una prueba de vacío estándar, pero las pruebas de alta temperatura indicaron una tasa de falla de más del 50%. No obstante, la producción comenzó en junio de 1943. El Laboratorio Metalúrgico finalmente desarrolló una técnica de soldadura mejorada con la ayuda de General Electric , que se incorporó al proceso de producción en octubre de 1943. [171]
El reactor de grafito X-10 entró en estado crítico el 4 de noviembre de 1943 con aproximadamente 30 toneladas cortas (27 t) de uranio. Una semana más tarde, la carga se incrementó a 36 toneladas cortas (33 t), elevando su generación de energía a 500 kW, y a finales de mes se crearon los primeros 500 mg de plutonio. [172] Las modificaciones graduales aumentaron la potencia a 4.000 kW en julio de 1944. El X-10 funcionó como planta de producción hasta enero de 1945, cuando fue entregado a la investigación. [173]
Aunque se eligió un diseño refrigerado por aire para el reactor de Oak Ridge para facilitar la construcción rápida, esto no resultó práctico para los reactores de producción mucho más grandes. Los diseños iniciales del Laboratorio Metalúrgico y DuPont utilizaban helio para la refrigeración, antes de determinar que un reactor refrigerado por agua era más sencillo, más barato y más rápido de construir. [174] El diseño no estuvo disponible hasta el 4 de octubre de 1943; Mientras tanto, Matthias se concentró en mejorar el sitio de Hanford mediante la construcción de alojamientos, la mejora de las carreteras, la construcción de una línea de cambio de ferrocarril y la mejora de las líneas de electricidad, agua y teléfono. [175]
Al igual que en Oak Ridge, la mayor dificultad se encontró al enlatar las balas de uranio, que comenzaron en Hanford en marzo de 1944. Se decaparon para eliminar la suciedad y las impurezas, se sumergieron en bronce fundido, estaño y una aleación de aluminio y silicio y se enlataron utilizando prensas hidráulicas. , y luego se tapa mediante soldadura por arco bajo una atmósfera de argón. Finalmente, fueron probados para detectar agujeros o soldaduras defectuosas. Desafortunadamente, la mayoría de las babosas enlatadas inicialmente no pasaron las pruebas, lo que resultó en una producción de solo un puñado por día. Pero se lograron avances constantes y en junio de 1944 la producción aumentó hasta el punto en que parecía que había suficientes balas enlatadas disponibles para poner en marcha el Reactor B según lo previsto en agosto de 1944. [176]
El trabajo en el Reactor B, el primero de los seis reactores de 250 MW planificados, comenzó el 10 de octubre de 1943. [177] Los complejos de reactores recibieron designaciones de letras de la A a la F, y los sitios B, D y F se desarrollaron primero, ya que esto maximizaba la distancia entre los reactores. Fueron los únicos construidos durante el Proyecto Manhattan. [178] Se utilizaron unas 390 toneladas cortas (350 t) de acero, 17.400 yardas cúbicas (13.300 m 3 ) de hormigón, 50.000 bloques de hormigón y 71.000 ladrillos de hormigón para construir el edificio de 120 pies (37 m) de altura.
La construcción del reactor comenzó en febrero de 1944. [179] Observado por Compton, Matthias, Crawford Greenewalt de DuPont , Leona Woods y Fermi, quienes insertaron la primera bala, el reactor se encendió a partir del 13 de septiembre de 1944. Durante los días siguientes , se cargaron 838 tubos y el reactor entró en estado crítico. Poco después de la medianoche del 27 de septiembre, los operadores comenzaron a retirar las barras de control para iniciar la producción. Al principio todo parecía ir bien, pero alrededor de las 03:00 el nivel de potencia empezó a bajar y a las 06:30 el reactor se había apagado por completo. Se investigó el agua de refrigeración para ver si había fugas o contaminación. Al día siguiente, el reactor se puso en marcha de nuevo, pero se apagó una vez más. [180] [181]
Fermi se puso en contacto con Chien-Shiung Wu , quien identificó la causa del problema como envenenamiento por neutrones del xenón-135 , que tiene una vida media de 9,2 horas. [182] Fermi, Woods, Donald J. Hughes y John Archibald Wheeler luego calcularon la sección transversal nuclear del xenón-135, que resultó ser 30.000 veces la del uranio. [183] El ingeniero de DuPont, George Graves, se había desviado del diseño original del Laboratorio Metalúrgico en el que el reactor tenía 1.500 tubos dispuestos en un círculo, y había agregado 504 tubos adicionales para rellenar las esquinas. Inicialmente, los científicos habían considerado que esta ingeniería excesiva era una pérdida de tiempo y dinero, pero Fermi se dio cuenta de que, al cargar los 2.004 tubos, el reactor podría alcanzar el nivel de potencia requerido y producir plutonio de manera eficiente. [184] El reactor D se puso en marcha el 17 de diciembre de 1944 y el reactor F el 25 de febrero de 1945. [185]
Mientras tanto, los químicos consideraron el problema de cómo separar el plutonio del uranio cuando se desconocían sus propiedades químicas. Trabajando con las diminutas cantidades de plutonio disponibles en el Laboratorio Metalúrgico en 1942, un equipo dirigido por Charles M. Cooper desarrolló un proceso de fluoruro de lantano que fue elegido para la planta piloto de separación. Posteriormente, Seaborg y Stanly G. Thomson desarrollaron un segundo proceso de separación, el proceso de fosfato de bismuto . [186] Greenewalt favoreció el proceso de fosfato de bismuto debido a la naturaleza corrosiva del fluoruro de lantano, y fue seleccionado para las plantas de separación de Hanford. [187] Una vez que X-10 comenzó a producir plutonio, la planta piloto de separación se puso a prueba. El primer lote se procesó con una eficiencia del 40%, pero en los meses siguientes la eficiencia se elevó al 90%. [173]
En Hanford, inicialmente se dio máxima prioridad a las instalaciones en el área 300. Contenía edificios para probar materiales, preparar uranio y ensamblar y calibrar instrumentación. Uno de los edificios albergaba el equipo de envasado de las balas de uranio, mientras que otro contenía un pequeño reactor de prueba. A pesar de la alta prioridad que se le asignó, el trabajo en el área 300 se retrasó debido a la naturaleza única y compleja de las instalaciones del área 300 y a la escasez de mano de obra y materiales en tiempos de guerra. [188]
Los primeros planes preveían la construcción de dos plantas de separación en cada una de las áreas conocidas como 200-West y 200-East. Posteriormente, esto se redujo a dos, las plantas T y U, en 200-West y una, la planta B, en 200-East. [189] Cada planta de separación constaba de cuatro edificios: un edificio de celdas de proceso o "cañón" (conocido como 221), un edificio de concentración (224), un edificio de purificación (231) y un almacén de revistas (213). Los cañones tenían cada uno 800 pies (240 m) de largo y 65 pies (20 m) de ancho. Cada uno constaba de cuarenta celdas de 17,7 por 13 por 20 pies (5,4 por 4,0 por 6,1 m). [190]
