Manhattan-Projekt
| Manhattan-Distrikt ⓘ | |
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 Der Trinity-Test des Manhattan-Projekts am 16. Juli 1945 war die erste Detonation einer Kernwaffe. | |
| Aktiv | 1942–1946 |
| Aufgelöst | 15. August 1947 |
| Land |
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| Abteilung | U.S. Armee-Ingenieurkorps |
| Garnison/Hauptquartier | Oak Ridge, Tennessee, U.S. |
| Jahrestage | 13. August 1942 |
| Gefechte |
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| Befehlshaber | |
| Bemerkenswerte Befehlshaber |
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| Abzeichen | |
| Ärmelabzeichen des Manhattan Distrikts |  |
| Manhattan-Projekt-Emblem (inoffiziell) |  |
Vereinigte Staaten
Vereinigtes Königreich
KanadaDas Manhattan-Projekt war ein Forschungs- und Entwicklungsprojekt während des Zweiten Weltkriegs, in dessen Rahmen die ersten Kernwaffen entwickelt wurden. Es wurde von den Vereinigten Staaten geleitet und vom Vereinigten Königreich und Kanada unterstützt. Von 1942 bis 1946 stand das Projekt unter der Leitung von Generalmajor Leslie Groves vom U.S. Army Corps of Engineers. Der Atomphysiker Robert Oppenheimer war Direktor des Los Alamos Laboratory, in dem die eigentlichen Bomben entwickelt wurden. Die Armeekomponente des Projekts wurde als Manhattan-Distrikt bezeichnet, da sich das erste Hauptquartier in Manhattan befand; der Ortsname ersetzte nach und nach den offiziellen Codenamen "Development of Substitute Materials" für das gesamte Projekt. Im Laufe der Zeit übernahm das Projekt sein früheres britisches Gegenstück, Tube Alloys. Das Manhattan-Projekt begann 1939 mit bescheidenen Mitteln, beschäftigte aber später mehr als 130.000 Mitarbeiter und kostete fast 2 Milliarden US-Dollar (was im Jahr 2020 etwa 23 Milliarden Dollar entspricht). Über 90 Prozent der Kosten entfielen auf den Bau von Fabriken und die Herstellung von spaltbarem Material, weniger als 10 Prozent auf die Entwicklung und Produktion der Waffen. Forschung und Produktion fanden an mehr als dreißig Standorten in den Vereinigten Staaten, dem Vereinigten Königreich und Kanada statt. ⓘ
Während des Krieges wurden gleichzeitig zwei Arten von Atombomben entwickelt: eine relativ einfache Spaltbombe und eine komplexere Kernwaffe vom Typ Implosion. Die Thin-Man-Kanone erwies sich für den Einsatz mit Plutonium als unpraktisch, weshalb ein einfacherer Kanonentyp namens Little Boy entwickelt wurde, der Uran-235 verwendete, ein Isotop, das nur 0,7 Prozent des natürlichen Urans ausmacht. Da es chemisch identisch mit dem am häufigsten vorkommenden Isotop, Uran-238, war und fast die gleiche Masse hatte, erwies sich die Trennung der beiden Isotope als schwierig. Für die Urananreicherung wurden drei Methoden angewandt: elektromagnetische, gasförmige und thermische. Der größte Teil dieser Arbeiten wurde in den Clinton Engineer Works in Oak Ridge, Tennessee, durchgeführt. ⓘ
Parallel zu den Arbeiten an Uran wurde an der Herstellung von Plutonium gearbeitet, das 1940 von Forschern der University of California, Berkeley, entdeckt wurde. Nachdem die Machbarkeit des weltweit ersten künstlichen Kernreaktors, des Chicago Pile-1, 1942 im Metallurgical Laboratory der Universität Chicago demonstriert worden war, wurden im Rahmen des Projekts der X-10-Graphitreaktor in Oak Ridge und die Produktionsreaktoren am Standort Hanford im Bundesstaat Washington entwickelt, in denen Uran bestrahlt und in Plutonium umgewandelt wurde. Das Plutonium wurde anschließend mit Hilfe des Wismutphosphatverfahrens chemisch vom Uran getrennt. Die Plutonium-Implosionswaffe "Fat Man" wurde in einer konzertierten Konstruktions- und Entwicklungsaktion des Los Alamos Laboratory entwickelt. ⓘ
Das Projekt war auch mit der Sammlung von Informationen über das deutsche Kernwaffenprojekt beauftragt. Im Rahmen der Operation Alsos waren Mitarbeiter des Manhattan Projects in Europa tätig, manchmal hinter den feindlichen Linien, wo sie nukleares Material und Dokumente sammelten und deutsche Wissenschaftler festnahmen. Trotz der strengen Sicherheitsvorkehrungen des Manhattan-Projekts gelang es sowjetischen Atomspionen, in das Programm einzudringen. Die erste Atombombe, die jemals gezündet wurde, war eine Implosionsbombe beim Trinity-Test, der am 16. Juli 1945 auf dem Bomben- und Schießplatz Alamogordo in New Mexico durchgeführt wurde. Die Bomben "Little Boy" und "Fat Man" wurden einen Monat später bei den Atombombenabwürfen auf Hiroshima bzw. Nagasaki eingesetzt, wobei Mitarbeiter des Manhattan-Projekts als Bombentechniker und als Waffentechniker in den Angriffsflugzeugen eingesetzt wurden. In den unmittelbaren Nachkriegsjahren führte das Manhattan Project im Rahmen der Operation Crossroads Waffentests auf dem Bikini-Atoll durch, entwickelte neue Waffen, förderte den Aufbau eines Netzes nationaler Laboratorien, unterstützte die medizinische Forschung auf dem Gebiet der Radiologie und legte die Grundlagen für die Nuklearmarine. Sie behielt die Kontrolle über die amerikanische Atomwaffenforschung und -produktion bis zur Gründung der United States Atomic Energy Commission im Januar 1947. ⓘ
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Einige Orte des Manhattan-Projekts |
Ursprünge
