El Proyecto Manhattan fue un programa de investigación y desarrollo llevado a cabo durante la Segunda Guerra Mundial para producir las primeras armas nucleares . Fue liderado por los Estados Unidos en colaboración con el Reino Unido y Canadá. De 1942 a 1946, el proyecto fue dirigido por el mayor general Leslie Groves del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos . El físico nuclear J. Robert Oppenheimer fue el director del Laboratorio de Los Álamos que diseñó las bombas. El programa del Ejército fue designado Distrito de Manhattan , ya que su primera sede estaba en Manhattan ; el nombre reemplazó gradualmente al nombre en clave oficial, Desarrollo de materiales sustitutos , para todo el proyecto. El proyecto absorbió su homólogo británico anterior, Tube Alloys , y absorbió el programa de la Oficina de Investigación Científica y Desarrollo civil estadounidense . El Proyecto Manhattan empleó a casi 130.000 personas en su apogeo y costó casi 2000 millones de dólares estadounidenses (equivalentes a unos 27.000 millones de dólares en 2023), [1] más del 80 por ciento de los cuales se destinó a la construcción y operación de las plantas que produjeron el material fisible . La investigación y la producción se llevaron a cabo en más de 30 sitios en Estados Unidos, el Reino Unido y Canadá.
El proyecto dio como resultado dos tipos de bombas atómicas, desarrolladas simultáneamente durante la guerra: un arma de fisión relativamente simple de tipo cañón y un arma nuclear de tipo implosión más compleja . El diseño de tipo cañón Thin Man resultó poco práctico para usar con plutonio , por lo que se desarrolló un diseño de tipo cañón más simple llamado Little Boy que usaba uranio-235 . Se emplearon tres métodos para el enriquecimiento de uranio : electromagnético , gaseoso y térmico . En paralelo con el trabajo sobre el uranio se realizó un esfuerzo para producir plutonio. Después de que se demostrara 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 Hanford , en el que se irradiaba uranio y se transmutaba 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 tenía la misión de reunir información sobre el proyecto de armas nucleares alemán . A través de la Operación Alsos , el personal del Proyecto Manhattan prestó servicios en Europa, a veces tras las líneas enemigas, donde recogió materiales y documentos nucleares y acorraló a científicos alemanes. A pesar del énfasis del Proyecto Manhattan en la seguridad, los espías atómicos soviéticos penetraron en el programa.
El primer artefacto nuclear detonado fue una bomba de tipo implosión durante la prueba Trinity , realizada en White Sands Proving Ground 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. En los años inmediatamente posteriores a la guerra, el Proyecto Manhattan realizó pruebas de armas en el atolón Bikini como parte de la Operación Crossroads , desarrolló nuevas armas, promovió el desarrollo de la red de laboratorios nacionales , apoyó la investigación médica en radiología y sentó las bases para 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 Otto Hahn y Fritz Strassmann en 1938, y su explicación teórica por parte de Lise Meitner y Otto Frisch , hicieron que la bomba atómica fuera teóricamente posible. Existían temores de que un proyecto alemán de bomba atómica desarrollara una antes, especialmente entre los científicos que eran refugiados de la Alemania nazi y otros países fascistas . [2] En agosto de 1939, los físicos nacidos en Hungría Leo Szilard y Eugene Wigner redactaron la carta Einstein-Szilard , que advertía sobre el desarrollo potencial de "bombas extremadamente poderosas de un nuevo tipo". Instaba a Estados Unidos a adquirir reservas de mineral de uranio y acelerar la investigación de Enrico Fermi y otros sobre las reacciones nucleares en cadena . [3]
Lo firmaron Albert Einstein y lo entregaron al presidente Franklin D. Roosevelt . Roosevelt pidió a Lyman Briggs, de la Oficina Nacional de Normas , que encabezara un Comité Asesor sobre el Uranio ; Briggs se reunió con Szilard, Wigner y Edward Teller en octubre de 1939. [3] El comité informó a Roosevelt en noviembre que el uranio "ofrecería una posible fuente de bombas con una destructividad mucho mayor que todo lo conocido hasta ahora". [4]
En febrero de 1940, la Marina de los EE. UU. otorgó a la Universidad de Columbia 6000 dólares, [5] la mayoría de los cuales Fermi y Szilard gastaron en grafito . Un equipo de profesores de Columbia que incluía a Fermi, Szilard, Eugene T. Booth y John Dunning crearon la primera reacción de fisión nuclear en las Américas, verificando el trabajo de Hahn y Strassmann. El mismo equipo posteriormente construyó una serie de prototipos de reactores nucleares (o "pilas", como los llamó Fermi) en Pupin Hall en Columbia, pero aún no pudieron lograr una reacción en cadena. [6] El Comité Asesor sobre Uranio se convirtió en el Comité Nacional de Investigación de Defensa (NDRC) sobre Uranio cuando se formó esa organización el 27 de junio de 1940. [7]
El 28 de junio de 1941, Roosevelt firmó la Orden Ejecutiva 8807, que creó la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), [8] bajo la dirección de Vannevar Bush . La oficina fue autorizada a participar en proyectos de investigación y de ingeniería de gran envergadura. [9] El Comité de NDRC sobre Uranio se convirtió en la Sección S-1 de la OSRD; la palabra "uranio" se eliminó por razones de seguridad. [10] En julio de 1941, Briggs propuso gastar 167.000 dólares en la investigación del uranio, en particular el isótopo uranio-235 , y el plutonio , [9] que había sido aislado por primera vez en la Universidad de California en febrero de 1941. [11] [a]
En Gran Bretaña, Frisch y Rudolf Peierls de la Universidad de Birmingham habían hecho un gran avance al investigar la masa crítica del uranio-235 en junio de 1939. [13] Sus cálculos indicaron que estaba dentro de un orden de magnitud de 10 kilogramos (22 libras), lo suficientemente pequeño para ser transportado por bombarderos contemporáneos. [14] Su memorándum Frisch-Peierls de marzo de 1940 inició el proyecto británico de bomba atómica y su Comité MAUD , [15] que recomendó unánimemente continuar con el desarrollo de una bomba atómica. [14] En julio de 1940, Gran Bretaña había ofrecido dar a los Estados Unidos acceso a su investigación, [16] y John Cockcroft de la Misión Tizard informó a los científicos estadounidenses sobre los desarrollos británicos. Descubrió que el proyecto estadounidense era más pequeño que el británico y no tan avanzado. [17]
Como parte del intercambio científico, los hallazgos del Comité MAUD fueron transmitidos a los Estados Unidos. Uno de sus miembros, el físico australiano Mark Oliphant , voló a los EE. UU. a fines 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 averiguar por qué aparentemente se ignoraban los hallazgos del comité. Se reunió con el Comité del Uranio y visitó Berkeley, California , donde habló de manera persuasiva con Ernest O. Lawrence . Lawrence quedó lo suficientemente impresionado como para comenzar su propia investigación sobre el uranio. A su vez, habló con James B. Conant , Arthur H. Compton y George B. Pegram . La misión de Oliphant fue, por lo tanto, un éxito; los físicos estadounidenses clave ahora eran conscientes del poder potencial de una bomba atómica. [18] [19]
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 del Estado Mayor del Ejército , el general George C. Marshall . Roosevelt eligió al Ejército para dirigir el proyecto en lugar de a la Armada, porque el Ejército tenía más experiencia en la gestión de la construcción a gran escala. Aceptó coordinar el esfuerzo con los británicos y el 11 de octubre envió un mensaje al primer ministro Winston Churchill , sugiriendo que se comunicaran sobre asuntos atómicos. [20]
La reunión del Comité S-1 del 18 de diciembre de 1941 estuvo "impregnada de una atmósfera de entusiasmo y urgencia" [21] a raíz del ataque a Pearl Harbor y la declaración de guerra de los Estados Unidos a Japón y a Alemania . [22] 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 investigó la difusión gaseosa en la Universidad de Columbia , y Philip Abelson dirigió la investigación sobre difusión térmica en la Institución Carnegie de Washington y más tarde en el Laboratorio de Investigación Naval . [23] Murphree también dirigió un proyecto de separación fallido utilizando centrífugas de gas . [24]
Mientras tanto, había dos líneas de investigación en la tecnología de los reactores nucleares : Harold Urey investigó el agua pesada en Columbia, mientras que Arthur Compton organizó el Laboratorio Metalúrgico a principios de 1942 para estudiar el plutonio y los reactores que utilizaban grafito como moderador de neutrones . [25] El Comité S-1 recomendó seguir las cinco tecnologías. Esto fue aprobado por Bush, Conant y el general de brigada Wilhelm D. Styer , que había sido designado representante del ejército en asuntos nucleares. [23]
Bush y Conant llevaron entonces la recomendación al Top Policy Group con una propuesta presupuestaria de 54 millones de dólares para la construcción por parte del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos , 31 millones para investigación y desarrollo por parte de OSRD y 5 millones para contingencias en el año fiscal 1943. Lo enviaron el 17 de junio de 1942 al Presidente, quien lo aprobó escribiendo "OK FDR" en el documento. [23]
Compton pidió al físico teórico J. Robert Oppenheimer, de la Universidad de California, que se hiciera cargo de la investigación sobre 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. [26] John H. Manley , un físico del Laboratorio Metalúrgico, fue asignado para ayudar a Oppenheimer coordinando grupos de física experimental dispersos por todo el país. [27] 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). [28]
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. [28]
Las propiedades del uranio-235 puro eran relativamente desconocidas, al igual que las del plutonio, que sólo había sido aislado por Glenn Seaborg y su equipo en febrero de 1941. Los científicos que participaron en la conferencia de julio de 1942 previeron la creación de plutonio en reactores nucleares donde los átomos de uranio-238 absorbieran los neutrones que se habían emitido al fisionarse el uranio-235. En ese momento no se había construido ningún reactor y sólo se disponía de cantidades minúsculas de plutonio procedentes de los ciclotrones . [11] Incluso en diciembre de 1943, sólo se habían producido dos miligramos. [29] Había muchas formas de disponer el material fisionable en una masa crítica. La más sencilla era disparar un "tapón cilíndrico" en una esfera de "material activo" con un "apisonador", un material denso para concentrar los neutrones hacia el interior y mantener unida la masa reactiva 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 al explotar. [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 "superbomba", ahora generalmente denominada " bomba de hidrógeno ", que usaría la fuerza de una bomba de fisión detonante para encender 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 la producción de bombas de fisión. [33] Teller planteó la posibilidad especulativa de que una bomba atómica pudiera "encender" la atmósfera debido a una reacción de fusión hipotética de núcleos de nitrógeno. [b] Bethe calculó que era "extremadamente improbable". [35] Un informe de posguerra coescrito por Teller concluyó que "cualquiera que sea la temperatura a la que se pueda calentar una sección de la atmósfera, no es probable que se inicie una cadena de reacciones nucleares autopropagantes". [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 el tema. De alguna manera, se metió en un documento que llegó a Washington" y "nunca fue olvidado". [c]