El trabajo comenzó en 221-T y 221-U en enero de 1944, el primero se completó en septiembre y el segundo en diciembre. En marzo de 1945 se construyó la construcción 221-B. Debido a la alta radiactividad, los trabajos en las plantas de separación tuvieron que realizarse por control remoto mediante circuito cerrado de televisión, algo inaudito en 1943. El mantenimiento se realizó con la ayuda de de un puente grúa y herramientas especialmente diseñadas. Los 224 edificios eran más pequeños porque tenían menos material que procesar y era menos radiactivo. Los edificios 224-T y 224-U se completaron el 8 de octubre de 1944, y el 224-B siguió el 10 de febrero de 1945. Los métodos de purificación que finalmente se utilizaron en 231-W aún se desconocían cuando comenzó la construcción el 8 de abril de 1944, pero los La planta estaba completa y los métodos fueron seleccionados a finales de año. [191] El 5 de febrero de 1945, Matthias entregó personalmente el primer envío de 80 g de nitrato de plutonio con una pureza del 95% a un mensajero de Los Álamos en Los Ángeles. [185]
En 1943, los esfuerzos de desarrollo se dirigieron a un arma de fisión con plutonio tipo pistola llamada Thin Man . La investigación inicial sobre las propiedades del plutonio se realizó utilizando plutonio-239 generado por un ciclotrón, que era extremadamente puro pero sólo podía crearse en cantidades muy pequeñas. Los Álamos recibió la primera muestra de plutonio del reactor Clinton X-10 en abril de 1944 y a los pocos días Emilio Segrè descubrió un problema: el plutonio generado en el reactor tenía una mayor concentración de plutonio-240, lo que resultaba en una fisión espontánea hasta cinco veces mayor. tasa de plutonio ciclotrón. [192] Esto lo hizo inadecuado para su uso en un arma tipo pistola, ya que el plutonio-240 iniciaría la reacción en cadena demasiado pronto, provocando una predetonación que dispersaría la masa crítica después de que una cantidad mínima de plutonio se hubiera fisionado (un fracaso ). . Se sugirió un cañón de mayor velocidad, pero no resultó práctico. También se consideró y rechazó la posibilidad de separar los isótopos, ya que el plutonio-240 es aún más difícil de separar del plutonio-239 que el uranio-235 del uranio-238, e intentarlo "pospondría el uso del arma indefinidamente". [193]
El trabajo sobre un método alternativo de diseño de bombas, conocido como implosión, había comenzado anteriormente bajo la dirección del físico Seth Neddermeyer . La implosión utilizó explosivos para aplastar una esfera subcrítica de material fisionable en una forma más pequeña y densa. La masa crítica se reúne en mucho menos tiempo que con el método de pistola. Cuando los átomos fisionables están más juntos, la tasa de captura de neutrones aumenta, [194] por lo que también se hace un uso más eficiente del material fisionable. [195] Las investigaciones de Neddermeyer de 1943 y principios de 1944 fueron prometedoras, pero también dejaron claro que un arma de implosión era más compleja que el diseño del tipo de arma desde una perspectiva tanto teórica como de ingeniería. [196] En septiembre de 1943, John von Neumann , que tenía experiencia con cargas conformadas , propuso utilizar una configuración esférica en lugar de la cilíndrica en la que estaba trabajando Neddermeyer. [197]
Un esfuerzo acelerado en el diseño de implosión, cuyo nombre en código es Fat Man , comenzó en agosto de 1944 cuando Oppenheimer implementó una amplia reorganización del laboratorio de Los Álamos para centrarse en la implosión. [198] Se crearon dos nuevos grupos en Los Alamos para desarrollar el arma de implosión, la División X (para explosivos) encabezada por el experto en explosivos George Kistiakowsky y la División G (para dispositivos) bajo Robert Bacher. [199] [200] El nuevo diseño presentaba lentes explosivas que enfocaban la implosión en una forma esférica. [201] El diseño de lentes resultó ser lento, difícil y frustrante. [201] Se probaron varios explosivos antes de decidirse por la composición B y el baratol . [202] El diseño final se parecía a un balón de fútbol, con 20 lentes hexagonales y 12 pentagonales, cada una de las cuales pesaba alrededor de 80 libras (36 kg). Conseguir la detonación correcta requería detonadores eléctricos rápidos, confiables y seguros , de los cuales había dos para cada lente para mayor confiabilidad. [203] Utilizaron detonadores de alambre de puente explosivo , un nuevo invento desarrollado en Los Álamos por un grupo liderado por Luis Álvarez . [204]
Para estudiar el comportamiento de las ondas de choque convergentes , Robert Serber ideó el experimento RaLa , que utilizó el radioisótopo de vida corta lantano-140 , una potente fuente de radiación gamma . La fuente de rayos gamma se colocó en el centro de una esfera metálica rodeada por lentes explosivas, que a su vez se encontraban en su interior en una cámara de ionización . Esto permitió tomar una película de rayos X de la implosión. Las lentes se diseñaron principalmente utilizando esta serie de pruebas. [205] En su historia del proyecto de Los Álamos, David Hawkins escribió: "RaLa se convirtió en el experimento individual más importante que afectó al diseño final de la bomba". [206]
Dentro de los explosivos había un empujador de aluminio, que proporcionaba una transición suave del explosivo de densidad relativamente baja a la siguiente capa, la manipulación de uranio natural. Su tarea principal era mantener unida la masa crítica el mayor tiempo posible, pero también reflejaría neutrones hacia el núcleo y parte de su uranio se fisionaría. Para evitar la predetonación por un neutrón externo, el pisón se recubrió con una fina capa de boro que absorbe neutrones. [203] Se desarrolló un iniciador de neutrones modulado con polonio-berilio , conocido como "erizo", [207] para iniciar la reacción en cadena precisamente en el momento adecuado. [208] Este trabajo sobre la química y metalurgia del polonio radiactivo fue dirigido por Charles Allen Thomas de la Compañía Monsanto y llegó a ser conocido como el Proyecto Dayton . [209] Las pruebas requirieron hasta 500 curios por mes de polonio, que Monsanto pudo entregar. [210] Todo el conjunto estaba encerrado en una carcasa de bomba de duraluminio para protegerlo de balas y fuego antiaéreo. [203]
La tarea final de los metalúrgicos era determinar cómo fundir el plutonio en una esfera. Las dificultades se hicieron evidentes cuando los intentos de medir la densidad del plutonio dieron resultados inconsistentes. Al principio se sospechó de una contaminación, pero pronto se determinó que existían múltiples alótropos del plutonio . [211] La fase α frágil que existe a temperatura ambiente cambia a la fase β plástica a temperaturas más altas. Luego, la atención se centró en la fase δ, aún más maleable, que normalmente existe en el rango de 300 °C a 450 °C. Se descubrió que este era estable a temperatura ambiente cuando se aleaba con aluminio, pero el aluminio emite neutrones cuando se bombardea con partículas alfa , lo que agravaría el problema de preignición. Los metalúrgicos decidieron entonces utilizar una aleación de plutonio y galio , que estabilizaba la fase δ y podía prensarse en caliente hasta darle la forma esférica deseada. Como se descubrió que el plutonio se corroe fácilmente, la esfera se recubrió con níquel. [212]