Mit der Entdeckung der Kernspaltung durch die deutschen Chemiker Otto Hahn und Fritz Strassmann im Jahr 1938 und ihrer theoretischen Erklärung durch Lise Meitner und Otto Frisch wurde die Entwicklung einer Atombombe zu einer theoretischen Möglichkeit. Vor allem unter Wissenschaftlern, die aus Nazi-Deutschland und anderen faschistischen Ländern geflohen waren, gab es Befürchtungen, dass ein deutsches Atombombenprojekt eine solche Bombe zuerst entwickeln würde. Im August 1939 verfassten die in Ungarn geborenen Physiker Leo Szilard und Eugene Wigner den Einstein-Szilard-Brief, in dem sie vor der möglichen Entwicklung "extrem starker Bomben eines neuen Typs" warnten. Sie forderten die Vereinigten Staaten auf, Maßnahmen zum Erwerb von Uranerzvorräten zu ergreifen und die Forschung von Enrico Fermi und anderen auf dem Gebiet der nuklearen Kettenreaktion zu beschleunigen. Sie ließen es von Albert Einstein unterzeichnen und an Präsident Franklin D. Roosevelt übergeben. Roosevelt beauftragte Lyman Briggs vom National Bureau of Standards mit der Leitung des Beratenden Ausschusses für Uran, der die in dem Schreiben angesprochenen Fragen untersuchen sollte. Briggs hielt am 21. Oktober 1939 eine Sitzung ab, an der auch Szilárd, Wigner und Edward Teller teilnahmen. Der Ausschuss erstattete Roosevelt im November Bericht, dass Uran "eine mögliche Quelle für Bomben mit einer weitaus größeren Zerstörungskraft als alles bisher Bekannte darstellen würde". ⓘ
Im Februar 1940 bewilligte die U.S. Navy der Columbia University 6.000 Dollar, die Enrico Fermi und Szilard größtenteils für den Kauf von Graphit ausgaben. Ein Team von Columbia-Professoren, zu dem Fermi, Szilard, Eugene T. Booth und John Dunning gehörten, führte die erste Kernspaltungsreaktion in Amerika durch und bestätigte damit die Arbeit von Hahn und Strassmann. Dasselbe Team baute in der Folge eine Reihe von Prototyp-Kernreaktoren (oder "Meiler", wie Fermi sie nannte) in der Pupin Hall an der Columbia, war aber noch nicht in der Lage, eine Kettenreaktion zu erreichen. Das Advisory Committee on Uranium wurde am 27. Juni 1940 in das National Defense Research Committee (NDRC) on Uranium umgewandelt, als diese Organisation gegründet wurde. Briggs schlug vor, 167.000 Dollar für die Erforschung von Uran, insbesondere des Isotops Uran-235, und von Plutonium auszugeben, das 1940 an der Universität von Kalifornien entdeckt worden war. Am 28. Juni 1941 unterzeichnete Roosevelt die Executive Order 8807, mit der das Amt für wissenschaftliche Forschung und Entwicklung (Office of Scientific Research and Development, OSRD) mit Vannevar Bush als Direktor geschaffen wurde. Das Büro wurde ermächtigt, neben der Forschung auch große technische Projekte durchzuführen. Der NDRC-Ausschuss für Uran wurde zur Abteilung S-1 des OSRD; das Wort "Uran" wurde aus Sicherheitsgründen gestrichen. In Großbritannien hatten Frisch und Rudolf Peierls von der Universität Birmingham im Juni 1939 einen Durchbruch bei der Erforschung der kritischen Masse von Uran-235 erzielt. Ihre Berechnungen ergaben, dass die kritische Masse innerhalb einer Größenordnung von 10 Kilogramm lag, was klein genug war, um von einem Bomber der damaligen Zeit transportiert werden zu können. Das Frisch-Peierls-Memorandum vom März 1940 gab den Anstoß für das britische Atombombenprojekt und seinen MAUD-Ausschuss, der einstimmig empfahl, die Entwicklung einer Atombombe voranzutreiben. Im Juli 1940 bot Großbritannien den Vereinigten Staaten Zugang zu seinen wissenschaftlichen Forschungen an, und John Cockcroft von der Tizard-Mission unterrichtete amerikanische Wissenschaftler über die britischen Entwicklungen. Er stellte fest, dass das amerikanische Projekt kleiner war als das britische und nicht so weit fortgeschritten. ⓘ
Im Rahmen des wissenschaftlichen Austauschs wurden die Ergebnisse des MAUD-Ausschusses an die Vereinigten Staaten weitergeleitet. Eines seiner Mitglieder, der australische Physiker Mark Oliphant, flog Ende August 1941 in die Vereinigten Staaten und stellte fest, dass die vom MAUD-Ausschuss bereitgestellten Daten die wichtigsten amerikanischen Physiker nicht erreicht hatten. Oliphant machte sich daraufhin auf den Weg, um herauszufinden, warum die Ergebnisse des Ausschusses offenbar ignoriert wurden. Er traf sich mit dem Uranausschuss und besuchte Berkeley, Kalifornien, wo er Ernest O. Lawrence überzeugend Rede und Antwort stand. Lawrence war so beeindruckt, dass er selbst mit der Erforschung von Uran begann. Er sprach seinerseits mit James B. Conant, Arthur H. Compton und George B. Pegram. Oliphants Mission war also ein Erfolg; wichtige amerikanische Physiker waren sich nun der potenziellen Macht einer Atombombe bewusst. ⓘ
Am 9. Oktober 1941 genehmigte Präsident Roosevelt das Atomprogramm, nachdem er eine Sitzung mit Vannevar Bush und Vizepräsident Henry A. Wallace einberufen hatte. Um das Programm zu kontrollieren, schuf er eine Top Policy Group, die aus ihm selbst - obwohl er nie an einer Sitzung teilnahm -, Wallace, Bush, Conant, Kriegsminister Henry L. Stimson und dem Stabschef der Armee, General George C. Marshall, bestand. Roosevelt beauftragte die Armee mit der Durchführung des Projekts und nicht die Marine, da die Armee mehr Erfahrung mit der Leitung großer Bauprojekte hatte. Er erklärte sich auch bereit, die Bemühungen mit denen der Briten zu koordinieren, und sandte am 11. Oktober eine Botschaft an Premierminister Winston Churchill, in der er vorschlug, dass sie sich in Atomfragen absprechen sollten. ⓘ