El jefe de ingenieros , el general Eugene Reybold , seleccionó al coronel James C. Marshall para dirigir la parte del ejército del proyecto en junio de 1942. Marshall creó una oficina de enlace en Washington, DC, pero estableció su sede temporal en 270 Broadway en Nueva York, donde podía 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, para el personal, y comenzó con el teniente coronel Kenneth Nichols , quien se convirtió en su adjunto. [38] [39]
Como la mayor parte de su tarea implicaba 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 al componente del Ejército como el 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 permaneció como el nombre clave oficial del proyecto en su conjunto, pero fue reemplazado con el tiempo por "Manhattan". [39] [40]
Marshall admitió más tarde que "nunca había oído hablar de la fisión atómica, pero 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 les impresionaron las estimaciones al orden de magnitud más cercano, 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 de reactores de Conant. [44] De los posibles procesos, sólo la separación electromagnética de Lawrence parecía suficientemente avanzada para que se pudiera comenzar 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 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 , el subdirector del 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 era la misma prioridad que la planta de TNT de Nichols en Pensilvania. [47]
Vannevar Bush se mostró insatisfecho con el fracaso del coronel Marshall en hacer avanzar el proyecto rápidamente [49] y consideró que se necesitaba 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 pusiera bajo la dirección de un comité de políticas de alto nivel, con un oficial prestigioso, preferiblemente Styer. [47]
Somervell y Styer seleccionaron a Groves para el puesto; el general Marshall ordenó que fuera ascendido a general de brigada, [50] ya que se consideró 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 respondiendo ante Groves. [52] Groves estableció su cuartel general en Washington, DC, en el New War Department Building , 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, que estableció un Comité de Política Militar, responsable ante el Grupo de Política Superior, compuesto por Bush (con Conant como suplente), Styer y el contralmirante William R. Purnell . [50] Tolman y Conant fueron designados más tarde como asesores científicos de Groves. [54]
El 19 de septiembre, Groves fue a ver a Donald Nelson , presidente de la Junta de Producción de Guerra, y le pidió una amplia autoridad para emitir una calificación AAA cuando fuera necesario. Nelson inicialmente se mostró reacio, 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 autorización 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 máxima prioridad. Eso duraría aproximadamente una semana o dos y luego algo más obtendría 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 la bomba. Sin embargo, Oppenheimer tenía poca experiencia administrativa y, a diferencia de Urey, Lawrence y Compton, no había ganado un premio Nobel, que muchos científicos creían que debía tener el director de un laboratorio tan importante. También había preocupaciones sobre el estatus de seguridad de Oppenheimer, ya que muchos de sus asociados eran comunistas , incluida su esposa, Kitty ; su novia, Jean Tatlock ; y su hermano, Frank . Una larga conversación en octubre de 1942 convenció a Groves y Nichols de que Oppenheimer entendía perfectamente los problemas involucrados en la creación de un laboratorio en un área remota y debería ser nombrado su director. Groves personalmente renunció 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. [17] Gran Bretaña rechazó los intentos de Bush y Conant en agosto de 1941 de fortalecer la cooperación porque era reacia a compartir su liderazgo tecnológico y ayudar a los Estados Unidos a desarrollar su propia bomba atómica. Pero los británicos, que habían logrado avances significativos en la investigación al principio de la guerra, no tenían los recursos para llevar a cabo un programa de investigación de ese tipo mientras una gran parte de su economía estaba dedicada a combatir la guerra; Tube Alloys pronto se quedó atrás de su contraparte 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 de 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 los EE. UU. y el Reino Unido; Canadá no fue signatario, pero el Acuerdo preveía un representante canadiense en el Comité de Política Combinada en vista de la contribución de Canadá al esfuerzo. [68] Un acuerdo entre Roosevelt y Churchill conocido como Hyde Park Aide-Mémoire , firmado a fines de septiembre de 1944, extendió el Acuerdo de Quebec al período de posguerra y sugirió que "cuando finalmente esté disponible una 'bomba', tal vez podría, después de una madura consideración, usarse contra los japoneses, a quienes se les debería 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 Gran Bretaña se involucrara en el Proyecto Manhattan al máximo 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 fueron 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 se quedó 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 ensamblaje de bombas, pero no a 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 los Estados Unidos y el Reino Unido. En junio de 1945, Wilson acordó que el bombardeo nuclear de Japón quedaría registrado como una decisión del Comité de Política Combinada. [73]
En junio de 1944, el Comité de Política Combinada creó el Fondo de Desarrollo Combinado , con Groves como su 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 aceptó dar a los 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 Fondo compró 3.440.000 libras (1.560.000 kg) de mineral de óxido de uranio a empresas que operaban minas en el Congo Belga. Para evitar informar al Secretario del Tesoro de los EE. UU. Henry Morgenthau Jr. , se utilizó una cuenta especial no sujeta a la auditoría y los controles habituales para guardar el dinero del Fondo. Entre 1944 y su renuncia al Fondo en 1947, Groves depositó un total de $37,5 millones. [75]
Groves valoró la temprana investigación atómica británica 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 de armas nucleares independiente del Reino Unido después de la guerra, cuando la Ley McMahon de 1946 puso fin temporalmente a la cooperación nuclear estadounidense. [64]
Al día siguiente 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 dominio eminente a un coste 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 casas de campo, y los contratistas de 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 tierras, que no se completó hasta marzo de 1945, fue de solo unos 2,6 millones de dólares, alrededor de 47 dólares por acre. [84] Cuando se le presentó una proclamación 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 enojado. [85]
Inicialmente conocido como Kingston Demolition Range, el sitio fue rebautizado oficialmente como 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 una comunidad residencial para 13.000 personas. La comunidad estaba ubicada en las laderas de Black Oak Ridge, de donde la nueva ciudad de Oak Ridge obtuvo su nombre. [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 participaron en "esfuerzos frenéticos" para enriquecer uranio 235 entre un 10% y un 12%, con estrictas medidas de seguridad y rápidas aprobaciones 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 habitantes 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 poseía un rancho. [91] El 16 de noviembre de 1942, Oppenheimer, Groves, Dudley y otros recorrieron las cercanías de la Escuela Rancho Los Álamos . 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 sentían que era ideal. [94]
Patterson aprobó la adquisición del sitio el 25 de noviembre de 1942, autorizando $440,000 para la compra de 54,000 acres (22,000 ha) calculados previamente, 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 otorgó alrededor de 45,000 acres (18,000 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 49,383 acres (19,985 ha), pero solo se gastaron $414,971. [97] El trabajo comenzó en diciembre de 1942. Groves inicialmente asignó $300,000 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. [98]
Durante la guerra, Los Álamos se conocía como "Sitio Y" o "la Colina". [99] Inicialmente, iba a ser un laboratorio militar con Oppenheimer y otros investigadores comisionados para el ejército, pero Robert Bacher e Isidor Rabi se opusieron a la idea y convencieron a Oppenheimer de que otros científicos se opondrían. Conant, Groves y Oppenheimer idearon entonces un compromiso por el cual el laboratorio sería operado por la Universidad de California bajo contrato con el Departamento de Guerra. [100] Dorothy McKibbin dirigía la sucursal en Santa Fe, donde recibía a los recién llegados y les emitía pases. [101]
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 contrato de arrendamiento de 415 hectáreas (1025 acres) del Distrito de Reserva Forestal del Condado de Cook , y el capitán James F. Grafton fue nombrado ingeniero de la zona de Chicago. Pronto se hizo evidente que la escala de las operaciones era demasiado grande para la zona, y se decidió construir la planta piloto en Oak Ridge y mantener una instalación de investigación y pruebas en Chicago. [102] [103]
Los retrasos en la instalación de la planta en Argonne llevaron a Arthur Compton a autorizar al Laboratorio Metalúrgico a construir el primer reactor nuclear bajo las gradas del Stagg Field en la Universidad de Chicago. El reactor requería una enorme cantidad de bloques de grafito altamente purificado 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 fue capaz de producir sólo dos toneladas cortas . Tres toneladas cortas fueron suministradas por Westinghouse Lamp Plant , producidas a toda prisa con un proceso improvisado. Goodyear Tire construyó un gran globo cuadrado para encerrar el reactor. [104] [105]
El 2 de diciembre de 1942, un equipo dirigido por Enrico Fermi inició la primera reacción nuclear en cadena artificial [d] autosostenida en un reactor experimental conocido como Chicago Pile-1 . [107] El punto en el que una reacción se vuelve autosostenida se conoció como "entrada crítica". 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". [108] [e]