El trabajo resultó peligroso. Al final de la guerra, la mitad de los químicos y metalúrgicos tuvieron que ser retirados de su trabajo con plutonio cuando se detectaron niveles inaceptablemente altos del elemento en su orina. [213] Un incendio menor en Los Álamos en enero de 1945 hizo temer que un incendio en el laboratorio de plutonio pudiera contaminar toda la ciudad, y Groves autorizó la construcción de una nueva instalación para la química y metalurgia del plutonio, que se conoció como DP. -sitio. [214] Los hemisferios para el primer pozo (o núcleo) de plutonio se produjeron y entregaron el 2 de julio de 1945. Siguieron tres hemisferios más el 23 de julio y se entregaron tres días después. [215]
A diferencia del Fat Man de plutonio, el arma Little Boy tipo pistola de uranio era sencilla, si no trivial, de diseñar. La responsabilidad general se asignó a la División de Artillería (O) de Parsons, y el diseño, desarrollo y trabajo técnico en Los Álamos se consolidaron bajo el grupo del teniente comandante Francis Birch . El diseño del tipo de arma ahora tenía que funcionar únicamente con uranio enriquecido, lo que permitió simplificar enormemente el diseño. Ya no se necesitaba un arma de alta velocidad y se sustituyó por un arma más sencilla. [216] [217]
Debido a la complejidad de un arma de implosión, se decidió que, a pesar del desperdicio de material fisionable, era necesaria una prueba nuclear a gran escala. Oppenheimer con nombre en código en "Trinity". [218] En marzo de 1944, la planificación de la prueba fue asignada a Kenneth Bainbridge , quien seleccionó el campo de bombardeo de Alamogordo para el sitio de prueba. [219] Se construyó un campamento base con cuarteles, almacenes, talleres, un almacén de explosivos y una comisaría. [220] El 7 de mayo de 1945 se llevó a cabo una explosión previa a la prueba para calibrar los instrumentos. Se erigió una plataforma de prueba de madera a 730 m (800 yardas) de la Zona Cero y se apiló con 100 toneladas cortas (91 t) de TNT enriquecidas con productos de fisión nuclear . [221] [222]
A Groves no le agradaba la perspectiva de explicar a un comité del Senado la pérdida de mil millones de dólares en plutonio, por lo que se construyó un recipiente de contención cilíndrico con el nombre en código "Jumbo" para recuperar el material activo en caso de falla. Se fabricó con un gran coste a partir de 214 toneladas cortas (194 t) de hierro y acero. [223] Sin embargo, cuando llegó, la confianza en el método de implosión era lo suficientemente alta y la disponibilidad de plutonio era suficiente, por lo que Oppenheimer decidió no usarlo. En cambio, se colocó encima de una torre de acero a 730 m (800 yardas) del arma como una medida aproximada del poder de la explosión. Jumbo sobrevivió, aunque su torre no, lo que aumenta la credibilidad de la creencia de que Jumbo habría contenido con éxito una explosión fallida . [224] [221]
Para la prueba real, el arma, apodada "el artilugio", fue izada a la cima de una torre de acero de 30 m (100 pies), ya que la detonación a esa altura daría una mejor indicación de cómo se comportaría el arma cuando se dejara caer desde un bombardero. La detonación en el aire maximizó la energía aplicada directamente al objetivo y generó menos lluvia radiactiva . El dispositivo fue ensamblado bajo la supervisión de Norris Bradbury en la cercana McDonald Ranch House el 13 de julio, y precariamente subido a la torre con un cabrestante al día siguiente. [225]
A las 05:30 del 16 de julio de 1945, el dispositivo explotó con una energía equivalente a unos 20 kilotones de TNT, dejando un cráter de Trinitita (vidrio radiactivo) en el desierto de 250 pies (76 m) de ancho. La onda de choque se sintió a más de 160 kilómetros (100 millas) de distancia y la nube en forma de hongo alcanzó los 12,1 kilómetros (7,5 millas) de altura. Se escuchó en lugares tan lejanos como El Paso, Texas , por lo que Groves publicó un artículo de portada sobre una explosión de un cargador de municiones en el campo de Alamogordo que involucraba proyectiles de gas. [226] [227]
Oppenheimer afirmó más tarde que, mientras presenciaba la explosión, pensó en un verso del libro sagrado hindú , el Bhagavad Gita (XI,12):
junto con el versículo (XI,32), que tradujo como "Ahora me he convertido en Muerte, destructora de mundos". [230] [231] [nota 6]
La prueba tuvo mucho más éxito de lo previsto; esto se envió inmediatamente por cable a Stimson, que entonces estaba en la Conferencia de Potsdam , y Groves preparó apresuradamente un informe más extenso enviado por correo. Truman se vio poderosa y positivamente afectado por la noticia. Stimson anotó en su diario que cuando lo compartió con Churchill, Churchill comentó: "Ahora sé lo que le pasó a Truman ayer. No podía entenderlo. Cuando llegó a la reunión después de haber leído este informe, era un hombre cambiado. ... Les dijo a los rusos dónde entraban y bajaban y, en general, mandó durante toda la reunión". [233]
En su apogeo, en junio de 1944, el Proyecto Manhattan empleaba a unos 129.000 trabajadores, de los cuales 84.500 eran trabajadores de la construcción, 40.500 eran operadores de plantas y 1.800 eran personal militar. A medida que la actividad de la construcción disminuyó, la fuerza laboral cayó a 100.000 un año después, pero el número de personal militar aumentó a 5.600. Conseguir el número necesario de trabajadores, especialmente trabajadores altamente calificados, en competencia con otros programas vitales en tiempos de guerra resultó muy difícil. [234] Debido a la alta rotación, más de 500.000 personas trabajaron en el proyecto. [235] En 1943, Groves obtuvo una prioridad temporal especial para la mano de obra de la War Manpower Commission . En marzo de 1944, tanto la Junta de Producción de Guerra como la Comisión de Mano de Obra de Guerra dieron al proyecto su máxima prioridad. [236] El director de la comisión de Kansas declaró que de abril a julio de 1944 se instó a todos los solicitantes calificados en el estado que visitaron una oficina del Servicio de Empleo de los Estados Unidos a trabajar en el sitio de Hanford. No se ofreció ningún otro puesto de trabajo hasta que el solicitante rechazó definitivamente la oferta. [237]
Tolman y Conant, en su papel de asesores científicos del proyecto, elaboraron una lista de científicos candidatos y los calificaron por científicos que ya trabajaban en el proyecto. Luego, Groves envió una carta personal al director de su universidad o empresa solicitando su liberación para realizar trabajos de guerra esenciales. [238]