In den Jahren zwischen dem Ersten und dem Zweiten Weltkrieg stieg in den Vereinigten Staaten die wissenschaftliche Überlegenheit auf dem Gebiet der Kernphysik. Dazu trugen neben amerikanischen Physikern auch die Arbeiten von europäischen Immigranten bei. Bis zum Beginn des Zweiten Weltkrieges entwickelten sie mit dem Zyklotron, dem Van-de-Graaff-Beschleuniger und der künstlichen Herstellung von Radioisotopen experimentelle Grundlagen der Kernphysik. ⓘ
Einer der wichtigsten Wissenschaftler, Enrico Fermi, erinnert sich an die Anfänge des Projektes in einer Rede, die er 1954 hielt:
„Ich kann mich noch sehr lebhaft an den ersten Monat, den Januar 1939 erinnern, in dem ich begonnen habe, in den Pupin-Laboratorien zu arbeiten, weil die Dinge sich damals sehr schnell zu entwickeln begannen. Damals hielt Niels Bohr Vorlesungen an der Princeton University, und eines Abends kam Willis Lamb begeistert zurück und erzählte, dass Bohr große Neuigkeiten verkündet hatte. Dabei handelte es sich um die Entdeckung der Kernspaltung und eine Übersicht, was die Entdeckung zu bedeuten hatte. Etwas später in diesem Monat gab es ein Treffen in Washington, D.C., auf dem die mögliche Wichtigkeit des neuen Phänomens der Kernspaltung zum ersten Mal halb ernst als potentielle Quelle von Kernenergie diskutiert wurde.“ ⓘ
Unter der Aufsicht von Lyman Briggs, dem Leiter des National Bureau of Standards, begann 1939 am Naval Research Laboratory in Washington ein kleines Forschungsprogramm. Der Physiker Philip Abelson arbeitete dort an der Isotopentrennung von Uran. Aus ersten Forschungsgeldern in Höhe von 6000 US-Dollar baute der italienische Kernphysiker Enrico Fermi an der Columbia University den Prototyp eines Kernreaktors aus Natururan und Graphit. ⓘ
Erst 1940 wurde auf Initiative von Vannevar Bush, des Direktors der Carnegie Institution of Washington, begonnen, die wissenschaftlichen Ressourcen der Vereinigten Staaten zur Unterstützung der Kriegsanstrengungen zu bündeln. Es entstanden neue Laboratorien, darunter das Strahlungslabor am Massachusetts Institute of Technology, das bei der Entwicklung des Radars eine bedeutende Rolle spielte, und das Unterwasser-Tonlabor in San Diego, an dem das Sonar weiterentwickelt wurde. ⓘ
Durchführbarkeit
Vorschläge
Nach dem Angriff auf Pearl Harbor und der anschließenden Kriegserklärung der Vereinigten Staaten an Japan und Deutschland trat der S-1-Ausschuss am 18. Dezember 1941 in einer Atmosphäre der Begeisterung und Dringlichkeit" zusammen. Es wurde an drei verschiedenen Techniken zur Isotopentrennung gearbeitet, um Uran-235 von dem häufiger vorkommenden Uran-238 zu trennen. Lawrence und sein Team an der Universität von Kalifornien untersuchten die elektromagnetische Trennung, während das Team von Eger Murphree und Jesse Wakefield Beams an der Columbia University die Gasdiffusion untersuchte und Philip Abelson die Forschung zur thermischen Diffusion an der Carnegie Institution of Washington und später am Naval Research Laboratory leitete. Murphree war auch Leiter eines erfolglosen Trennungsprojekts mit Gaszentrifugen. ⓘ
Harold Urey setzte die Forschung an schwerem Wasser an der Columbia University fort, während Arthur Compton die unter seiner Leitung arbeitenden Wissenschaftler der Columbia, California und Princeton University zu seinem Team an der University of Chicago holte, wo er Anfang 1942 das Metallurgical Laboratory gründete, um Plutonium und Reaktoren mit Graphit als Neutronenmoderator zu untersuchen. Briggs, Compton, Lawrence, Murphree und Urey trafen sich am 23. Mai 1942, um die Empfehlungen des S-1-Komitees fertig zu stellen, in denen gefordert wurde, alle fünf Technologien zu verfolgen. Bush, Conant und Brigadegeneral Wilhelm D. Styer, der Stabschef der Nachschubabteilung von Generalmajor Brehon B. Somervell, der zum Vertreter der Armee in nuklearen Angelegenheiten ernannt worden war, stimmten dem zu. Bush und Conant brachten die Empfehlung zusammen mit einem Haushaltsvorschlag für 54 Millionen Dollar für den Bau durch das United States Army Corps of Engineers, 31 Millionen Dollar für Forschung und Entwicklung durch das OSRD und 5 Millionen Dollar für unvorhergesehene Ausgaben im Haushaltsjahr 1943 an die Top Policy Group. Die Top Policy Group sandte den Vorschlag am 17. Juni 1942 an den Präsidenten, der ihn mit dem Vermerk "OK FDR" genehmigte. ⓘ
Konzepte für den Bombenbau
Compton bat den theoretischen Physiker J. Robert Oppenheimer von der Universität von Kalifornien, die Forschungen zur Berechnung der schnellen Neutronen - dem Schlüssel zur Berechnung der kritischen Masse und der Waffendetonation - von Gregory Breit zu übernehmen, der am 18. Mai 1942 wegen Bedenken über die laxe Betriebssicherheit gekündigt hatte. John H. Manley, ein Physiker am Metallurgical Laboratory, wurde beauftragt, Oppenheimer zu unterstützen, indem er Kontakt zu den im ganzen Land verstreuten Gruppen der Experimentalphysik aufnahm und sie koordinierte. Oppenheimer und Robert Serber von der University of Illinois untersuchten die Probleme der Neutronendiffusion - wie sich Neutronen in einer nuklearen Kettenreaktion bewegen - und der Hydrodynamik - wie sich die durch eine Kettenreaktion erzeugte Explosion verhalten könnte. Um diese Arbeiten und die allgemeine Theorie der Kernspaltungsreaktionen zu überprüfen, beriefen Oppenheimer und Fermi im Juni 1942 an der Universität von Chicago und im Juli 1942 an der Universität von Kalifornien Treffen mit den theoretischen Physikern Hans Bethe, John Van Vleck, Edward Teller, Emil Konopinski, Robert Serber, Stan Frankel und Eldred C. (Carlyle) Nelson - die drei letztgenannten waren ehemalige Studenten von Oppenheimer - sowie den Experimentalphysikern Emilio Segrè, Felix Bloch, Franco Rasetti, John Henry Manley und Edwin McMillan ein. Sie bestätigten vorläufig, dass eine Spaltbombe theoretisch möglich war. ⓘ