En enero de 1943, el sucesor de Grafton, el mayor Arthur V. Peterson , ordenó el desmantelamiento y reensamblaje del Chicago Pile-1 en el sitio de Argonne Forest, ya que consideraba que la operación de un reactor era demasiado peligrosa para un área densamente poblada. [109] El nuevo sitio, todavía operado por el Laboratorio Metalúrgico, se conoció como " Sitio A ". Chicago Pile-3 , el primer reactor de agua pesada, también entró en estado crítico en este sitio, el 15 de mayo de 1944. [110] [111] Después de la guerra, las operaciones en el Sitio A se trasladaron aproximadamente 6 millas (9,7 km) al condado de DuPage , la ubicación actual del Laboratorio Nacional de Argonne . [103]
En diciembre de 1942, ya existía la preocupación de que incluso Oak Ridge se encontraba demasiado cerca de un importante centro de población (Knoxville) en el improbable caso de que se produjera un accidente nuclear importante. En noviembre de 1942, Groves contrató a DuPont para que fuera el contratista principal de la construcción del complejo de producción de plutonio. El presidente de la empresa, Walter S. Carpenter Jr. , no quería ningún tipo de beneficio; por razones legales, se acordó una tarifa nominal de un dólar. [112]
DuPont recomendó que el sitio se ubicara lejos de la instalación de producción de uranio existente en Oak Ridge. [113] En diciembre de 1942, Groves envió al coronel Franklin Matthias y a los 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 podría suministrar suficiente agua para enfriar los reactores. Groves visitó el sitio en enero y estableció Hanford Engineer Works (HEW), con nombre en código "Site W". [114]
El subsecretario Patterson dio su aprobación el 9 de febrero, destinando 5 millones de dólares a la adquisición de 170.000 ha (430.000 acres). El gobierno federal reubicó a unos 1.500 residentes de los asentamientos cercanos, así como a los wanapums y otras tribus que utilizaban la zona. Surgió una disputa con los agricultores por la compensación por los cultivos, que ya se habían plantado. Cuando los plazos lo permitían, el ejército permitía que se cosecharan los cultivos, pero esto no siempre era posible. [114] El proceso de adquisición de tierras se prolongó y no se completó antes del final del Proyecto Manhattan en diciembre de 1946. [115]
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 comenzó a construir unas instalaciones para unos 25.000 trabajadores, la mitad de los cuales se esperaba que vivieran en el lugar. En julio de 1944, se habían erigido unos 1.200 edificios y casi 51.000 personas vivían en el campamento de construcción. Como ingeniero de área, Matthias ejercía el control general del sitio. [116] En su apogeo, el campamento de construcción era la tercera ciudad más poblada del estado de Washington. [117] Hanford operaba una flota de más de 900 autobuses, más que la ciudad de Chicago. [118] Al igual que Los Álamos y Oak Ridge, Richland era una comunidad cerrada con acceso restringido, pero parecía más una típica ciudad en auge estadounidense 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. [119]
Canadá proporcionó investigación, extracción y producción de uranio y plutonio, y científicos canadienses trabajaron en Los Álamos. [120] [121]
Cominco había producido hidrógeno electrolítico en Trail, Columbia Británica , desde 1930. Urey sugirió en 1941 que podría producir agua pesada. A la planta existente de 10 millones de dólares que constaba de 3215 celdas que consumían 75 MW de energía hidroeléctrica, se agregaron celdas de electrólisis secundarias 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 primeras tres etapas, mientras que Urey desarrolló uno de níquel- cromo para la torre de la cuarta etapa. El costo 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 usaba agua pesada y uranio natural, que entró en estado crítico el 15 de mayo de 1944. [122]
El sitio de Chalk River, Ontario , fue establecido para realojar el esfuerzo aliado en el Laboratorio de Montreal fuera de un área urbana. Se construyó una nueva comunidad en Deep River, Ontario , para proporcionar residencias e instalaciones para los miembros del equipo. El sitio fue elegido por su proximidad al área de fabricación industrial de Ontario y Quebec, y la proximidad a una estación de ferrocarril adyacente a una gran base militar, Camp Petawawa . Ubicado en el 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, quien fue sucedido por 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 entró en estado crítico en septiembre de 1945; Los investigadores siguieron utilizando el ZEEP hasta 1970. [123] Un reactor NRX más grande, de 10 MW , que fue diseñado durante la guerra, se completó y entró en estado crítico en julio de 1947. [122]
La mina Eldorado en Port Radium era una fuente de mineral de uranio. [124]
Aunque los diseños preferidos de DuPont para los reactores nucleares eran refrigerados con helio y utilizaban grafito como moderador, DuPont seguía expresando su interés en utilizar agua pesada como respaldo. El Proyecto P-9 era el nombre en clave del gobierno para el programa de producción de agua pesada. Se estimó que se necesitarían 3 toneladas cortas (2,7 t) de agua pesada al mes. La planta de Trail, entonces en construcción, podría producir 0,5 toneladas cortas (0,45 t) al 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 conocían como Ordnance Works y se financiaban con contratos del Departamento de Artillería , fueron construidas y operadas por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército. Las plantas estadounidenses utilizaban un proceso diferente al de Trail; El agua pesada se extrajo por destilación, aprovechando el punto de ebullición ligeramente más alto del agua pesada. [125] [126]
La materia prima clave para el proyecto era el uranio, que se utilizaba como combustible para los reactores, como materia prima que se transformaba 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 . [127] Todos ellos, excepto Joachimstal, estaban en manos de los aliados. Un estudio de 1942 determinó que había cantidades suficientes de uranio disponibles para satisfacer los requisitos del proyecto. [128] [f] Nichols hizo arreglos con el Departamento de Estado para que se impusieran controles de exportación al óxido de uranio y negoció la compra de 1.200 toneladas cortas (1.100 t) de mineral de uranio del Congo Belga que se almacenaban en un almacén en Staten Island y las existencias restantes de mineral extraído almacenadas 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 esta adquirió una participación mayoritaria. [130]
De estos minerales, los del Congo Belga eran los que contenían con diferencia la mayor cantidad de uranio por masa de roca. [131] [g] Más allá de sus 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 del mundo. La mina Shinkolobwe se inundó y cerró, y Nichols intentó sin éxito negociar su reapertura y la venta de toda la producción futura a los Estados Unidos con Edgar Sengier , el director de la empresa propietaria de la mina, la Union Minière du Haut-Katanga . [134] El asunto fue entonces abordado por el Comité de Política Combinada. Como el 30 por ciento de las acciones de la Union Minière estaba controlada por intereses británicos, los británicos tomaron la iniciativa en las negociaciones. En mayo de 1944, Sir John Anderson y el embajador John Winant llegaron a un acuerdo con Sengier y el gobierno belga para reabrir la mina y comprar 1.720 toneladas cortas (1.560 t) de mineral a 1,45 dólares la libra. [135] Para evitar la dependencia de los británicos y canadienses en cuanto al mineral, Groves también organizó la compra de las reservas de US Vanadium Corporation en Uravan, Colorado . [136]
El mineral en bruto se disolvió en ácido nítrico para producir nitrato de uranilo , que se procesó para obtener trióxido de uranio , que se redujo a dióxido de uranio de alta pureza . [137] En julio de 1942, Mallinckrodt producía una tonelada de óxido de alta pureza al día, pero convertirlo en uranio metálico inicialmente resultó más difícil. [138] La producción era demasiado lenta y la calidad era inaceptablemente baja. Se estableció una rama del Laboratorio Metalúrgico en el 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. [139]
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 mayoría de los cuales se llevaron a cabo en Oak Ridge. [140] La tecnología más obvia, la centrifugadora, fracasó, pero las tecnologías de separación electromagnética, difusión gaseosa y difusión térmica tuvieron éxito y contribuyeron al proyecto. En febrero de 1943, Groves propuso la idea de utilizar la producción de algunas plantas como insumo para otras. [141]
En abril de 1942, el proceso de centrifugación se consideraba el único método de separación prometedor. [142] 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 conocido del uranio, y pudo separar el uranio-235. En Columbia, Karl P. Cohen produjo un conjunto de teoría matemática que hizo posible diseñar una unidad de separación centrífuga, que Westinghouse se comprometió a construir. [143]
Ampliar esta producción a una planta de producción presentó un desafío técnico formidable. Urey y Cohen calcularon que producir un kilogramo (2,2 libras) de uranio-235 por día requeriría hasta 50.000 centrifugadoras con rotores de 1 metro (3 pies 3 pulgadas), o 10.000 centrifugadoras con rotores de 4 metros (13 pies), suponiendo que se pudieran construir rotores de 4 metros. La perspectiva de mantener tantos rotores funcionando continuamente a alta velocidad parecía desalentadora, [144] y cuando Beams puso en funcionamiento su aparato experimental, obtuvo solo el 60% del rendimiento previsto, lo que indicaba que se necesitaban más centrifugadoras. Beams, Urey y Cohen comenzaron entonces a trabajar en una serie de mejoras que prometían aumentar la eficiencia. Sin embargo, los frecuentes fallos de los motores, ejes y cojinetes a altas velocidades retrasaron el trabajo en la planta piloto. [145]
En noviembre de 1942, el Comité de Política Militar abandonó el proceso de centrifugación. [146] En su lugar, después de la guerra, en la Unión Soviética se desarrollaron con éxito centrifugadoras de gas del tipo Zippe , que acabaron convirtiéndose en el método preferido de separación de isótopos de uranio, al ser mucho más económico. [147]
La separación electromagnética de isótopos fue desarrollada 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 . [148] En el proceso electromagnético, un campo magnético desvía partículas cargadas según la masa. [149] El proceso no era ni científicamente elegante ni industrialmente eficiente. [150] 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 operar y costaría más construirla. No obstante, el proceso fue aprobado porque se basaba en tecnología probada y, por lo tanto, representaba menos riesgo. Además, podría construirse en etapas y alcanzar rápidamente la capacidad industrial. [148]