Una fuente de personal calificado era el propio Ejército, en particular el Programa de Entrenamiento Especializado del Ejército . En 1943, el MED creó el Destacamento de Ingenieros Especiales (SED), con una dotación autorizada de 675 personas. Los técnicos y trabajadores calificados reclutados en el ejército fueron asignados al SED. Otra fuente fue el Cuerpo de Mujeres del Ejército (WAC). Inicialmente destinados a tareas administrativas que manipulaban material clasificado, los WAC pronto se utilizaron también para tareas técnicas y científicas. [239] El 1 de febrero de 1945, todo el personal militar asignado al MED, incluidos todos los destacamentos del SED, fue asignado a la Unidad de Servicio Técnico 9812, excepto en Los Álamos, donde el personal militar distinto del SED, incluidos los WAC y la Policía Militar, fue asignado asignado a la 4817a Unidad de Comando de Servicio. [240]
Stafford L. Warren , profesor asociado de Radiología en la Facultad de Medicina de la Universidad de Rochester , fue nombrado coronel del Cuerpo Médico del Ejército de los Estados Unidos y nombrado jefe de la Sección Médica del MED y asesor médico de Groves. La tarea inicial de Warren fue dotar de personal a los hospitales de Oak Ridge, Richland y Los Alamos. [241] La Sección Médica era responsable de la investigación médica, pero también de los programas de salud y seguridad del MED. Esto presentaba un enorme desafío, porque los trabajadores manipulaban una variedad de productos químicos tóxicos, usaban líquidos y gases peligrosos a altas presiones, trabajaban con altos voltajes y realizaban experimentos con explosivos, sin mencionar los peligros en gran medida desconocidos que presentan la radioactividad y el manejo de materiales fisionables. . [242] Sin embargo, en diciembre de 1945, el Consejo Nacional de Seguridad presentó al Proyecto Manhattan el Premio de Honor por Servicio Distinguido en Seguridad en reconocimiento a su historial de seguridad. Entre enero de 1943 y junio de 1945, hubo 62 muertes y 3.879 lesiones incapacitantes, aproximadamente un 62 por ciento menos que la tasa de la industria privada. [243]
El Proyecto Manhattan operó bajo un mandato de "secreto absoluto" de Roosevelt, lo que significa que la existencia misma del proyecto debía mantenerse en secreto. Esto resultó ser una tarea desalentadora dada la cantidad de conocimiento y especulación sobre la fisión nuclear que existía antes del Proyecto Manhattan, la enorme cantidad de personas involucradas y la escala de las instalaciones. [244] Groves adoptó una versión extrema de compartimentación (la política de necesidad de saber ):
Para mí, la compartimentación del conocimiento era el corazón mismo de la seguridad. Mi regla era simple y no podía ser mal interpretada: cada hombre debería saber todo lo que necesitaba saber para hacer su trabajo y nada más. El cumplimiento de esta regla no sólo proporcionó una medida adecuada de seguridad, sino que mejoró enormemente la eficiencia general al hacer que nuestra gente se apegara a su trabajo. Y dejó bastante claro a todos los interesados que el proyecto existía para producir un producto final específico, no para permitir a los individuos satisfacer su curiosidad y aumentar su conocimiento científico. [245]
Esto chocó con las normas de muchos de los científicos involucrados, quienes afirmaban que la ciencia no podía funcionar con éxito bajo tales requisitos. Los funcionarios del Proyecto Manhattan también tuvieron dificultades con periodistas, congresistas, funcionarios federales que no estaban "al tanto", residentes cercanos a sitios locales, jueces que adjudicaban reclamos de tierras y otras fuentes de especulación, entrometimiento y filtraciones, junto con preocupaciones sobre espionaje y sabotaje . Groves confió en el FBI y su propia unidad de inteligencia autónoma G-2 para investigar posibles violaciones de seguridad. Al final, durante la guerra se investigaron más de 1.500 casos de "charlas vagas". Incluso Harry Truman no fue informado sobre el proyecto mientras era vicepresidente, y sólo se enteró después de la muerte de Roosevelt. [244]
Debido a su relativo éxito en mantener la historia fuera de los periódicos, Byron Price , jefe de la Oficina de Censura , finalmente designó el Proyecto Manhattan como "el secreto mejor guardado de la guerra". [246] En 1945, Life estimó que antes de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki "probablemente no más de unas pocas docenas de hombres en todo el país conocían el significado completo del Proyecto Manhattan, y tal vez sólo otros mil eran conscientes de que el trabajo con átomos era necesario". involucrado." La revista escribió que los más de 100.000 empleados del proyecto "trabajaron como topos en la oscuridad". Advertidos de que revelar los secretos del proyecto se castigaba con 10 años de prisión o una multa de 10.000 dólares (equivalentes a 163.000 dólares en 2022), vigilaban "discos e interruptores mientras detrás de gruesos muros de hormigón se producían reacciones misteriosas" sin conocer el objetivo de sus trabajos. . [247] [248] [249]
En diciembre de 1945, el ejército estadounidense publicó un informe secreto en el que evaluaba el aparato de seguridad que rodeaba el Proyecto Manhattan. El informe afirma que el proyecto fue "protegido más drásticamente que cualquier otro desarrollo bélico altamente secreto". La infraestructura de seguridad circundante era tan vasta y completa que en los primeros días del proyecto en 1943, los investigadores examinaron a 400.000 empleados potenciales y 600 empresas en busca de posibles riesgos de seguridad. [250]
La censura voluntaria de la información atómica comenzó antes del Proyecto Manhattan. Después del inicio de la guerra europea en 1939, los científicos estadounidenses comenzaron a evitar publicar investigaciones relacionadas con el ejército, y en 1940 las revistas científicas comenzaron a pedir a la Academia Nacional de Ciencias que aprobara los artículos. William L. Laurence de The New York Times , que escribió un artículo sobre la fisión atómica en The Saturday Evening Post del 7 de septiembre de 1940, se enteró más tarde de que funcionarios del gobierno pidieron a los bibliotecarios de todo el país en 1943 que retiraran la edición. [251] Sin embargo, los soviéticos notaron el silencio. En abril de 1942, el físico nuclear Georgy Flyorov escribió a Josef Stalin sobre la ausencia de artículos sobre la fisión nuclear en las revistas estadounidenses; Esto resultó en que la Unión Soviética estableciera su propio proyecto de bomba atómica. [252]