Es gab noch viele unbekannte Faktoren. Die Eigenschaften von reinem Uran-235 waren relativ unbekannt, ebenso wie die von Plutonium, einem Element, das erst im Februar 1941 von Glenn Seaborg und seinem Team entdeckt worden war. Die Wissenschaftler auf der Konferenz in Berkeley (Juli 1942) stellten sich vor, Plutonium in Kernreaktoren zu erzeugen, in denen Uran-238-Atome Neutronen absorbierten, die von spaltenden Uran-235-Atomen abgegeben worden waren. Zu diesem Zeitpunkt war noch kein Reaktor gebaut worden, und es standen nur winzige Mengen Plutonium aus Zyklotrons an Einrichtungen wie der Washington University in St. Louis zur Verfügung. Selbst im Dezember 1943 waren nur zwei Milligramm produziert worden. Es gab viele Möglichkeiten, das spaltbare Material zu einer kritischen Masse anzuordnen. Die einfachste war das Einschießen eines "zylindrischen Pfropfens" in eine Kugel aus "aktivem Material" mit einem "Stöpsel" - einem dichten Material, das die Neutronen nach innen bündeln und die reagierende Masse zusammenhalten würde, um ihre Effizienz zu erhöhen. Sie untersuchten auch Entwürfe mit Sphäroiden, eine primitive Form der "Implosion", die von Richard C. Tolman vorgeschlagen wurde, und die Möglichkeit autokatalytischer Methoden, die die Effizienz der Bombe bei der Explosion erhöhen würden. ⓘ
Da die Idee der Spaltbombe theoretisch als erledigt galt - zumindest bis mehr experimentelle Daten vorlagen -, wandte sich die Berkeley-Konferenz 1942 einer anderen Richtung zu. Edward Teller drängte darauf, eine leistungsfähigere Bombe zu erörtern: die "Superbombe", die heute üblicherweise als "Wasserstoffbombe" bezeichnet wird und die die Sprengkraft einer detonierenden Spaltbombe nutzen würde, um eine Kernfusionsreaktion in Deuterium und Tritium zu zünden. Teller schlug einen Plan nach dem anderen vor, aber Bethe lehnte jeden ab. Die Fusionsidee wurde beiseite gelegt, um sich auf die Herstellung von Spaltbomben zu konzentrieren. Teller warf auch die spekulative Möglichkeit auf, dass eine Atombombe die Atmosphäre aufgrund einer hypothetischen Fusionsreaktion von Stickstoffkernen "entzünden" könnte. Bethe berechnete, dass dies nicht möglich sei, und ein von Teller mitverfasster Bericht zeigte, dass "keine sich selbst ausbreitende Kette von Kernreaktionen in Gang gesetzt werden kann". Nach Serbers Darstellung erwähnte Oppenheimer die Möglichkeit dieses Szenarios gegenüber Arthur Compton, der "nicht genug Verstand hatte, um darüber den Mund zu halten. Es gelangte irgendwie in ein Dokument, das nach Washington ging" und wurde "nie zu Grabe getragen". ⓘ
Organisation
Manhattan-Distrikt
Der Chef der Ingenieure, Generalmajor Eugene Reybold, beauftragte im Juni 1942 Oberst James C. Marshall mit der Leitung des Heeresanteils an dem Projekt. Marshall richtete ein Verbindungsbüro in Washington, D.C., ein, richtete aber sein vorläufiges Hauptquartier im 18. Stock des 270 Broadway in New York ein, wo er auf die administrative Unterstützung der Nordatlantikabteilung des Ingenieurkorps zurückgreifen konnte. Es lag in der Nähe des Büros von Stone & Webster in Manhattan, dem Hauptauftragnehmer des Projekts, und der Columbia University. Er hatte die Erlaubnis, auf sein früheres Kommando, den Bezirk Syracuse, zurückzugreifen, und er begann mit Oberstleutnant Kenneth Nichols, der sein Stellvertreter wurde. ⓘ
Da der größte Teil seiner Aufgabe den Bau betraf, arbeitete Marshall mit dem Leiter der Bauabteilung des Ingenieurkorps, Generalmajor Thomas M. Robbins, und seinem Stellvertreter, Oberst Leslie Groves, zusammen. Reybold, Somervell und Styer beschlossen, das Projekt "Development of Substitute Materials" (Entwicklung von Ersatzmaterialien) zu nennen, aber Groves war der Meinung, dass dies die Aufmerksamkeit auf sich ziehen würde. Da Ingenieursbezirke normalerweise den Namen der Stadt trugen, in der sie angesiedelt waren, einigten sich Marshall und Groves darauf, den Anteil der Armee an dem Projekt "Manhattan District" zu nennen. Dies wurde am 13. August offiziell, als Reybold den Befehl zur Schaffung des neuen Distrikts erließ. Inoffiziell wurde er als Manhattan Engineer District oder MED bezeichnet. Im Gegensatz zu anderen Distrikten hatte er keine geografischen Grenzen, und Marshall hatte die Befugnisse eines Divisionsingenieurs. Development of Substitute Materials" blieb der offizielle Codename für das gesamte Projekt, wurde aber im Laufe der Zeit durch "Manhattan" ersetzt. ⓘ
Marshall räumte später ein: "Ich hatte noch nie etwas von der Atomspaltung gehört, aber ich wusste, dass man für 90 Millionen Dollar keine große Anlage bauen konnte, geschweige denn vier davon." Eine einzelne TNT-Anlage, die Nichols kürzlich in Pennsylvania gebaut hatte, hatte 128 Millionen Dollar gekostet. Sie waren auch nicht beeindruckt von Schätzungen in der nächsten Größenordnung, die Groves damit verglich, dass man einem Caterer sagt, er solle für zehn bis tausend Gäste kochen. Ein Vermessungsteam von Stone & Webster hatte bereits einen Standort für die Produktionsanlagen ausgekundschaftet. Das War Production Board empfahl Standorte in der Umgebung von Knoxville, Tennessee, einer abgelegenen Gegend, in der die Tennessee Valley Authority ausreichend Strom liefern und die Flüsse Kühlwasser für die Reaktoren bereitstellen konnte. Nach Prüfung mehrerer Standorte wählte das Untersuchungsteam einen in der Nähe von Elza, Tennessee, aus. Conant riet, diesen Standort sofort zu erwerben, und Styer stimmte zu, doch Marshall wartete zunächst die Ergebnisse von Conants Reaktorexperimenten ab, bevor er tätig wurde. Von den in Frage kommenden Verfahren schien nur die elektromagnetische Trennung von Lawrence so weit fortgeschritten, dass mit dem Bau begonnen werden konnte. ⓘ