Marshall y Nichols descubrieron que el proceso de separación electromagnética de isótopos requeriría 5.000 toneladas cortas (4.500 toneladas) de cobre, que escaseaba desesperadamente. Sin embargo, se podía sustituir por plata, en una proporción de cobre a plata de 11:10. El 3 de agosto de 1942, Nichols se reunió con el subsecretario del Tesoro, Daniel W. Bell , y le pidió la transferencia de 6.000 toneladas de lingotes de plata del Depósito de lingotes de West Point . [151] Finalmente, se utilizaron 14.700 toneladas cortas (13.300 toneladas; 430.000.000 onzas troy). [152] Las barras de plata de 1.000 onzas troy (31 kg) se fundieron en tochos cilíndricos, se extruyeron en tiras y se enrollaron en bobinas magnéticas. [152] [153]
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 el procesamiento final, conocidas como pistas de carreras 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. [155] La segunda Alpha I estuvo operativa a fines de enero de 1944, la primera Beta y la primera y tercera Alpha I entraron en funcionamiento en marzo, y la cuarta Alpha I estuvo operativa en abril. Las cuatro pistas de carreras Alpha II se completaron entre julio y octubre de 1944. [156] Tennessee Eastman fue contratada para administrar Y-12. [157] Los calutrones fueron entregados a operadores capacitados de Tennessee Eastman conocidos como Calutron Girls . [158]
Los calutrones enriquecieron inicialmente el contenido de uranio-235 entre el 13% y el 15%, y enviaron los primeros cientos de gramos de éste a Los Álamos en marzo de 1944. Sólo 1 parte de 5.825 del uranio de alimentación emergió como producto. Gran parte del resto se esparció sobre el equipo en el proceso. Los arduos esfuerzos de recuperación ayudaron a aumentar la producción al 10% del uranio de alimentación en enero de 1945. En febrero, las pistas de carreras Alpha comenzaron a recibir alimentación ligeramente enriquecida (1,4%) de la nueva planta de difusión térmica S-50, y el mes siguiente recibieron alimentación mejorada (5%) de la planta de difusión gaseosa K-25. En agosto, K-25 estaba produciendo uranio suficientemente enriquecido para alimentar directamente a las pistas Beta. [159]
El método más prometedor, pero también el más desafiante, de separación de isótopos 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 formarse en una cascada de bombas y membranas, con cada etapa sucesiva conteniendo una mezcla ligeramente más enriquecida. La investigación sobre el proceso fue realizada en la Universidad de Columbia por un grupo que incluía a Harold Urey, Karl P. Cohen y John R. Dunning . [160]
En noviembre de 1942, el Comité de Política Militar aprobó la construcción de una planta de difusión gaseosa de 600 etapas. [161] El 14 de diciembre, MW Kellogg aceptó una oferta para construir la planta, que recibió el nombre en código K-25. Se creó una entidad corporativa separada llamada Kellex para el proyecto. [162] El proceso enfrentó formidables dificultades técnicas. Se tuvo que utilizar el gas altamente corrosivo hexafluoruro de uranio, ya que no se pudo encontrar un sustituto, y los motores y las bombas tenían que ser 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. Se construyó una planta piloto de seis etapas en Columbia 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. [163] [164]
El diseño de Kellex para la K-25 requería una estructura en forma de U de cuatro pisos y 0,80 km de largo que contenía 54 edificios contiguos. Estos se dividían en nueve secciones que contenían celdas de seis etapas. Un grupo de topógrafos comenzó la construcción marcando el sitio de 500 acres (2,0 km2 ) en mayo de 1943. El trabajo en el edificio principal comenzó en octubre de 1943, y la planta piloto de seis etapas estuvo lista para operar el 17 de abril de 1944. En 1945, Groves canceló las etapas superiores, ordenando a Kellex que en su lugar diseñara y construyera una unidad de alimentación lateral de 540 etapas, que se conocería como K-27. Kellex transfirió la última unidad al contratista operativo, Union Carbide and Carbon, el 11 de septiembre de 1945. El costo total, incluida la planta K-27 completada después de la guerra, ascendió a $ 480 millones. [165]
La planta de producción comenzó a funcionar en febrero de 1945 y, a medida que se iban poniendo en funcionamiento una cascada tras otra, la calidad del producto fue aumentando. 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 empezó a utilizarse como combustible. Parte del producto producido el mes siguiente alcanzó un enriquecimiento de casi el 7%. En agosto, la última de las 2.892 etapas comenzó a funcionar. El K-25 y el K-27 alcanzaron su máximo potencial en el período inicial de posguerra, cuando eclipsaron a las otras plantas de producción y se convirtieron en los prototipos de una nueva generación de plantas. [166]
El proceso de difusión térmica se basó en la teoría de Sydney Chapman y David Enskog , que explicaba que cuando un gas mixto pasa a través de un gradiente de temperatura, el más pesado tiende a concentrarse en el extremo frío y el más ligero en el extremo cálido. [167] 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 las dudas sobre su viabilidad técnica, pero la rivalidad entre los servicios del Ejército y la Marina también jugó un papel. [168] 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 municiones en Los Álamos, le llevó a Oppenheimer noticias de un progreso alentador en la difusión térmica. Oppenheimer informó a Groves, quien aprobó la construcción de una planta térmica el 24 de junio de 1944. [169]
Groves contrató a la HK Ferguson Company de Cleveland , Ohio, para construir la planta de difusión térmica, que fue designada S-50. [170] Los planes exigían la instalación de 2142 columnas de difusión de 48 pies de alto (15 m) dispuestas en 21 bastidores. Dentro de cada columna había tres tubos concéntricos. El vapor, obtenido de la cercana central eléctrica K-25 [h] a una presión de 100 libras por pulgada cuadrada (690 kPa) y una temperatura de 545 °F (285 °C), fluía hacia abajo a través de la tubería de níquel de 1,25 pulgadas (32 mm) más interna, mientras que el agua a 155 °F (68 °C) fluía hacia arriba a través de la tubería de hierro más externa. El hexafluoruro de uranio fluía en la tubería de cobre del medio, y la separación isotópica del uranio se producía entre las tuberías de níquel y cobre. [171] 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 obligaron a cerrarla durante los meses siguientes, pero en junio de 1945 la planta del S-50 produjo 12.730 libras (5.770 kg) de producto ligeramente enriquecido. [172]
En marzo de 1945, los 21 bastidores de producción estaban en funcionamiento. Inicialmente, la producción de S-50 se alimentó a Y-12, pero a partir de marzo de 1945, los tres procesos de enriquecimiento se llevaron a cabo en serie. S-50 se convirtió en la primera etapa, enriqueciendo el uranio del 0,71% al 0,89% de uranio-235. Luego, esto se alimentó al proceso de difusión gaseosa en la planta K-25, que produjo un producto enriquecido a aproximadamente el 23%. A su vez, esto se alimentó a Y-12, [173] que lo elevó a aproximadamente el 89%, suficiente para su uso en armas nucleares. Aproximadamente 50 kilogramos (110 libras) de uranio enriquecido al 89% se entregaron a Los Álamos en julio de 1945. Los 50 kg completos, junto con algo de uranio enriquecido al 50%, con un promedio de aproximadamente el 85% enriquecido, se utilizaron en la primera bomba Little Boy . [174]
La segunda línea de desarrollo seguida por el Proyecto Manhattan utilizó plutonio. Aunque existen pequeñas cantidades de plutonio en la naturaleza, la mejor manera 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 . [175] Como solo se transformará una pequeña cantidad, el plutonio debe separarse químicamente del uranio restante, de cualquier impureza inicial y de los productos de fisión . [175]
En marzo de 1943, DuPont comenzó la construcción de una planta de plutonio en un sitio de 112 acres (0,5 km2 ) en Oak Ridge. Concebida 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, solo la planta de separación química funcionó como un verdadero piloto. [176] 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 escudo contra la radiación. [176]
La mayor dificultad se encontró con las barras de uranio producidas por Mallinckrodt y Metal Hydrides. Éstas tuvieron que ser recubiertas de aluminio para evitar la corrosión y el escape de productos de fisión al sistema de refrigeración. La Grasselli Chemical Company intentó desarrollar un proceso de inmersión en caliente sin éxito. Alcoa intentó el enlatado, desarrollando un nuevo proceso para la 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. [177]
El reactor de grafito X-10 entró en estado crítico el 4 de noviembre de 1943 con unas 30 toneladas cortas (27 t) de uranio. Una semana después, la carga se incrementó a 36 toneladas cortas (33 t), lo que elevó su generación de energía a 500 kW, y a finales de mes se crearon los primeros 500 mg de plutonio. [178] 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 se entregó a la investigación. [179]
Aunque se eligió un diseño refrigerado por aire para el reactor de Oak Ridge para facilitar una construcción rápida, esto no era práctico para los reactores de producción mucho más grandes. Los diseños iniciales del Laboratorio Metalúrgico y DuPont usaban helio para la refrigeración, antes de determinar que un reactor refrigerado por agua era más simple, más barato y más rápido de construir. [180] El diseño no estuvo disponible hasta el 4 de octubre de 1943; mientras tanto, Matthias se concentró en mejorar el sitio de Hanford erigiendo alojamientos, mejorando las carreteras, construyendo un desvío ferroviario y modernizando las líneas de electricidad, agua y teléfono. [181]
Al igual que en Oak Ridge, la mayor dificultad se encontró durante el enlatado de las pastillas de uranio, que comenzó en Hanford en marzo de 1944. Se decaparon para eliminar la suciedad y las impurezas, se sumergieron en bronce fundido, estaño y aleación de aluminio y silicio , se enlataron utilizando prensas hidráulicas y luego se taparon con soldadura por arco bajo una atmósfera de argón. Finalmente, se probaron para detectar agujeros o soldaduras defectuosas. Desafortunadamente, la mayoría de las pastillas enlatadas inicialmente no pasaron las pruebas, lo que resultó en una producción de solo un puñado por día. Pero se logró un progreso constante y en junio de 1944 la producción aumentó hasta el punto en que parecía que había suficientes pastillas enlatadas disponibles para poner en marcha el reactor B según lo programado en agosto de 1944. [182]
El 10 de octubre de 1943 se iniciaron las obras del reactor B, el primero de los seis reactores de 250 MW previstos. [183] Los complejos de reactores recibieron las letras de la A a la F, y los emplazamientos B, D y F se desarrollaron primero, ya que así se maximizaba la distancia entre los reactores. Fueron los únicos construidos durante el Proyecto Manhattan. [184] 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 37 m (120 pies) de altura.