El Proyecto Manhattan operó bajo estrictas medidas de seguridad para que su descubrimiento no indujera a las potencias del Eje, especialmente Alemania, a acelerar sus propios proyectos nucleares o emprender operaciones encubiertas contra el proyecto. [253] La Oficina de Censura dependió de la prensa para cumplir con un código de conducta voluntario que publicó, y el proyecto al principio evitó notificar a la oficina. A principios de 1943, los periódicos comenzaron a publicar informes sobre grandes construcciones en Tennessee y Washington, y la oficina comenzó a discutir con el proyecto cómo mantener el secreto. En junio pidió a los periódicos y a las emisoras que evitaran hablar de "rotura atómica, energía atómica, fisión atómica, división atómica o cualquiera de sus equivalentes". El uso con fines militares de radio o materiales radiactivos, agua pesada, equipos de descarga de alto voltaje, ciclotrones. " [254] [246]
La perspectiva de sabotaje siempre estuvo presente y, a veces, se sospechaba cuando había fallas en los equipos. Si bien hubo algunos problemas que se cree que fueron el resultado de empleados descuidados o descontentos, no hubo casos confirmados de sabotaje instigado por el Eje. [255] Sin embargo, el 10 de marzo de 1945, un globo incendiario japonés chocó contra una línea eléctrica y la sobretensión resultante provocó que los tres reactores de Hanford se cerraran temporalmente. [256] Con tanta gente involucrada, la seguridad era difícil. Se formó un destacamento especial del Cuerpo de Contrainteligencia para encargarse de las cuestiones de seguridad del proyecto. [257] En 1943, estaba claro que la Unión Soviética estaba intentando penetrar el proyecto. El teniente coronel Boris T. Pash , jefe de la rama de contrainteligencia del Comando de Defensa Occidental , investigó presuntos espionaje soviético en el Laboratorio de Radiación de Berkeley. Oppenheimer informó a Pash que un colega profesor en Berkeley, Haakon Chevalier , se había acercado a él para proponerle pasar información a la Unión Soviética. [258]
El espía soviético de mayor éxito fue Klaus Fuchs , un físico y miembro de la misión británica que estuvo íntimamente involucrado en el trabajo en Los Álamos sobre el diseño de la bomba de implosión. [259] Sus actividades de espionaje no fueron identificadas hasta 1950, como resultado del proyecto Venona . La revelación de sus actividades de espionaje dañó la cooperación nuclear de Estados Unidos con Gran Bretaña y Canadá, [260] y posteriormente se descubrieron otros casos de espionaje, lo que llevó al arresto de Harry Gold , David Greenglass , y Julius y Ethel Rosenberg . [261] Otros espías como George Koval y Theodore Hall permanecieron desconocidos durante décadas. [262] El valor del espionaje es difícil de cuantificar, ya que la principal limitación del proyecto de la bomba atómica soviética fue su escasez de mineral de uranio. Puede haber ahorrado a los soviéticos al menos uno o dos años en el desarrollo de su propia bomba, [263] aunque algunos historiadores han argumentado que los soviéticos dedicaron tanto tiempo a examinar y duplicar la información como se habrían ahorrado si hubieran confiado en ella. [264]
Además de desarrollar la bomba atómica, el Proyecto Manhattan se encargó de recopilar información de inteligencia sobre el proyecto de energía nuclear alemán . Se creía que el programa de armas nucleares japonés no estaba muy avanzado porque Japón tenía poco acceso al mineral de uranio, pero inicialmente se temió que Alemania estuviera muy cerca de desarrollar sus propias armas. A instancias del Proyecto Manhattan, se llevó a cabo una campaña de bombardeos y sabotaje contra plantas de agua pesada en la Noruega ocupada por los alemanes. [265] Se creó una pequeña misión, compuesta conjuntamente por la Oficina de Inteligencia Naval , OSRD, el Proyecto Manhattan y la Inteligencia del Ejército (G-2), para investigar los desarrollos científicos del enemigo. No se limitó a los que implicaban armas nucleares. [266] El Jefe de Inteligencia del Ejército, el general de división George V. Strong , nombró a Boris Pash para comandar la unidad, [267] que recibió el nombre en código "Alsos" (en griego, "arboleda"). [268]
La Misión Alsos a Italia interrogó al personal del laboratorio de física de la Universidad de Roma tras la captura de la ciudad en junio de 1944. [269] Mientras tanto, Pash formó una misión Alsos británica y estadounidense combinada en Londres bajo el mando del Capitán Horace K. Calvert para participar en la Operación Overlord . [270] Groves consideró que el riesgo de que los alemanes intentaran interrumpir el desembarco de Normandía con venenos radiactivos era suficiente para advertir al general Dwight D. Eisenhower y enviar a un oficial para informar a su jefe de personal, el teniente general Walter Bedell Smith . [271] Bajo el nombre en clave Operación Peppermint , se preparó equipo especial y se capacitó a los equipos del Servicio de Guerra Química en su uso. [272]
Siguiendo la estela del avance de los ejércitos aliados, Pash y Calvert entrevistaron a Frédéric Joliot-Curie sobre las actividades de los científicos alemanes. Hablaron con funcionarios de la Union Minière du Haut Katanga sobre los envíos de uranio a Alemania. Localizaron 68 toneladas de mineral en Bélgica y 30 toneladas en Francia. El interrogatorio de los prisioneros alemanes indicó que se estaban procesando uranio y torio en Oranienburg , por lo que Groves dispuso que fuera bombardeado el 15 de marzo de 1945. [273] Un equipo de Alsos fue a Stassfurt en la zona de ocupación soviética y recuperó 11 toneladas de mineral de WIFO . [274] En abril de 1945, Pash, al mando de una fuerza compuesta conocida como T-Force, llevó a cabo la Operación Harborage , un barrido detrás de las líneas enemigas de Hechingen , Bisingen y Haigerloch , el corazón del esfuerzo nuclear alemán. T-Force capturó laboratorios, documentos, equipos y suministros nucleares, incluida agua pesada y 1,5 toneladas de uranio metálico. [275] [276]
Los equipos de Alsos reunieron a científicos alemanes, entre ellos Kurt Diebner , Otto Hahn , Walther Gerlach , Werner Heisenberg y Carl Friedrich von Weizsäcker . Los llevaron a Inglaterra y los internaron en Farm Hall , una casa con micrófonos ocultos en Godmanchester . Después de que las bombas fueron detonadas en Japón, los alemanes se vieron obligados a afrontar el hecho de que los aliados habían hecho lo que ellos no pudieron. [277]
El único avión aliado capaz de transportar el Thin Man de 5,2 m de largo o el Fat Man de 150 cm de ancho era el británico Avro Lancaster , pero utilizar un avión británico habría causado dificultades de mantenimiento. Groves esperaba que el Boeing B-29 Superfortress estadounidense pudiera modificarse para llevar un Thin Man uniendo sus dos bahías de bombas . [278] Esto se volvió innecesario después de que Thin Man fuera abandonado, ya que un Little Boy era lo suficientemente bajo como para caber en una bahía de bombas B-29, [217] pero aún se requerían modificaciones. El Comando de Material de las Fuerzas Aéreas del Ejército en Wright Field , Ohio, inició Silverplate , el nombre en clave para la modificación del B-29, en noviembre de 1943. Se llevaron a cabo lanzamientos de prueba en el Campo Aéreo del Ejército de Muroc y en la Estación de Pruebas de Artillería Naval en California con Thin Bombas calabaza Man y Fat Man para probar sus características balísticas, de espoleta y de estabilidad. [279]