Marshall und Nichols begannen mit der Zusammenstellung der erforderlichen Ressourcen. Der erste Schritt bestand darin, eine hohe Prioritätseinstufung für das Projekt zu erhalten. Die Top-Ratings waren AA-1 bis AA-4 in absteigender Reihenfolge, wobei es auch ein spezielles AAA-Rating gab, das für Notfälle reserviert war. Die Einstufungen AA-1 und AA-2 galten für wichtige Waffen und Ausrüstungen, so dass Oberst Lucius D. Clay, der stellvertretende Stabschef für Bedarf und Ressourcen bei Services and Supply, der Meinung war, dass die höchste Einstufung, die er vergeben konnte, AA-3 war, obwohl er bereit war, auf Anfrage eine AAA-Einstufung für kritische Materialien zu vergeben, wenn der Bedarf bestand. Nichols und Marshall waren enttäuscht; AA-3 hatte die gleiche Priorität wie Nichols' TNT-Anlage in Pennsylvania. ⓘ
Ausschuss für Militärpolitik
Vannevar Bush war unzufrieden damit, dass es Oberst Marshall nicht gelungen war, das Projekt zügig voranzubringen, insbesondere weil es ihm nicht gelungen war, das Gelände in Tennessee zu erwerben, dass die Armee dem Projekt nur geringe Priorität einräumte und dass sein Hauptquartier in New York City lag. Bush war der Ansicht, dass eine aggressivere Führung erforderlich war, und sprach mit Harvey Bundy und den Generälen Marshall, Somervell und Styer über seine Bedenken. Er wollte, dass das Projekt einem hochrangigen politischen Ausschuss unterstellt wurde, mit einem angesehenen Offizier, vorzugsweise Styer, als Gesamtleiter. ⓘ
Somervell und Styer wählten Groves für diesen Posten aus und informierten ihn am 17. September über diese Entscheidung. General Marshall ordnete an, ihn zum Brigadegeneral zu befördern, da man der Meinung war, dass der Titel "General" bei den am Manhattan-Projekt beteiligten Wissenschaftlern mehr Einfluss haben würde. Groves' Befehle unterstellten ihn direkt Somervell und nicht Reybold, so dass Oberst Marshall nun Groves unterstellt war. Groves richtete sein Hauptquartier in Washington, D.C., im fünften Stock des neuen Kriegsministeriumgebäudes ein, wo Oberst Marshall sein Verbindungsbüro hatte. Am 23. September 1942 übernahm er das Kommando über das Manhattan-Projekt. Noch am selben Tag nahm er an einer von Stimson einberufenen Sitzung teil, auf der ein der Top Policy Group unterstellter Ausschuss für Militärpolitik eingerichtet wurde, dem Bush (mit Conant als Stellvertreter), Styer und Konteradmiral William R. Purnell angehörten. Tolman und Conant wurden später zu Groves' wissenschaftlichen Beratern ernannt. ⓘ
Am 19. September wandte sich Groves an Donald Nelson, den Vorsitzenden des War Production Board, und bat um die umfassende Befugnis, bei Bedarf ein AAA-Rating auszustellen. Nelson sträubte sich zunächst, lenkte aber schnell ein, als Groves drohte, sich an den Präsidenten zu wenden. Groves versprach, das AAA-Rating nur dann zu verwenden, wenn es notwendig sei. Es stellte sich bald heraus, dass für die Routineanforderungen des Projekts das AAA-Rating zu hoch, das AA-3-Rating jedoch zu niedrig war. Nach einer langen Kampagne erhielt Groves schließlich am 1. Juli 1944 die Genehmigung für AA-1. In Washington", so Groves, "wurde man sich der Bedeutung der höchsten Priorität bewusst. Fast alles, was in der Roosevelt-Regierung vorgeschlagen wurde, hatte höchste Priorität. Das hielt etwa ein oder zwei Wochen an, dann bekam etwas anderes oberste Priorität". ⓘ
Eines der ersten Probleme, mit denen sich Groves konfrontiert sah, war die Suche nach einem Direktor für das Projekt Y, die Gruppe, die die Bombe entwickeln und bauen sollte. Die offensichtliche Wahl war einer der drei Laborleiter, Urey, Lawrence oder Compton, aber man konnte sie nicht entbehren. Compton empfahl Oppenheimer, der mit den Konzepten für den Bombenbau bereits bestens vertraut war. Oppenheimer verfügte jedoch über wenig Verwaltungserfahrung und hatte im Gegensatz zu Urey, Lawrence und Compton keinen Nobelpreis gewonnen, was nach Ansicht vieler Wissenschaftler der Leiter eines so wichtigen Labors haben sollte. Es gab auch Bedenken hinsichtlich Oppenheimers Sicherheitsstatus, da viele seiner Mitarbeiter Kommunisten waren, darunter seine Frau Kitty (Katherine Oppenheimer), seine Freundin Jean Tatlock und sein Bruder Frank Oppenheimer. Ein langes Gespräch in einem Zug im Oktober 1942 überzeugte Groves und Nichols davon, dass Oppenheimer die mit der Einrichtung eines Labors in einem abgelegenen Gebiet verbundenen Probleme sehr gut verstand und zum Leiter des Labors ernannt werden sollte. Groves verzichtete persönlich auf die Sicherheitsanforderungen und erteilte Oppenheimer am 20. Juli 1943 die Freigabe. ⓘ
Zusammenarbeit mit dem Vereinigten Königreich