La construcción del reactor comenzó en febrero de 1944. [185] Bajo la supervisión de Compton, Matthias, Crawford Greenewalt de DuPont , Leona Woods y Fermi, que insertó el primer tubo, el reactor se puso en marcha 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 comenzó a caer y a las 06:30 el reactor se había apagado por completo. Se investigó el agua de refrigeración para ver si había una fuga o contaminación. Al día siguiente, el reactor se puso en marcha de nuevo, solo para apagarse una vez más. [186] [187]
Fermi se puso en contacto con Chien-Shiung Wu , quien identificó la causa del problema como un envenenamiento por neutrones del xenón-135 , que tiene una vida media de 9,2 horas. [188] Fermi, Woods, Donald J. Hughes y John Archibald Wheeler calcularon entonces la sección eficaz nuclear del xenón-135, que resultó ser 30.000 veces la del uranio. [189] 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 círculo, y había añadido 504 tubos adicionales para rellenar las esquinas. Los científicos habían considerado originalmente esta sobreingeniería 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 forma eficiente. [190] El reactor D se puso en marcha el 17 de diciembre de 1944 y el reactor F el 25 de febrero de 1945. [191]
Mientras tanto, los químicos consideraron cómo se podría separar el plutonio del uranio cuando sus propiedades químicas no se conocían. Trabajando con las cantidades minúsculas 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 de separación piloto. Un segundo proceso de separación, el proceso de fosfato de bismuto , fue desarrollado posteriormente por Seaborg y Stanly G. Thomson. [192] 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. [193] Una vez que X-10 comenzó a producir plutonio, la planta de separación piloto se puso a prueba. El primer lote se procesó con un 40% de eficiencia, pero en los siguientes meses esto se elevó al 90%. [179]
En Hanford, la máxima prioridad se dio inicialmente a las instalaciones del área 300: edificios para probar materiales, preparar uranio y ensamblar y calibrar instrumentación. Uno de los edificios albergaba el equipo de enlatado de los cilindros de uranio, mientras que otro contenía un pequeño reactor de prueba. A pesar de su prioridad, el trabajo en el área 300 se retrasó debido a la naturaleza única y compleja de las instalaciones y a la escasez de mano de obra y materiales en tiempos de guerra. [194]
Los primeros planes preveían la construcción de dos plantas de separación en cada una de las áreas conocidas como 200-Oeste y 200-Este. Posteriormente, esto se redujo a dos, las plantas T y U, en 200-Oeste y una, la planta B, en 200-Este. [195] 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 x 13 x 20 pies (5,4 x 4,0 x 6,1 m). [196]
Las obras de 221-T y 221-U comenzaron en enero de 1944, la primera se terminó en septiembre y la segunda en diciembre. El edificio 221-B se terminó en marzo de 1945. Debido a los altos niveles de radiactividad, el trabajo en las plantas de separación tuvo que realizarse por control remoto utilizando un circuito cerrado de televisión, algo inaudito en 1943. El mantenimiento se llevó a cabo con la ayuda de una grúa aérea y herramientas especialmente diseñadas. Los edificios 224 eran más pequeños porque tenían menos material para procesar y era menos radiactivo. Los edificios 224-T y 224-U se terminaron el 8 de octubre de 1944, y el 224-B le siguió el 10 de febrero de 1945. Los métodos de purificación que finalmente se utilizaron en 231-W aún eran desconocidos cuando comenzó la construcción el 8 de abril de 1944, pero la planta estaba terminada y los métodos fueron seleccionados a fines de año. [197] 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. [191]
En 1943, los esfuerzos de desarrollo se dirigieron a un arma de fisión de tipo cañón con plutonio llamada Thin Man . La investigación inicial sobre las propiedades del plutonio se realizó utilizando plutonio-239 generado por ciclotrón, que era extremadamente puro pero solo podía crearse en cantidades muy pequeñas. Los Álamos recibió la primera muestra de plutonio del reactor Clinton X-10 en abril de 1944 y en cuestión de días Emilio Segrè descubrió un problema: el plutonio generado por reactor tenía una concentración más alta de plutonio-240, lo que resultaba en hasta cinco veces la tasa de fisión espontánea del plutonio de ciclotrón. [198]
Esto lo hizo inadecuado para su uso en un arma de tipo cañón, ya que el plutonio-240 iniciaría la reacción en cadena demasiado pronto, causando una predetonación que dispersaría la masa crítica después de que una cantidad mínima de plutonio se hubiera fisionado (un chisporroteo ). Se sugirió un cañón de mayor velocidad, pero se consideró poco práctico. También se consideró la posibilidad de separar los isótopos, pero se rechazó, 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 arma indefinidamente". [199]
El trabajo sobre un método alternativo de diseño de bombas, conocido como implosión, había comenzado antes bajo la dirección del físico Seth Neddermeyer . La implosión usaba explosivos para aplastar una esfera subcrítica de material fisionable en una forma más pequeña y densa. La masa crítica se ensambla en mucho menos tiempo que con el método del cañón. Cuando los átomos fisionables están más juntos, la tasa de captura de neutrones aumenta, [200] por lo que también hace un uso más eficiente del material fisionable. [201] Las investigaciones de Neddermeyer de 1943 y principios de 1944 mostraron ser prometedoras, pero también dejaron en claro que un arma de implosión era más compleja que el diseño tipo cañón desde una perspectiva tanto teórica como de ingeniería. [202] En septiembre de 1943, John von Neumann , que tenía experiencia con cargas huecas , propuso usar una configuración esférica en lugar de la cilíndrica en la que estaba trabajando Neddermeyer. [203]
Un esfuerzo acelerado en el diseño de implosión, con nombre en código Fat Man , comenzó en agosto de 1944 cuando Oppenheimer implementó una reorganización radical del laboratorio de Los Álamos para centrarse en la implosión. [204] Se crearon dos nuevos grupos en Los Álamos para desarrollar el arma de implosión, la División X (para explosivos) encabezada por el experto en explosivos George Kistiakowsky y la División G (para gadget) bajo Robert Bacher. [205] [206] El nuevo diseño presentaba lentes explosivas que enfocaban la implosión en una forma esférica. [207] El diseño de lentes resultó ser lento, difícil y frustrante. [207] Se probaron varios explosivos antes de decidirse por la composición B y baratol . [208] El diseño final se parecía a un balón de fútbol, con 20 lentes hexagonales y 12 pentagonales, cada una con un peso de aproximadamente 80 libras (36 kg). Para lograr la detonación correcta se necesitaban detonadores eléctricos rápidos, fiables y seguros , de los cuales había dos para cada lente para mayor confiabilidad. [209] Utilizaron detonadores de puente explosivo , un nuevo invento desarrollado en Los Álamos por un grupo dirigido por Luis Álvarez . [210]
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 de metal rodeada por las lentes explosivas, que a su vez estaban dentro de una cámara de ionización . Esto permitió la toma de una película de rayos X de la implosión. Las lentes fueron diseñadas principalmente utilizando esta serie de pruebas. [211] En su historia del proyecto Los Álamos, David Hawkins escribió: "RaLa se convirtió en el experimento individual más importante que afectó al diseño final de la bomba". [212]
Dentro de los explosivos había un empujador de aluminio, que proporcionaba una transición suave desde el explosivo de densidad relativamente baja a la siguiente capa, el tamper de uranio natural. Su trabajo principal era mantener la masa crítica unida 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 tamper estaba recubierto con una fina capa de boro que absorbe neutrones. [209] Se desarrolló un iniciador de neutrones modulado de polonio-berilio , conocido como "erizo", [213] para iniciar la reacción en cadena precisamente en el momento adecuado. [214] Este trabajo sobre la química y la metalurgia del polonio radiactivo fue dirigido por Charles Allen Thomas de la Compañía Monsanto y se conoció como el Proyecto Dayton . [215] Las pruebas requerían hasta 500 curios por mes de polonio, que Monsanto pudo entregar. [216] Todo el conjunto estaba encerrado en una carcasa de duraluminio para protegerlo de las balas y el fuego antiaéreo. [209]
La tarea final de los metalúrgicos era determinar cómo fundir 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 contaminación, pero pronto se determinó que había múltiples alótropos de plutonio . [217] La frágil fase α que existe a temperatura ambiente cambia a la fase β plástica a temperaturas más altas. Luego, la atención se desplazó a la fase δ aún más maleable que normalmente existe en el rango de 300 °C a 450 °C. Se descubrió que 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 luego dieron con la idea de usar una aleación de plutonio y galio , que estabilizaba la fase δ y podía prensarse en caliente en la forma esférica deseada. Como se descubrió que el plutonio se corroía fácilmente, la esfera se cubrió con níquel. [218]
El trabajo resultó peligroso. Al final de la guerra, la mitad de los químicos y metalúrgicos tuvieron que ser retirados del trabajo con plutonio cuando se detectaron niveles inaceptablemente altos del elemento en su orina. [219] Un pequeño incendio en Los Álamos en enero de 1945 generó temor de 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 el sitio DP. [220] Los hemisferios para el primer pozo (o núcleo) de plutonio se produjeron y entregaron el 2 de julio de 1945. Tres hemisferios más siguieron el 23 de julio y se entregaron tres días después. [221]
A diferencia del arma Fat Man de plutonio, el Little Boy, un arma de tipo cañón de uranio, fue sencillo, aunque no trivial, de diseñar. La responsabilidad general de su diseño fue asignada a la División de Artillería (O) de Parsons, y el diseño, desarrollo y trabajo técnico en Los Álamos se consolidó bajo el grupo del teniente comandante Francis Birch . El diseño del cañón ahora tenía que funcionar solo con uranio enriquecido, y esto permitió simplificar enormemente el diseño. Ya no se requirió un cañón de alta velocidad, y se sustituyó por un arma más simple. [222] [223]
También se continuó con la investigación sobre la Super, aunque se consideró secundaria al desarrollo de una bomba de fisión. El esfuerzo fue dirigido por Teller, quien fue su defensor más entusiasta. [224] El grupo F-1 (Super) calculó que quemar un metro cúbico (35 pies cúbicos) de deuterio líquido liberaría la energía de 10 megatones de TNT (42 PJ), suficiente para devastar 1.000 millas cuadradas (2.600 km 2 ). [225] En un informe final sobre la Super en junio de 1946, Teller se mantuvo optimista sobre la perspectiva de que se desarrollara con éxito, aunque esa opinión no era universal. [226]