El 509.º Grupo Compuesto fue activado el 17 de diciembre de 1944 en Wendover Army Air Field , Utah, bajo el mando del coronel Paul W. Tibbets . Su 393º Escuadrón de Bombardeo , equipado con Silverplate B-29, practicó vuelos de larga distancia sobre el agua y arrojó bombas de calabaza. [280] Se formó una unidad especial conocida como Proyecto Alberta en Los Álamos bajo el mando de Parsons para ayudar en la preparación y entrega de las bombas. [280] El 509.º Grupo Compuesto se desplegó en North Field en Tinian en julio de 1945. [281] La mayoría de los componentes del Little Boy salieron de San Francisco en el crucero USS Indianapolis el 16 de julio y llegaron a Tinian el 26 de julio. Los componentes restantes, que incluían seis anillos de uranio altamente enriquecido, fueron entregados por tres Douglas C-54 Skymasters del 320º Escuadrón de Transporte de Tropas del Grupo 509. [282] Dos conjuntos de Fat Man viajaron a Tinian en 509th Composite Group B-29 especialmente modificados, y el primer núcleo de plutonio fue en un C-54 especial. [283]
A finales de diciembre de 1944, preocupado por las grandes pérdidas ocurridas en la Batalla de las Ardenas , Roosevelt instruyó a Groves y Stimson que si las bombas atómicas estaban listas antes de que terminara la guerra con Alemania, deberían estar listos para lanzarlas sobre Alemania, pero Se consideró que Japón era el país más probable. [284] A finales de abril de 1945, se estableció un comité de objetivos para determinar qué ciudades deberían ser objetivos, y recomendó Kokura , Hiroshima , Niigata y Kioto . Stimson intervino y anunció que sería él quien tomaría la decisión sobre el objetivo y que no autorizaría el bombardeo de Kioto por su importancia histórica y religiosa. [285] Nagasaki fue finalmente sustituida. [286] En mayo de 1945, se creó el Comité Interino para asesorar sobre el uso de la energía nuclear en tiempos de guerra y posguerra. El Comité Interino, a su vez, estableció un panel científico formado por Arthur Compton, Fermi, Lawrence y Oppenheimer; El panel científico ofreció su opinión no sólo sobre los probables efectos físicos de una bomba atómica, sino también sobre su probable impacto militar y político. En una reunión celebrada el 1 de junio, el Comité Interino resolvió que "la bomba debería usarse contra Japón lo antes posible; que debería usarse en una planta de guerra rodeada de hogares de trabajadores; y que debería usarse sin previo aviso". [287] [288]
En la Conferencia de Potsdam, en Alemania, el presidente Harry S. Truman dijo a Stalin, líder de la Unión Soviética , que Estados Unidos tenía "una nueva arma de fuerza destructiva inusual", sin dar ningún detalle. Como no mostró "ningún interés especial", Truman asumió erróneamente que Stalin no entendía. En realidad, los espías soviéticos habían mantenido a Stalin informado sobre el trabajo y la prueba planeada. [289] [290] [291]
Marshall y Stimson aprobaron el 25 de julio una orden de huelga del general Thomas T. Handy al general Carl Spaatz . Ordenó que se utilizara la "primera bomba especial" "aproximadamente después del 3 de agosto de 1945". Indicó que "se lanzarán bombas adicionales sobre los objetivos mencionados tan pronto como el personal del proyecto las tenga listas". [292]
El 6 de agosto de 1945, el Enola Gay , un Boeing B-29 Superfortress del 393d Bombardment Squadron, pilotado por Tibbets, despegó de North Field con un Little Boy en su bahía de bombas. Hiroshima, cuartel general del 2.º Ejército General y de la Quinta División y puerto de embarque, era el objetivo principal, con Kokura y Nagasaki como alternativas. Parsons, el armador a cargo de la misión, completó el montaje de la bomba en el aire para minimizar los riesgos de una explosión nuclear en caso de estrellarse durante el despegue. [293] La bomba detonó a una altitud de 1.750 pies (530 m) con una explosión que luego se estimó en el equivalente a 13 kilotones de TNT. [294] Un área de aproximadamente 4,7 millas cuadradas (12 km 2 ) fue destruida. Los funcionarios japoneses determinaron que el 69% de los edificios de Hiroshima fueron destruidos y otro 6-7% dañados. Las primeras estimaciones indicaron que 66.000 personas murieron y 69.000 resultaron heridas; Reestimaciones posteriores que incluyeron personas ignoradas por métodos anteriores, como trabajadores esclavos coreanos y soldados adicionales, concluyeron que podría haber habido 140.000 muertos por el ataque en diciembre de 1945. [295] [296] [297] [298]
En la mañana del 9 de agosto de 1945, el Bockscar , un segundo B-29 pilotado por el comandante del 393º Escuadrón de Bombardeo, el mayor Charles W. Sweeney , despegó con un Fat Man a bordo. Esta vez, Ashworth sirvió como armador y Kokura era el objetivo principal. Cuando llegaron a Kokura, encontraron que la capa de nubes había oscurecido la ciudad, prohibiendo el ataque visual requerido por las órdenes. Después de tres carreras y con el combustible escaseando, se dirigieron al objetivo secundario, Nagasaki. Ashworth decidió que se utilizaría una aproximación por radar si el objetivo estaba oscurecido, pero una ruptura de último minuto en las nubes sobre Nagasaki permitió una aproximación visual según lo ordenado. El Fat Man fue lanzado sobre el valle industrial de la ciudad a medio camino entre Mitsubishi Steel and Arms Works en el sur y Mitsubishi-Urakami Ordnance Works en el norte. La explosión resultante tuvo una potencia equivalente a 21 kilotones de TNT, aproximadamente la misma que la explosión del Trinity, pero se limitó al valle de Urakami , y una parte importante de la ciudad, incluido el centro, quedó protegida por las colinas intermedias. Aproximadamente el 44% de la ciudad quedó destruida y las estimaciones de víctimas oscilan entre 40.000 y 80.000 personas muertas y al menos 60.000 heridas. [299] En total, se estima que entre 35.000 y 40.000 personas murieron y 60.000 resultaron heridas. [300] [301] [295]
Groves esperaba tener otra bomba atómica lista para su uso el 19 de agosto, tres más en septiembre y otras tres en octubre. [302] Se prepararon dos asambleas más de Fat Man y se programó que salieran de Kirtland Field hacia Tinian los días 11 y 14 de agosto. [301] En Los Álamos, los técnicos trabajaron 24 horas seguidas para fundir otro núcleo de plutonio . [303] Aunque fundido, todavía era necesario prensarlo y recubrirlo, lo que llevaría hasta el 16 de agosto. [304] Por lo tanto, podría haber estado listo para su uso el 19 de agosto.