Die Briten und Amerikaner tauschten nukleare Informationen aus, arbeiteten aber zunächst nicht zusammen. Großbritannien lehnte 1941 Versuche von Bush und Conant ab, die Zusammenarbeit mit seinem eigenen Projekt, das den Codenamen Tube Alloys trug, zu verstärken, weil es nicht bereit war, seinen technologischen Vorsprung zu teilen und den Vereinigten Staaten bei der Entwicklung ihrer eigenen Atombombe zu helfen. Ein amerikanischer Wissenschaftler, der Churchill ein persönliches Schreiben von Roosevelt überbrachte, in dem er anbot, alle Forschungs- und Entwicklungskosten für ein anglo-amerikanisches Projekt zu übernehmen, wurde schlecht behandelt, und Churchill antwortete nicht auf das Schreiben. Daraufhin beschlossen die Vereinigten Staaten bereits im April 1942, dass sie im Falle einer Ablehnung ihres Angebots allein vorgehen würden. Die Briten, die bereits zu Beginn des Krieges bedeutende Beiträge geleistet hatten, verfügten nicht über die Mittel, ein solches Forschungsprogramm durchzuführen, während sie um ihr Überleben kämpften. Infolgedessen fiel Tube Alloys bald hinter sein amerikanisches Gegenstück zurück, und am 30. Juli 1942 teilte Sir John Anderson, der für Tube Alloys zuständige Minister, Churchill mit, dass: "Wir müssen uns der Tatsache stellen, dass ... [unsere] Pionierarbeit ... ein schwindender Aktivposten ist und dass wir, wenn wir sie nicht schnell nutzen, überflügelt werden. Wir haben jetzt einen echten Beitrag zu einer 'Fusion' zu leisten. Bald werden wir wenig oder gar nichts mehr haben." Im selben Monat treffen Churchill und Roosevelt eine informelle, ungeschriebene Vereinbarung über eine atomare Zusammenarbeit. ⓘ
Die Möglichkeit einer gleichberechtigten Partnerschaft bestand jedoch nicht mehr, wie sich im August 1942 zeigte, als die Briten erfolglos eine weitgehende Kontrolle über das Projekt forderten, ohne sich an den Kosten zu beteiligen. Bis 1943 hatten sich die Rollen der beiden Länder gegenüber Ende 1941 umgekehrt; im Januar teilte Conant den Briten mit, dass sie außer in bestimmten Bereichen keine atomaren Informationen mehr erhalten würden. Während die Briten über die Aufkündigung des Churchill-Roosevelt-Abkommens schockiert waren, zeigte sich der Leiter des kanadischen Nationalen Forschungsrats C. J. Mackenzie weniger überrascht: "Ich kann mich des Eindrucks nicht erwehren, dass die britische Gruppe die Bedeutung ihres Beitrags im Vergleich zu den Amerikanern [über]betont." Wie Conant und Bush den Briten mitteilten, kam der Befehl "von ganz oben". ⓘ
Die britische Verhandlungsposition hatte sich verschlechtert; die amerikanischen Wissenschaftler waren zu dem Schluss gekommen, dass die Vereinigten Staaten keine Hilfe von außen mehr benötigten, und sie wollten verhindern, dass Großbritannien die kommerziellen Anwendungen der Atomenergie in der Nachkriegszeit nutzte. Der Ausschuss sprach sich dafür aus, den Informationsfluss auf das zu beschränken, was Großbritannien während des Krieges nutzen konnte - insbesondere nicht die Entwicklung von Bomben -, und Roosevelt stimmte dem zu, auch wenn dadurch das amerikanische Projekt verlangsamt wurde. Anfang 1943 stellten die Briten die Entsendung von Forschern und Wissenschaftlern nach Amerika ein, was zur Folge hatte, dass die Amerikaner den Informationsaustausch einstellten. Die Briten zogen in Erwägung, die Lieferung von kanadischem Uran und schwerem Wasser einzustellen, um die Amerikaner zu zwingen, erneut Informationen auszutauschen, aber Kanada war auf amerikanische Lieferungen angewiesen, um diese zu produzieren. Sie untersuchten die Möglichkeit eines unabhängigen Atomprogramms, kamen aber zu dem Schluss, dass es nicht rechtzeitig fertig werden könnte, um den Ausgang des Krieges in Europa zu beeinflussen. ⓘ
Im März 1943 beschloss Conant, dass die britische Hilfe in einigen Bereichen des Projekts von Nutzen sein würde. James Chadwick und ein oder zwei andere britische Wissenschaftler waren so wichtig, dass das Bombendesignteam in Los Alamos sie brauchte, auch wenn das Risiko bestand, dass sie Geheimnisse des Waffendesigns preisgeben würden. Im August 1943 handelten Churchill und Roosevelt das Abkommen von Quebec aus, das eine Wiederaufnahme der Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern, die an demselben Problem arbeiteten, ermöglichte. Großbritannien stimmte jedoch Beschränkungen in Bezug auf Daten über den Bau der für die Bombe erforderlichen Großproduktionsanlagen zu. Das nachfolgende Hyde-Park-Abkommen vom September 1944 dehnte diese Zusammenarbeit auf die Nachkriegszeit aus. Mit dem Abkommen von Quebec wurde das Combined Policy Committee eingerichtet, um die Bemühungen der Vereinigten Staaten, des Vereinigten Königreichs und Kanadas zu koordinieren. Stimson, Bush und Conant waren die amerikanischen Mitglieder des Combined Policy Committee, Feldmarschall Sir John Dill und Oberst J. J. Llewellin waren die britischen Mitglieder, und C. D. Howe war das kanadische Mitglied. Llewellin kehrte Ende 1943 in das Vereinigte Königreich zurück und wurde im Ausschuss durch Sir Ronald Ian Campbell ersetzt, der wiederum Anfang 1945 durch den britischen Botschafter in den Vereinigten Staaten, Lord Halifax, abgelöst wurde. Sir John Dill starb im November 1944 in Washington, D.C., und wurde sowohl als Leiter der britischen Generalstabsmission als auch als Mitglied des Combined Policy Committee durch Feldmarschall Sir Henry Maitland Wilson ersetzt. ⓘ