Debido a la complejidad de un arma de tipo implosión, se decidió que, a pesar del desperdicio de material fisionable, era necesaria una prueba nuclear a gran escala. Oppenheimer la bautizó con el nombre en código "Trinity". [227] En marzo de 1944, la planificación de la prueba fue asignada a Kenneth Bainbridge , quien seleccionó el Campo de Bombardeo de Alamogordo como el sitio de prueba. [228] Se construyó un campamento base con barracones, almacenes, talleres, un polvorín de explosivos y un economato. [229] Se realizó una explosión previa a la prueba el 7 de mayo de 1945 para calibrar los instrumentos. Se erigió una plataforma de prueba de madera a 800 yardas (730 m) de la futura Zona Cero de Trinity y se apiló con aproximadamente 100 toneladas cortas (91 t) de explosivos de alta potencia [i] mezclados con productos de fisión nuclear . [232] [233]
A Groves no le hacía ninguna gracia la perspectiva de tener que 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 fallo. Se fabricó a un gran coste a partir de 214 toneladas cortas (194 t) de hierro y acero. [234] 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 su lugar, se colocó encima de una torre de acero a 800 yardas (730 m) del arma como una medida aproximada de la potencia de la explosión. Jumbo sobrevivió, aunque su torre no, lo que añadió credibilidad a la creencia de que Jumbo habría contenido con éxito una explosión fallida . [235] [232]
Para la prueba real, el arma, apodada "el gadget", fue izada hasta la parte superior de una torre de acero de 100 pies (30 m), ya que la detonación a esa altura daría una mejor indicación de cómo se comportaría el arma al ser lanzada desde un bombardero. La detonación en el aire maximizó la energía aplicada directamente al objetivo y generó menos lluvia radiactiva . El gadget fue ensamblado bajo la supervisión de Norris Bradbury en la cercana McDonald Ranch House el 13 de julio, y precariamente izado hasta la torre al día siguiente. [236]
A las 05:30 del 16 de julio de 1945, el aparato explotó con una energía equivalente a unos 20 kilotones de TNT, dejando un cráter de trinitita (vidrio radiactivo) en el desierto de 76 m de ancho. La onda expansiva se sintió a más de 160 km de distancia y la nube en forma de hongo alcanzó los 12,1 km de altura. Se escuchó hasta en El Paso, Texas , por lo que Groves publicó un artículo de portada sobre la explosión de un depósito de municiones en el campo Alamogordo que involucraba proyectiles de gas. [237] [238]
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 verso (XI,32), que tradujo como "Ahora me he convertido en la Muerte, destructora de mundos". [241] [242] [j]
La prueba tuvo un éxito considerablemente mayor del que se había previsto; esto fue enviado inmediatamente por cable a Stimson, que se encontraba en ese momento en la Conferencia de Potsdam , y Groves preparó apresuradamente un informe más extenso que envió por mensajería. Truman se vio afectado de manera poderosa y positiva por la noticia. Stimson anotó en su diario que cuando se lo compartió a Churchill, éste comentó: "Ahora sé lo que le pasó a Truman ayer. No lo podía entender. Cuando llegó a la reunión después de haber leído este informe, era un hombre cambiado. Les dijo a los rusos exactamente dónde entraban y salían y, en general, dirigió toda la reunión". [244]
En su apogeo en junio de 1944, el Proyecto Manhattan empleó a unos 129.000 trabajadores, de los cuales 84.500 eran trabajadores de la construcción, 40.500 eran operadores de planta y 1.800 eran personal militar. A medida que la actividad de la construcción disminuyó, la fuerza laboral se redujo a 100.000 un año después, pero el número de personal militar aumentó a 5.600. La obtención de la cantidad necesaria de trabajadores, especialmente trabajadores altamente calificados, en competencia con otros programas vitales en tiempos de guerra resultó muy difícil. [245] Debido a la alta rotación, más de 500.000 personas trabajaron en el proyecto. [246] La mayoría de los afroamericanos estaban empleados en trabajos de bajo nivel, pero había algunos científicos y técnicos afroamericanos . [247] Los requisitos laborales y de seguridad únicos también dieron como resultado que el Proyecto Manhattan tuviera un mayor porcentaje de mujeres en roles técnicos que los proyectos gubernamentales posteriores. [248]
En 1943, Groves obtuvo una prioridad temporal especial para la mano de obra de la War Manpower Commission . En marzo de 1944, tanto la War Production Board como la War Manpower Commission dieron al proyecto su máxima prioridad. [249] El director de la comisión de Kansas declaró que desde 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 trabajo hasta que el solicitante rechazó definitivamente la oferta. [250] Tolman y Conant, en su papel de asesores científicos del proyecto, elaboraron una lista de científicos candidatos y los calificaron los científicos que ya estaban trabajando en el proyecto. Luego, Groves envió una carta personal al director de su universidad o empresa pidiendo que los liberaran para el trabajo de guerra esencial. [251]
Una fuente de personal calificado fue el propio Ejército, en particular el Programa de Entrenamiento Especializado del Ejército . En 1943, el MED creó el Destacamento Especial de Ingenieros (SED), con una fuerza autorizada de 675. 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 de oficina que manejaban material clasificado, los WAC pronto fueron utilizados también para tareas técnicas y científicas. [252] El 1 de febrero de 1945, todo el personal militar asignado al MED, incluidos todos los destacamentos SED, fueron asignados a la Unidad de Servicio Técnico 9812, excepto en Los Álamos, donde el personal militar que no fuera del SED, incluidos los WAC y la Policía Militar, fueron asignados a la Unidad de Comando de Servicio 4817. [253]
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 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 Álamos. [254] 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, utilizaban líquidos y gases peligrosos a altas presiones, trabajaban con altos voltajes y realizaban experimentos con explosivos, sin mencionar los peligros en gran parte desconocidos que presentaban la radiactividad y el manejo de materiales fisionables. [255] Sin embargo, en diciembre de 1945, el Consejo Nacional de Seguridad le otorgó al Proyecto Manhattan el Premio de Honor por Servicio Distinguido a la 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 por debajo de la tasa de la industria privada. [256]
El Proyecto Manhattan funcionó bajo un mandato de "absoluto secreto" de Roosevelt, lo que significa que la existencia misma del proyecto debía mantenerse en secreto. Esto resultó ser una tarea abrumadora 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. [257] Groves adoptó una versión extrema de la compartimentación (la política de "necesidad de saber" ):
Para mí, la compartimentación del conocimiento era la esencia misma de la seguridad. Mi regla era sencilla y no podía ser malinterpretada: cada persona debía saber todo lo que necesitaba saber para hacer su trabajo y nada más. El cumplimiento de esta regla no sólo proporcionaba una medida adecuada de seguridad, sino que mejoraba enormemente la eficiencia general al hacer que nuestra gente se dedicara a su trabajo. Y dejaba muy claro a todos los interesados que el proyecto existía para producir un producto final específico, no para permitir que los individuos satisficieran su curiosidad y aumentaran su conocimiento científico. [258]
Esto chocaba con las normas de muchos de los científicos involucrados, quienes afirmaban que la ciencia no podía operar con éxito bajo tales requisitos. Los funcionarios del Proyecto Manhattan también tuvieron dificultades con periodistas, congresistas, funcionarios federales que no estaban "al tanto", residentes cerca de los sitios locales, jueces que adjudicaban reclamos de tierras y otras fuentes de especulación, fisgones 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. En última instancia, se investigaron más de 1.500 casos de "charla suelta" durante la guerra. Incluso Harry Truman no fue informado sobre el proyecto mientras era vicepresidente, y solo se enteró de él después de la muerte de Roosevelt. [257]
Debido a su relativo éxito en mantener la historia fuera de los periódicos, Byron Price , jefe de la Oficina de Censura , finalmente designó al Proyecto Manhattan como "el secreto mejor guardado de la guerra". [259] 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 solo otros mil eran conscientes de que el trabajo sobre átomos estaba involucrado". La revista escribió que los más de 100.000 empleados en el proyecto "trabajaban 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 estadounidenses (equivalentes a 169.000 dólares en 2023), monitoreaban "diales e interruptores mientras detrás de gruesos muros de hormigón se producían reacciones misteriosas" sin saber el propósito de sus trabajos. [260] [261] [262]
En diciembre de 1945, el ejército estadounidense publicó un informe secreto en el que se evaluaba el aparato de seguridad que rodeaba al Proyecto Manhattan. El informe afirma que el proyecto estaba "más estrictamente vigilado que cualquier otro proyecto de guerra altamente secreto". La infraestructura de seguridad circundante era tan amplia y exhaustiva que en los primeros días del proyecto, en 1943, los investigadores examinaron a 400.000 empleados potenciales y 600 empresas para detectar posibles riesgos de seguridad. [263]
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 lo militar, y en 1940 las revistas científicas comenzaron a pedir a la Academia Nacional de Ciencias que autorizara 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 los funcionarios del gobierno pidieron a los bibliotecarios de todo el país en 1943 que retiraran el número. [264] Sin embargo, los soviéticos notaron el silencio. En abril de 1942, el físico nuclear Georgy Flyorov escribió a Joseph Stalin sobre la ausencia de artículos sobre la fisión nuclear en las revistas estadounidenses; esto dio lugar a que la Unión Soviética estableciera su propio proyecto de bomba atómica. [265]
El Proyecto Manhattan funcionó bajo estrictas medidas de seguridad para evitar que su descubrimiento indujera a las potencias del Eje, especialmente Alemania, a acelerar sus propios proyectos nucleares o a emprender operaciones encubiertas contra el proyecto. [266] La Oficina de Censura dependía de que la prensa cumpliera 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 los medios de comunicación que evitaran hablar de "la destrucción de átomos, la energía atómica, la fisión atómica, la 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". [267] [259]