El 10 de agosto, se informó a Truman que se estaba preparando otra bomba. Ordenó que no se pudieran utilizar bombas atómicas adicionales sin su autorización expresa. Henry A. Wallace , el Secretario de Comercio , escribió en su diario que Truman anunció en una reunión de gabinete que había dado la orden de detener los bombardeos atómicos: "Dijo que la idea de aniquilar a otras 100.000 personas era demasiado horrible. No lo hizo". No me gusta la idea de matar, como él dijo, 'a todos esos niños'". [305] Groves suspendió el envío del tercer núcleo el 13 de agosto. [306]
El 11 de agosto, Groves llamó a Warren con órdenes de organizar un equipo de investigación para informar sobre los daños y la radiactividad en Hiroshima y Nagasaki tan pronto como terminara la guerra. Un grupo equipado con contadores Geiger portátiles llegó a Hiroshima el 8 de septiembre encabezado por Farrell y Warren, con el contraalmirante japonés Masao Tsuzuki, que actuó como traductor. Permanecieron en Hiroshima hasta el 14 de septiembre y luego inspeccionaron Nagasaki del 19 de septiembre al 8 de octubre. [307] Esta y otras misiones científicas a Japón proporcionaron datos valiosos sobre los efectos de la bomba atómica y llevaron a la creación de la Comisión de Víctimas de la Bomba Atómica . [308]
Anticipándose a los bombardeos, Groves había encargado al físico Henry DeWolf Smyth que preparara una historia técnica desinfectada del proyecto para el consumo público. La idea de publicar libremente dicha información fue controvertida, y la decisión final de hacerlo la tomó personalmente Truman. El " Informe Smyth " se hizo público el 12 de agosto de 1945. [309]
Japón anunció su rendición el 15 de agosto. [310] La necesidad de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki se convirtió en un tema de controversia entre los historiadores . Algunos cuestionaron si la "diplomacia atómica" habría logrado los mismos objetivos y el peso relativo que las bombas y la declaración de guerra soviética tuvieron sobre la voluntad japonesa de rendirse. [302] El Informe Franck fue el esfuerzo más notable para impulsar una manifestación, pero fue rechazado por el panel científico del Comité Interino. [311] La petición Szilárd , redactada en julio de 1945 y firmada por decenas de científicos que trabajaban en el Proyecto Manhattan, fue un intento tardío de advertir a Truman sobre su responsabilidad en el uso de tales armas. [312] [313]
El Proyecto Manhattan se hizo famoso inmediatamente después del bombardeo de Hiroshima y el levantamiento parcial de su secreto. Se le atribuyó ampliamente el mérito de haber puesto fin a la guerra, y Groves trabajó para dar crédito a sus contratistas, cuyo trabajo había sido hasta entonces secreto. Groves y Nichols les entregaron los premios "E" del Ejército y la Marina , y se otorgaron más de 20 medallas presidenciales al mérito a contratistas y científicos clave, incluidos Bush y Oppenheimer. El personal militar recibió la Legión al Mérito . [314]
El Proyecto Manhattan persistió hasta el 31 de diciembre de 1946, y el Distrito de Manhattan hasta el 15 de agosto de 1947. [315] Durante este tiempo, sufrió numerosas dificultades causadas por problemas técnicos, los efectos de la rápida desmovilización y la falta de claridad sobre sus planes a largo plazo. misión a término.
En Hanford, la producción de plutonio disminuyó a medida que los reactores B, D y F se desgastaron, envenenados por los productos de fisión y la hinchazón del moderador de grafito conocido como efecto Wigner . La hinchazón dañó los tubos de carga donde se irradiaba el uranio para producir plutonio, dejándolos inutilizables. Se redujo la producción y se cerró la unidad más antigua, la pila B, para que al menos un reactor quedara disponible. La investigación continuó y DuPont y el Laboratorio Metalúrgico desarrollaron un proceso de extracción con solventes redox como técnica de extracción de plutonio alternativa al proceso de fosfato de bismuto, que dejaba el uranio no gastado en un estado del que no podía recuperarse fácilmente. [316]
La ingeniería de bombas fue llevada a cabo por la División Z, [317] inicialmente ubicada en Wendover Field pero trasladada a Oxnard Field , Nuevo México, en septiembre de 1945 para estar más cerca de Los Alamos. Esto marcó el comienzo de la Base Sandia . El cercano Kirtland Field se utilizó como base B-29 para compatibilidad de aviones y pruebas de caída. [318] Cuando los oficiales reservistas fueron desmovilizados, fueron reemplazados por unos cincuenta oficiales regulares cuidadosamente seleccionados. [319]
Nichols recomendó que se cerraran la S-50 y las vías Alpha en Y-12. Esto se hizo en septiembre. [320] Aunque funcionaban mejor que nunca, [321] las orugas Alpha no podían competir con el K-25 y el nuevo K-27, que había comenzado a funcionar en enero de 1946. En diciembre, se cerró la planta Y-12, recortando el La nómina de Tennessee Eastman pasó de 8.600 a 1.500 y ahorró 2 millones de dólares al mes. [322]
En ningún otro lugar la desmovilización fue más problemática que en Los Álamos, donde hubo un éxodo de talento. Quedaba mucho por hacer. Las bombas utilizadas en Hiroshima y Nagasaki necesitaban mejoras para hacerlas más simples, seguras y confiables. Era necesario desarrollar métodos de implosión para el uranio en lugar del derrochador método de las armas de fuego, y se necesitaban núcleos compuestos de uranio y plutonio ahora que el plutonio escaseaba. Sin embargo, la incertidumbre sobre el futuro del laboratorio hizo difícil inducir a la gente a quedarse. Oppenheimer regresó a su trabajo en la Universidad de California y Groves nombró a Norris Bradbury como reemplazo interino; Bradbury permaneció en el cargo durante los siguientes 25 años. [323] Groves intentó combatir la insatisfacción causada por la falta de servicios con un programa de construcción que incluía un mejor suministro de agua, trescientas casas e instalaciones recreativas. [316]
En julio de 1946 se llevaron a cabo dos detonaciones tipo Fat Man en el atolón Bikini como parte de la Operación Crossroads para investigar el efecto de las armas nucleares en los buques de guerra. [324] Able fue detonado el 1 de julio de 1946. El Baker, más espectacular, fue detonado bajo el agua el 25 de julio de 1946. [325] Tras un debate interno sobre la gestión permanente del programa nuclear, la Ley de Energía Atómica de 1946 creó la Ley de Energía Atómica de los Estados Unidos. Comisión de Energía para asumir las funciones y activos del proyecto. Estableció el control civil sobre el desarrollo atómico y separó el desarrollo, la producción y el control de armas atómicas del ejército. Los aspectos militares fueron asumidos por el Proyecto de Armas Especiales de las Fuerzas Armadas (AFSWP). [326]
Después de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki, varios físicos del Proyecto Manhattan fundaron el Boletín de Científicos Atómicos (1945) y el Comité de Emergencia de Científicos Atómicos (1946), que comenzó como una acción de emergencia emprendida por científicos que veían la urgente necesidad de un programa educativo. programa sobre armas atómicas. [327] Ante la capacidad destructiva de las bombas y en previsión de la carrera de armamentos nucleares , varios miembros del proyecto, incluidos Bohr, Bush y Conant, expresaron la opinión de que era necesario llegar a un acuerdo sobre el control internacional de la investigación nuclear y las armas atómicas . El Plan Baruch , presentado en un discurso ante la recién formada Comisión de Energía Atómica de las Naciones Unidas (UNAEC) en junio de 1946, proponía el establecimiento de una autoridad internacional de desarrollo atómico, pero no fue adoptado. [328]
El gasto del proyecto hasta el 1 de octubre de 1945 fue de 1.845 millones de dólares, equivalente a menos de nueve días de gastos en tiempos de guerra, y fue de 2.191 millones de dólares cuando la AEC asumió el control el 1 de enero de 1947. La asignación total fue de 2.400 millones de dólares. El 84% de los costos hasta finales de 1945 se gastaron en las plantas de Oak Ridge y Hanford, que producían el uranio enriquecido y el plutonio necesarios para alimentar las bombas. En ambos sitios, la mayoría de los costos fueron para la construcción (74% en Oak Ridge, 87% en Hanford), y el resto fue para operaciones. [330] [331] [332]