Als die Zusammenarbeit nach dem Abkommen von Quebec wieder aufgenommen wurde, verblüfften die Fortschritte und Ausgaben der Amerikaner die Briten. Die Vereinigten Staaten hatten bereits mehr als 1 Milliarde Dollar (heute 12 Milliarden Dollar) ausgegeben, während das Vereinigte Königreich im Jahr 1943 etwa 0,5 Millionen Pfund aufgewendet hatte. Chadwick drängte daher auf eine umfassende britische Beteiligung am Manhattan-Projekt und gab alle Hoffnungen auf ein unabhängiges britisches Projekt während des Krieges auf. Mit der Unterstützung Churchills versuchte er sicherzustellen, dass jede Bitte von Groves um Unterstützung erfüllt wurde. Zur britischen Mission, die im Dezember 1943 in den Vereinigten Staaten eintraf, gehörten Niels Bohr, Otto Frisch, Klaus Fuchs, Rudolf Peierls und Ernest Titterton. Weitere Wissenschaftler trafen Anfang 1944 ein. Während diejenigen, die für die Gasdiffusion zuständig waren, im Herbst 1944 abreisten, wurden die 35, die unter Oliphant mit Lawrence in Berkeley arbeiteten, bestehenden Laborgruppen zugewiesen, und die meisten blieben bis zum Kriegsende. Die 19, die nach Los Alamos geschickt wurden, schlossen sich ebenfalls bestehenden Gruppen an, die sich in erster Linie mit der Implosion und dem Bombenbau befassten, nicht aber mit dem Plutonium. Ein Teil des Abkommens von Quebec sah vor, dass Kernwaffen nicht ohne die gegenseitige Zustimmung der USA und des Vereinigten Königreichs gegen ein anderes Land eingesetzt werden durften. Im Juni 1945 stimmte Wilson zu, dass der Einsatz von Kernwaffen gegen Japan als Entscheidung des Combined Policy Committee festgehalten werden sollte. ⓘ
Das Combined Policy Committee gründete im Juni 1944 den Combined Development Trust, dessen Vorsitzender Groves war, um Uran- und Thoriumerze auf den internationalen Märkten zu beschaffen. Belgisch-Kongo und Kanada verfügten über einen Großteil des weltweiten Urans außerhalb Osteuropas, und die belgische Exilregierung befand sich in London. Großbritannien erklärte sich bereit, den Vereinigten Staaten den größten Teil des belgischen Erzes zu überlassen, da es den größten Teil des Angebots nicht nutzen konnte, ohne die amerikanische Forschung einzuschränken. Im Jahr 1944 kaufte der Trust 3.440.000 Pfund (1.560.000 kg) Uranoxid-Erz von Unternehmen, die Minen im Belgisch-Kongo betrieben. Um zu vermeiden, dass der US-Finanzminister Henry Morgenthau Jr. über das Projekt informiert wurde, wurden die Gelder des Trusts auf einem Sonderkonto angelegt, das nicht den üblichen Prüfungen und Kontrollen unterlag. Zwischen 1944 und seinem Ausscheiden aus dem Trust im Jahr 1947 zahlte Groves insgesamt 37,5 Millionen Dollar auf das Konto des Trusts ein. ⓘ
Groves schätzte die frühe britische Atomforschung und die Beiträge der britischen Wissenschaftler zum Manhattan-Projekt, erklärte jedoch, dass die Vereinigten Staaten auch ohne sie erfolgreich gewesen wären. Er sagte auch, Churchill sei "der beste Freund, den das Atombombenprojekt hatte, [da] er Roosevelts Interesse wachhielt ... Er rüttelte ihn immer wieder auf, indem er ihm sagte, wie wichtig er das Projekt fand". ⓘ
Die britische Kriegsbeteiligung war entscheidend für den Erfolg des unabhängigen britischen Atomwaffenprogramms nach dem Krieg, als das McMahon-Gesetz von 1946 die amerikanische nukleare Zusammenarbeit vorübergehend beendete. ⓘ
Projektstandorte
Oak Ridge
Am Tag, nachdem er das Projekt übernommen hatte, fuhr Groves zusammen mit Oberst Marshall mit dem Zug nach Tennessee, um den geplanten Standort zu besichtigen, und Groves war beeindruckt. Am 29. September 1942 ermächtigte der stellvertretende US-Kriegsminister Robert P. Patterson das Ingenieurkorps, 56.000 Acres (23.000 ha) Land durch Enteignung für 3,5 Millionen Dollar zu erwerben. In der Folge wurden weitere 3.000 Acres (1.200 ha) erworben. Etwa 1.000 Familien waren von der Enteignungsanordnung betroffen, die am 7. Oktober in Kraft trat. Proteste, Rechtsmittel und eine Untersuchung des Kongresses von 1943 blieben erfolglos. Mitte November hefteten U.S. Marshals Räumungsaufforderungen an die Türen der Bauernhäuser, und die Bauunternehmer zogen ein. Einige Familien wurden mit einer Frist von zwei Wochen aufgefordert, Farmen zu verlassen, die seit Generationen ihr Zuhause waren; andere hatten sich dort niedergelassen, nachdem sie in den 1920er Jahren vertrieben worden waren, um Platz für den Great Smoky Mountains National Park oder in den 1930er Jahren für den Norris-Damm zu schaffen. Die endgültigen Kosten für den Landerwerb in diesem Gebiet, der erst im März 1945 abgeschlossen wurde, beliefen sich auf nur etwa 2,6 Millionen Dollar, was etwa 47 Dollar pro Hektar entsprach. Als dem Gouverneur von Tennessee, Prentice Cooper, die öffentliche Proklamation Nummer zwei vorgelegt wurde, in der Oak Ridge zum totalen Sperrgebiet erklärt wurde, das niemand ohne militärische Genehmigung betreten durfte, zerriss er sie wütend. ⓘ
Zunächst als Kingston Demolition Range bekannt, wurde das Gelände Anfang 1943 offiziell in Clinton Engineer Works (CEW) umbenannt. Während Stone & Webster sich auf die Produktionsanlagen konzentrierte, entwarf und baute das Architektur- und Ingenieurbüro Skidmore, Owings & Merrill eine Wohnsiedlung für 13.000 Menschen. Die Siedlung befand sich an den Hängen des Black Oak Ridge, von dem die neue Stadt Oak Ridge ihren Namen hat. Die Präsenz der Armee in Oak Ridge wurde im August 1943 verstärkt, als Nichols Marshall als Leiter des Ingenieurbezirks Manhattan ablöste. Eine seiner ersten Aufgaben war es, das Hauptquartier des Distrikts nach Oak Ridge zu verlegen, obwohl sich der Name des Distrikts nicht änderte. Im September 1943 wurde die Verwaltung der Gemeinschaftseinrichtungen über eine Tochtergesellschaft, die Roane-Anderson Company (für die Bezirke Roane und Anderson, in denen sich Oak Ridge befand), an die Turner Construction Company übertragen. Chemieingenieure, darunter William J. (Jenkins) Wilcox Jr. (1923-2013) und Warren Fuchs, waren an den "verzweifelten Bemühungen" beteiligt, 10% bis 12% angereichertes Uran 235, bekannt unter dem Codenamen "Tuballoy Tetroxide", unter strengen Sicherheitsvorkehrungen und schnellen Genehmigungen für Lieferungen und Materialien herzustellen. Die Bevölkerung von Oak Ridge wuchs bald weit über die ursprünglichen Pläne hinaus und erreichte im Mai 1945 einen Höchststand von 75.000 Menschen. Zu diesem Zeitpunkt waren 82.000 Menschen bei den Clinton Engineer Works und 10.000 bei Roane-Anderson beschäftigt. ⓘ