La posibilidad de sabotaje siempre estuvo presente, y a veces se sospechaba cuando había fallas en el equipo. Si bien hubo algunos problemas que se creía que eran el resultado de empleados descuidados o descontentos, no hubo casos confirmados de sabotaje instigado por el Eje. [268] Sin embargo, el 10 de marzo de 1945, un globo incendiario japonés chocó contra una línea eléctrica y la sobrecarga de energía resultante provocó que los tres reactores de Hanford se apagaran temporalmente. [269] Con tanta gente involucrada, la seguridad era difícil. Se formó un destacamento especial del Cuerpo de Contrainteligencia para manejar los problemas de seguridad del proyecto. [270] En 1943, estaba claro que la Unión Soviética estaba intentando penetrar en el proyecto. El teniente coronel Boris T. Pash , jefe de la Rama de Contrainteligencia del Comando de Defensa Occidental , investigó el presunto espionaje soviético en el Laboratorio de Radiación en Berkeley. Oppenheimer informó a Pash que un colega profesor de Berkeley, Haakon Chevalier , le había contactado para que pasara información a la Unión Soviética. [271]
El espía soviético más exitoso 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. [272] 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 los Estados Unidos con Gran Bretaña y Canadá, [273] y otros casos de espionaje fueron descubiertos posteriormente, lo que llevó al arresto de Harry Gold , David Greenglass y Julius y Ethel Rosenberg . [274] Otros espías como George Koval y Theodore Hall permanecieron desconocidos durante décadas. [275] El valor del espionaje es difícil de cuantificar, ya que la principal limitación en el proyecto de la bomba atómica soviética era su escaso suministro de mineral de uranio. Es posible que haya ahorrado a los soviéticos al menos uno o dos años en el desarrollo de su propia bomba, [276] aunque algunos historiadores han argumentado que los soviéticos dedicaron tanto tiempo a verificar y duplicar la información como el que habrían ahorrado si hubieran confiado en ella. [277]
Además de desarrollar la bomba atómica, el Proyecto Manhattan se encargó de reunir información 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 bombardeo y sabotaje contra plantas de agua pesada en la Noruega ocupada por los alemanes. [278] Se creó una pequeña misión, integrada conjuntamente por la Oficina de Inteligencia Naval , la OSRD, el Proyecto Manhattan y la Inteligencia del Ejército (G-2), para investigar los desarrollos científicos del enemigo. No se limitó a aquellos que involucraran armas nucleares. [279] El jefe de inteligencia del ejército, el mayor general George V. Strong , nombró a Boris Pash para comandar la unidad, [280] que recibió el nombre en código "Alsos" (del griego "arboleda"). [281] Samuel Goudsmit fue el director científico de la misión Alsos. [282]
La Misión Alsos en Italia interrogó al personal del laboratorio de física de la Universidad de Roma tras la captura de la ciudad en junio de 1944. [283] Mientras tanto, Pash formó una misión Alsos combinada británica y estadounidense en Londres bajo el mando del capitán Horace K. Calvert para participar en la Operación Overlord . [284] Groves consideró que el riesgo de que los alemanes pudieran intentar 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 . [285] Bajo el nombre en clave de Operación Peppermint , se preparó equipo especial y se entrenó a los equipos del Servicio de Guerra Química en su uso. [286]
Siguiendo la estela de los ejércitos aliados que avanzaban, el equipo Alsos interrogó a científicos y registró instalaciones en áreas liberadas de Francia y Alemania para conocer el trabajo alemán. Goudsmit concluyó en noviembre de 1944 que el programa nuclear alemán nunca había pasado de la etapa de laboratorio. Como dijo más tarde: "Las pruebas disponibles demostraban definitivamente que Alemania no tenía una bomba atómica y que no era probable que la tuviera en un tiempo razonable". [287]
Los interrogatorios a prisioneros alemanes indicaron que se estaba procesando uranio y torio en Oranienburg , por lo que Groves organizó que fuera bombardeado el 15 de marzo de 1945 para negar su captura por la Unión Soviética. [288] Un equipo de Alsos fue a Stassfurt en la Zona de Ocupación Soviética y recuperó 11 toneladas de mineral de WIFO . [289] En abril de 1945, Pash, al mando de una fuerza compuesta conocida como T-Force, llevó a cabo la Operación Harborage , un barrido tras las líneas enemigas de Hechingen , Bisingen y Haigerloch , el corazón del esfuerzo nuclear alemán. T-Force capturó laboratorios nucleares, documentos, equipos y suministros, incluyendo agua pesada y 1,5 toneladas de uranio metálico. [290] [291]
Los equipos de Alsos acorralaron 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 , donde los vigilaron subrepticiamente. [292]
El único avión aliado capaz de transportar el Thin Man de 17 pies (5,2 m) de largo o el Fat Man de 59 pulgadas (150 cm) de ancho era el británico Avro Lancaster , pero el uso de un avión británico habría causado dificultades con el mantenimiento. Groves esperaba que el Boeing B-29 Superfortress estadounidense pudiera modificarse para llevar un Thin Man uniendo sus dos bahías de bombas . [293] Esto se volvió innecesario después de que Thin Man fuera abandonado, ya que un Little Boy era lo suficientemente corto como para caber en una bahía de bombas B-29, [223] pero aún se requerían modificaciones. El Comando de Material de las Fuerzas Aéreas del Ejército en Wright Field , Ohio, comenzó Silverplate , el nombre en clave de la modificación del B-29, en noviembre de 1943. Se llevaron a cabo lanzamientos de prueba en el Muroc Army Air Field y la Naval Ordnance Test Station en California con bombas calabaza Thin Man y Fat Man para probar sus características balísticas, de espoleta y de estabilidad. [294]
El 509th Composite Group fue activado el 17 de diciembre de 1944 en el Wendover Army Air Field , Utah, bajo el mando del coronel Paul W. Tibbets . Su 393rd Bombardment Squadron , equipado con B-29 Silverplate, practicó vuelos de larga distancia sobre el agua y lanzó bombas calabaza. [295] Una unidad especial conocida como Proyecto Alberta se formó en Los Álamos bajo el mando de Parsons para ayudar en la preparación y entrega de las bombas. [295] El 509th Composite Group se desplegó en North Field en Tinian en julio de 1945. [296] La mayoría de los componentes para el 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 320th Troop Carrier Squadron del 509th Group. [297] Dos conjuntos Fat Man viajaron a Tinian en B-29 especialmente modificados del 509th Composite Group, y el primer núcleo de plutonio fue en un C-54 especial. [298]
A finales de diciembre de 1944, preocupado por las fuertes 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 consideraba que Japón era más probable. [299] A finales de abril de 1945, se estableció un comité de selección de objetivos para determinar qué ciudades deberían ser objetivos, y recomendó Kokura , Hiroshima , Niigata y Kioto . Stimson intervino, anunciando que él tomaría la decisión sobre los objetivos y que no autorizaría el bombardeo de Kioto por su importancia histórica y religiosa. [300] Nagasaki fue finalmente sustituida. [301] 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 compuesto por Arthur Compton, Fermi, Lawrence y Oppenheimer; El grupo científico no sólo expresó su opinión sobre los probables efectos físicos de una bomba atómica, sino también sobre sus probables repercusiones militares y políticas. En una reunión celebrada el 1 de junio, el Comité Interino decidió que "la bomba debería utilizarse contra Japón lo antes posible; que se utilizara en una fábrica de guerra rodeada de casas de trabajadores; y que se utilizara sin previo aviso". [302] [303]
En la Conferencia de Potsdam , en Alemania, el presidente Harry S. Truman le dijo a Stalin que Estados Unidos tenía "una nueva arma de una fuerza destructiva inusual", sin dar ningún detalle. Como no mostró "ningún interés especial", Truman supuso erróneamente que Stalin no entendía. En realidad, los espías soviéticos habían mantenido a Stalin informado de los trabajos y de la prueba prevista. [304] [305] [306]
El 25 de julio, Marshall y Stimson aprobaron una orden de ataque del general Thomas T. Handy al general Carl Spaatz , en la que se especificaba que la "primera bomba especial" se utilizaría "después del 3 de agosto de 1945" y que se utilizarían "bombas adicionales" "tan pronto como el personal del proyecto las tuviera preparadas". [307] El plan operativo era lanzar la primera bomba el 2 de agosto, la segunda el 10 de agosto y una tercera alrededor del 24 de agosto. Sin embargo, debido a las condiciones meteorológicas sobre Japón y al deseo de realizar bombardeos visuales, la fecha de la primera misión de bombardeo se retrasó hasta el 6 de agosto y la segunda se adelantó hasta el 9 de agosto. [308]
El 6 de agosto de 1945, el Enola Gay , un Boeing B-29 Superfortress del 393.º Escuadrón de Bombardeo, pilotado por Tibbets, despegó de North Field con un Little Boy en su bodega de bombas. Hiroshima, sede del 2.º Ejército General y la Quinta División y puerto de embarque, era el objetivo principal, con Kokura y Nagasaki como alternativas. Parsons, el artillero 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 un choque durante el despegue. [309] La bomba detonó a una altitud de 1750 pies (530 m) con una explosión que más tarde se estimó que era el equivalente a 13 kilotones de TNT. [310] Un área de aproximadamente 4,7 millas cuadradas (12 km² ) fue destruida. Los funcionarios japoneses determinaron que el 69% de los edificios de Hiroshima fueron destruidos y otro 6-7% dañado. Las primeras estimaciones fueron que 66.000 personas murieron y 69.000 resultaron heridas; estimaciones posteriores que incluyeron a 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. [311] [312] [313] [314]
En la mañana del 9 de agosto de 1945, el Bockscar , un segundo B-29 pilotado por el comandante del 393d Bombardment Squadron, el mayor Charles W. Sweeney , despegó con un Fat Man a bordo. Esta vez, Ashworth sirvió como artillero y Kokura era el objetivo principal. Cuando llegaron a Kokura, encontraron que la capa de nubes había oscurecido la ciudad, impidiendo el ataque visual requerido por las órdenes. Después de tres incursiones 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 como se ordenó. 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 de Trinity, pero se limitó al valle de Urakami , y una gran parte de la ciudad, incluido el centro, quedó protegida por las colinas intermedias. Alrededor del 44% de la ciudad fue destruida, y las estimaciones de víctimas oscilan entre 40.000 y 80.000 personas fallecidas y al menos 60.000 heridas. [315] En total, se estima que entre 35.000 y 40.000 personas murieron y 60.000 resultaron heridas. [316] [317] [311]
Groves esperaba tener otra bomba atómica lista para su uso el 19 de agosto, con tres más en septiembre y otras tres en octubre. [318] Se prepararon dos conjuntos Fat Man más y se programó que salieran de Kirtland Field hacia Tinian el 11 y el 14 de agosto. [317] En Los Álamos, los técnicos trabajaron 24 horas seguidas para fundir otro núcleo de plutonio . [319] Aunque estaba fundido, todavía necesitaba ser prensado y recubierto, lo que llevaría hasta el 16 de agosto. [320] Por lo tanto, podría haber estado listo para su uso el 19 de agosto.