La financiación inicial del proyecto se realizó a través del presupuesto general de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico . Mientras se hacían planes para traspasar el trabajo al Cuerpo de Ingenieros del Ejército, Bush escribió a Roosevelt a finales de 1942 que "sería ruinoso para el secreto esencial tener que defender ante un comité de asignaciones cualquier solicitud de fondos para este proyecto". En cambio, la financiación inicial se realizó a través de fondos discrecionales a los que Roosevelt tenía acceso. [333]
A medida que crecía en tamaño y costo, se mantuvo deliberadamente al Congreso ignorante del proyecto, debido a la preocupación de que los congresistas fueran propensos a filtrar información y porque se temía que el proyecto pareciera un despilfarro . Las solicitudes de asignaciones se deslizaron silenciosamente en otros proyectos de ley, pero los crecientes costos del proyecto y las grandes instalaciones (que a muchos les pareció que no produjeron nada) atrajeron el escrutinio de varios auditores del Congreso. El Comité Truman que investigó el despilfarro y el fraude en tiempos de guerra intentó auditar el proyecto varias veces, pero cada vez sus consultas fueron rechazadas. [334]
Estas investigaciones del Congreso, junto con la necesidad de una aprobación presupuestaria sin contratiempos, llevaron a Bush, Groves y Stimson a acordar en la primavera de 1944 que se debía informar a algunos congresistas de alto rango sobre el propósito del proyecto. En marzo de 1945, exactamente siete congresistas fueron informados oficialmente. [334] Los fondos se ocultaron en solicitudes de asignación con títulos discretos, frecuentemente "Ejército de servicio de ingenieros" y "Aceleración de la producción". A finales de mayo de 1945, para acelerar aún más las cuestiones presupuestarias y asegurar la cooperación de Albert J. Engel , quien había amenazado con revelar la existencia del proyecto si no le decían más sobre él, a cinco congresistas más se les permitió visitar el sitio de Oak Ridge. para asegurarse de "la razonabilidad de las diversas viviendas que se habían proporcionado, [y] que realmente observen el tamaño y alcance de las instalaciones y que se les muestren algunas de las complejidades del proyecto". [nota 7]
Durante la guerra, el Proyecto Manhattan finalmente produjo las tres bombas utilizadas (el dispositivo Trinity, Little Boy y Fat Man), así como una bomba Fat Man adicional sin usar, lo que hace que el costo promedio por bomba en tiempos de guerra sea de alrededor de $ 500 millones en dólares de 1945. En comparación, el costo total del proyecto a finales de 1945 fue aproximadamente el 90% del total gastado en la producción de armas pequeñas estadounidenses (sin incluir municiones) y el 34% del total gastado en tanques estadounidenses durante el mismo período. [329] Fue el segundo proyecto de armas más caro emprendido por los Estados Unidos durante la guerra, sólo detrás del Boeing B-29 Superfortress . [336]
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Los impactos políticos y culturales del desarrollo de armas nucleares fueron profundos y de gran alcance. William Laurence de The New York Times , el primero en utilizar la frase " Era Atómica ", [341] se convirtió en corresponsal oficial del Proyecto Manhattan en la primavera de 1945. En 1943 y 1944 intentó, sin éxito, persuadir a la Oficina de Censura para que permitiera escribir. sobre el potencial explosivo del uranio, y los funcionarios del gobierno sintieron que se había ganado el derecho de informar sobre el mayor secreto de la guerra. Laurence fue testigo tanto de la prueba Trinity [342] como del bombardeo de Nagasaki y escribió los comunicados de prensa oficiales sobre ellos. Continuó escribiendo una serie de artículos ensalzando las virtudes de la nueva arma. Sus informes antes y después de los bombardeos ayudaron a estimular la conciencia pública sobre el potencial de la tecnología nuclear y motivó su desarrollo en los Estados Unidos y la Unión Soviética. [343]
El Proyecto Manhattan dejó un legado de una red de laboratorios nacionales : el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , el Laboratorio Nacional de Los Alamos , el Laboratorio Nacional Oak Ridge , el Laboratorio Nacional Argonne y el Laboratorio Ames . Groves estableció dos más poco después de la guerra, el Laboratorio Nacional Brookhaven en Upton, Nueva York , y los Laboratorios Nacionales Sandia en Albuquerque, Nuevo México. Groves les asignó 72 millones de dólares para actividades de investigación en el año fiscal 1946-1947. [344] Estarían a la vanguardia del tipo de investigación a gran escala que Alvin Weinberg , director del Laboratorio Nacional de Oak Ridge, llamaría Gran Ciencia . [345]
El Laboratorio de Investigación Naval había estado interesado durante mucho tiempo en la perspectiva de utilizar la energía nuclear para la propulsión de buques de guerra y buscó crear su propio proyecto nuclear. En mayo de 1946, Nimitz, ahora Jefe de Operaciones Navales , decidió que la Armada debería trabajar con el Proyecto Manhattan. Un grupo de oficiales navales fue asignado a Oak Ridge, el mayor de los cuales era el Capitán Hyman G. Rickover , quien se convirtió en subdirector allí. Se sumergieron en el estudio de la energía nuclear, sentando las bases de una marina de propulsión nuclear . [346] Un grupo similar de personal de la Fuerza Aérea llegó a Oak Ridge en septiembre de 1946 con el objetivo de desarrollar aviones nucleares . [347] Su proyecto de Energía Nuclear para la Propulsión de Aeronaves tropezó con dificultades técnicas formidables y finalmente fue cancelado. [348]
La capacidad de los nuevos reactores para crear isótopos radiactivos en cantidades nunca antes vistas provocó una revolución en la medicina nuclear . A partir de mediados de 1946, Oak Ridge comenzó a distribuir radioisótopos a hospitales y universidades, principalmente yodo-131 y fósforo-32 para el diagnóstico y tratamiento del cáncer. Los isótopos también se utilizaron en investigaciones biológicas, industriales y agrícolas. [349]
Sus centros de producción, que funcionan con nuevas tecnologías, sustancias exóticas y en condiciones de secretismo y prisa, también dejaron un vasto legado de residuos y daños ambientales. En Hanford, por ejemplo, los desechos corrosivos y radiactivos se almacenaban en "tanques de almacenamiento subterráneos, de una sola carcasa, revestidos de acero, fabricados apresuradamente" que estaban destinados a ser temporales, en espera de una solución más permanente. [350] En cambio, fueron descuidados y finalmente filtrados. Problemas de este tipo hicieron que Hanford se convirtiera en "uno de los sitios de desechos nucleares más contaminados de América del Norte" y fuera objeto de importantes esfuerzos de limpieza después de que fuera desactivado a finales de la Guerra Fría. [351]
Al traspasar el control a la Comisión de Energía Atómica, Groves se despidió de las personas que habían trabajado en el Proyecto Manhattan:
Hace cinco años, la idea de la energía atómica era sólo un sueño. Has hecho realidad ese sueño. Has aprovechado las ideas más nebulosas y las has traducido en realidades. Habéis construido ciudades donde antes no se conocía ninguna. Habéis construido plantas industriales de una magnitud y precisión que hasta ahora se consideraban imposibles. Usted construyó el arma que puso fin a la guerra y, por lo tanto, salvó innumerables vidas estadounidenses. Con respecto a las aplicaciones en tiempos de paz, usted ha levantado el telón sobre las perspectivas de un mundo nuevo. [352]
El Parque Histórico Nacional del Proyecto Manhattan se estableció el 10 de noviembre de 2015. [353]
Publicado originalmente como Informe Los Alamos LAMS-2532