El 10 de agosto, Truman fue informado de que se estaba preparando otra bomba. Ordenó que no se pudieran utilizar más bombas atómicas sin su autorización expresa. Según Henry A. Wallace , Truman le dijo a su gabinete que "la idea de aniquilar a otras 100.000 personas era demasiado horrible. No le gustaba la idea de matar, como él decía, 'a todos esos niños'". [321] Groves suspendió el envío del tercer núcleo el 13 de agosto. [322]
El 11 de agosto, Groves telefoneó a Warren con órdenes de organizar un equipo de reconocimiento 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 contralmirante 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. [323] 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 . [324]
En previsión de los bombardeos, Groves había encargado al físico Henry DeWolf Smyth que preparara una historia técnica del proyecto para el consumo público. La idea de divulgar libremente dicha información fue controvertida; la decisión de hacerlo fue tomada personalmente por Truman. El " Informe Smyth " se hizo público el 12 de agosto de 1945. [325]
Japón anunció su rendición el 15 de agosto. [326] La necesidad de los bombardeos 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 en la voluntad japonesa de rendirse. [327] El Informe Franck fue el esfuerzo más notable para impulsar una demostración, pero fue rechazado por el panel científico del Comité Interino. [328] La petición Szilárd , redactada en julio de 1945 y firmada por docenas 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. [329] [330]
El Proyecto Manhattan se hizo famoso instantáneamente después del bombardeo de Hiroshima y el levantamiento parcial de su secreto. Se le atribuyó ampliamente el fin de la guerra, y Groves trabajó para dar crédito a sus contratistas, cuyo trabajo hasta entonces había sido secreto. Groves y Nichols les entregaron 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 . [331]
El Proyecto Manhattan persistió hasta el 31 de diciembre de 1946, y el Distrito de Manhattan hasta el 15 de agosto de 1947. [332] Durante este tiempo, sufrió numerosas dificultades causadas por problemas técnicos, los efectos de la rápida desmovilización y una falta de claridad sobre su misión a largo plazo.
En Hanford, la producción de plutonio disminuyó a medida que los reactores B, D y F se desgastaban, 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. La producción se redujo y la unidad más antigua, la pila B, se cerró para que al menos un reactor permaneciera disponible. La investigación continuó, con DuPont y el Laboratorio Metalúrgico desarrollando un proceso de extracción de solvente redox como una 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. [333]
La ingeniería de bombas estuvo a cargo de la División Z, [334] inicialmente ubicada en Wendover Field, pero se trasladó a Oxnard Field , Nuevo México, en septiembre de 1945 para estar más cerca de Los Álamos. Esto marcó el comienzo de la Base Sandia . El cercano Kirtland Field se utilizó como base de B-29 para pruebas de compatibilidad de aeronaves y de caída. [335] A medida que los oficiales reservistas fueron desmovilizados, fueron reemplazados por unos cincuenta oficiales regulares cuidadosamente seleccionados. [336]
Nichols recomendó que se cerraran las vías S-50 y Alpha en Y-12, lo que se hizo en septiembre. [337] Aunque funcionaban mejor que nunca, [338] las vías Alpha no podían competir con las K-25 y la nueva K-27, que habían comenzado a funcionar en enero de 1946. En diciembre, se cerró la planta Y-12, lo que redujo la nómina de Tennessee Eastman de 8600 a 1500 y permitió ahorrar 2 millones de dólares al mes. [339]
En ningún otro lugar la desmovilización fue un problema mayor que en Los Álamos, donde se produjo un éxodo de talentos. Quedaba mucho por hacer. Las bombas utilizadas en Hiroshima y Nagasaki necesitaban mejoras para hacerlas más sencillas, seguras y fiables. Era necesario desarrollar métodos de implosión para el uranio en lugar del método de las armas, que suponía un derroche de recursos, y se necesitaban núcleos compuestos de uranio y plutonio ahora que el plutonio escaseaba. Sin embargo, la incertidumbre sobre el futuro del laboratorio hizo que fuera difícil convencer a la gente de que se quedara. Oppenheimer regresó a su trabajo en la Universidad de California y Groves nombró a Norris Bradbury como sustituto provisional; Bradbury permaneció en el puesto durante los siguientes 25 años. [340] 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. [333]
El personal del Proyecto Manhattan participó en las primeras pruebas nucleares de posguerra, la Operación Crossroads , realizada en el atolón Bikini en julio de 1946. Se detonaron dos bombas tipo Fat Man (una como explosión aérea y otra como explosión submarina) para investigar el efecto de las armas nucleares en los buques de guerra. [341] [342] Se permitió la asistencia de la prensa y de observadores internacionales, lo que convirtió las pruebas en un espectáculo internacional. [343]
Tras un debate interno sobre la gestión del programa nuclear en tiempos de paz, la Ley de Energía Atómica de 1946 creó la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos para que se hiciera cargo de las funciones y los activos del proyecto. Estableció el control civil sobre el desarrollo atómico. Los aspectos militares quedaron a cargo del Proyecto de Armas Especiales de las Fuerzas Armadas (AFSWP). [344]
Después de los bombardeos de Hiroshima y Nagasaki, varios físicos del Proyecto Manhattan fundaron el Boletín de los Científicos Atómicos (1945) y el Comité de Emergencia de Científicos Atómicos (1946), que comenzó como una acción de emergencia llevada a cabo por científicos que vieron la necesidad urgente de un programa educativo sobre armas atómicas. [345] Ante la destructividad de las bombas y en previsión de la carrera armamentista nuclear, 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. [346]
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 de guerra, y era 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 para las operaciones. [348] [349] [350]
La financiación inicial del proyecto se hizo a través del presupuesto general de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico . Mientras se hacían planes para transferir el trabajo al Cuerpo de Ingenieros del Ejército, Bush escribió a Roosevelt a fines 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. [351]
A medida que el proyecto fue creciendo en tamaño y en costes, se mantuvo deliberadamente al Congreso al margen del mismo, por temor a que los congresistas fueran propensos a filtrar información y porque se temía que el proyecto pareciera un despilfarro . Las solicitudes de asignaciones se incluyeron discretamente en otros proyectos de ley, pero los crecientes costes del proyecto y las grandes instalaciones (que a muchos les parecían no producir 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 investigaciones fueron rechazadas. [352]
Estas investigaciones del Congreso, junto con la necesidad de una aprobación presupuestaria fluida, llevaron a Bush, Groves y Stimson a acordar en la primavera de 1944 que algunos congresistas de alto rango debían ser informados del propósito del proyecto. En marzo de 1945, exactamente siete congresistas fueron informados oficialmente. [352] Los fondos se ocultaron en solicitudes de asignación con los discretos encabezados, con frecuencia "Servicio de Ingeniería del Ejército" y "Aceleración de la producción". A fines de mayo de 1945, para agilizar aún más las cuestiones presupuestarias y asegurar la cooperación de Albert J. Engel , quien había amenazado con revelar la existencia del proyecto si no se le informaba más sobre él, se permitió a cinco congresistas adicionales visitar el sitio de Oak Ridge para asegurarse de "la razonabilidad de las diversas acomodaciones habitacionales que se habían proporcionado, [y] que realmente observaran el tamaño y el alcance de las instalaciones y que se les demostraran algunas de las complejidades del proyecto". [k]
Durante la guerra, el Proyecto Manhattan produjo las tres bombas utilizadas (Trinity, Little Boy y Fat Man), así como una bomba Fat Man adicional sin usar, lo que hizo que el costo promedio por bomba en tiempos de guerra fuera de alrededor de $500 millones en dólares de 1945. En comparación, el costo total del proyecto a fines de 1945 era 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. [347] Fue el segundo proyecto de armas más caro emprendido por los Estados Unidos durante la guerra, solo detrás del Boeing B-29 Superfortress . [354]
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Las repercusiones políticas y culturales del desarrollo de las armas nucleares fueron profundas. William Laurence , del New York Times , el primero en utilizar la frase « era atómica », [359] se convirtió en el corresponsal oficial del Proyecto Manhattan en la primavera de 1945. Fue testigo tanto de la prueba Trinity [360] como del bombardeo de Nagasaki y escribió los comunicados de prensa oficiales sobre ellos. Posteriormente escribió una serie de artículos en los que ensalzaba las virtudes de la nueva arma. Sus reportajes ayudaron a estimular la conciencia pública sobre el potencial de la tecnología nuclear y motivaron su desarrollo en los Estados Unidos y la Unión Soviética. [361]
El Proyecto Manhattan dejó como legado una red de laboratorios nacionales : el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , el Laboratorio Nacional 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. [362] Estarían a la vanguardia del tipo de investigación a gran escala que Alvin Weinberg , el director del Laboratorio Nacional Oak Ridge, llamaría Big Science . [363]
El Laboratorio de Investigación Naval había estado interesado durante mucho tiempo en la posibilidad de utilizar la energía nuclear para la propulsión de buques de guerra, y trató de crear su propio proyecto nuclear. En mayo de 1946, Nimitz, ahora Jefe de Operaciones Navales , decidió que la Armada debería trabajar en su lugar con el Proyecto Manhattan. Un grupo de oficiales navales fueron asignados a Oak Ridge, el más veterano de los cuales era el capitán Hyman G. Rickover , que se convirtió en director asistente allí. Se sumergieron en el estudio de la energía nuclear, sentando las bases para una armada de propulsión nuclear . [364] Un grupo similar de personal de la Fuerza Aérea llegó a Oak Ridge en septiembre de 1946 con el objetivo de desarrollar aviones nucleares . [365] Su proyecto de Energía Nuclear para la Propulsión de Aeronaves se topó con formidables dificultades técnicas y finalmente fue cancelado. [366]
La capacidad de los nuevos reactores para crear isótopos radiactivos en cantidades nunca antes vistas desencadenó 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 la investigación biológica, industrial y agrícola. [367]
Sus plantas de producción, que funcionaban con nuevas tecnologías, sustancias exóticas y en condiciones de secreto y prisa, también dejaron un vasto legado de residuos y daños ambientales. En Hanford, por ejemplo, los residuos corrosivos y radiactivos se almacenaban en "tanques de almacenamiento subterráneos de una sola carcasa, revestidos de acero y fabricados a toda prisa" que se suponía que serían temporales, a la espera de una solución más permanente. [368] En cambio, se descuidaron y finalmente sufrieron filtraciones. Problemas de este tipo hicieron que Hanford se convirtiera en "uno de los sitios de residuos nucleares más contaminados de América del Norte", y en objeto de importantes esfuerzos de limpieza después de que fuera desactivado a fines de la Guerra Fría. [369]
Al entregar 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. Ustedes han hecho de ese sueño una realidad. Han aprovechado las ideas más nebulosas y las han convertido en realidades. Han construido ciudades donde antes no se conocían. Han construido plantas industriales de una magnitud y una precisión que hasta ahora se consideraban imposibles. Han construido el arma que puso fin a la guerra y, con ello, salvó innumerables vidas estadounidenses. En lo que respecta a las aplicaciones en tiempos de paz, han levantado el telón para mostrar las perspectivas de un mundo nuevo. [370]
El Parque Histórico Nacional del Proyecto Manhattan se estableció el 10 de noviembre de 2015. [371]
Publicado originalmente como Informe Los Alamos LAMS-2532