Die Kunstfotografin Josephine Herrick und ihre Kollegin Mary Steers halfen bei der Dokumentation der Arbeiten in Oak Ridge. ⓘ
Los Alamos
Es wurde erwogen, das Projekt Y in Oak Ridge anzusiedeln, aber schließlich entschied man sich für einen abgelegenen Ort. Auf Oppenheimers Empfehlung hin wurde die Suche nach einem geeigneten Standort auf die Nähe von Albuquerque, New Mexico, eingegrenzt, wo Oppenheimer eine Ranch besaß. Im Oktober 1942 wurde Major John H. Dudley vom Distrikt Manhattan entsandt, um das Gebiet zu untersuchen. Er empfahl einen Standort in der Nähe von Jemez Springs, New Mexico. Am 16. November besichtigten Oppenheimer, Groves, Dudley und andere das Gelände. Oppenheimer befürchtete, dass die hohen Klippen, die den Standort umgeben, seine Leute klaustrophobisch machen würden, während die Ingenieure Bedenken wegen möglicher Überschwemmungen hatten. Die Gruppe zog dann weiter in die Nähe der Los Alamos Ranch School. Oppenheimer zeigte sich beeindruckt und sprach sich für den Standort aus. Er verwies auf die natürliche Schönheit und die Aussicht auf die Sangre de Cristo Mountains, die, so hoffte man, die Mitarbeiter des Projekts inspirieren würde. Die Ingenieure waren besorgt über die schlechte Zufahrtsstraße und darüber, ob die Wasserversorgung ausreichend sein würde, hielten den Standort aber ansonsten für ideal. ⓘ
Patterson genehmigte den Erwerb des Geländes am 25. November 1942 und bewilligte 440.000 $ für den Kauf des Geländes von 54.000 Acres (22.000 ha), von denen bis auf 8.900 Acres (3.600 ha) bereits alle im Besitz der Bundesregierung waren. Landwirtschaftsminister Claude R. Wickard gewährte dem Kriegsministerium die Nutzung von rund 18.300 Hektar Land der US-Forstverwaltung, "solange die militärische Notwendigkeit besteht". Der Bedarf an Land für eine neue Straße und später für ein Wegerecht für eine 40 km lange Stromleitung führte schließlich dazu, dass während des Krieges 45.737 Acres (18.509,1 ha) gekauft wurden, aber nur 414.971 $ ausgegeben wurden. Mit dem Bau wurde die M. M. Sundt Company aus Tucson, Arizona, beauftragt, wobei Willard C. Kruger and Associates aus Santa Fe, New Mexico, als Architekt und Ingenieur fungierte. Die Arbeiten begannen im Dezember 1942. Groves stellte zunächst 300.000 Dollar für den Bau bereit, das Dreifache von Oppenheimers Schätzung, und plante die Fertigstellung für den 15. März 1943. Bald wurde klar, dass der Umfang von Projekt Y größer war als erwartet, und als Sundt am 30. November 1943 die Arbeiten beendete, waren bereits über 7 Millionen Dollar ausgegeben worden. ⓘ
Da es sich um ein geheimes Projekt handelte, wurde Los Alamos als "Standort Y" oder "der Hügel" bezeichnet. In den Geburtsurkunden von Babys, die während des Krieges in Los Alamos geboren wurden, war als Geburtsort PO Box 1663 in Santa Fe angegeben. Ursprünglich sollte Los Alamos ein militärisches Labor sein, in dem Oppenheimer und andere Forscher für die Armee tätig waren. Oppenheimer ging sogar so weit, sich eine Oberstleutnant-Uniform zu bestellen, aber zwei wichtige Physiker, Robert Bacher und Isidor Rabi, sträubten sich gegen diese Idee. Conant, Groves und Oppenheimer einigten sich daraufhin auf einen Kompromiss, wonach das Labor von der University of California im Auftrag des Kriegsministeriums betrieben wurde. ⓘ
Chicago
Ein Rat der Armee und des OSRD beschloss am 25. Juni 1942 den Bau einer Pilotanlage für die Plutoniumproduktion in den Red Gate Woods südwestlich von Chicago. Im Juli arrangierte Nichols eine Pacht von 415 Hektar vom Cook County Forest Preserve District, und Captain James F. Grafton (1908-1969) wurde zum Ingenieur für das Gebiet Chicago ernannt. Schon bald stellte sich heraus, dass der Umfang der Arbeiten zu groß für das Gebiet war, und es wurde beschlossen, die Anlage in Oak Ridge zu bauen und eine Forschungs- und Testeinrichtung in Chicago zu belassen. ⓘ
Die Verzögerungen bei der Errichtung der Anlage in Red Gate Woods veranlassten Compton, das Metallurgische Laboratorium zu beauftragen, den ersten Kernreaktor unter der Tribüne des Stagg Field an der Universität von Chicago zu bauen. Für den Reaktor wurde eine enorme Menge an Graphitblöcken und Uranpellets benötigt. Zu dieser Zeit gab es nur eine begrenzte Quelle für reines Uran. Frank Spedding von der Iowa State University war in der Lage, nur zwei kurze Tonnen reines Uran zu produzieren. Weitere drei kurze Tonnen Uranmetall wurden von der Westinghouse Lamp Plant geliefert, die in aller Eile mit einem behelfsmäßigen Verfahren hergestellt wurde. Ein großer quadratischer Ballon wurde von Goodyear Tire gebaut, um den Reaktor zu umhüllen. Am 2. Dezember 1942 zündete ein Team unter der Leitung von Enrico Fermi die erste künstliche, sich selbst erhaltende nukleare Kettenreaktion in einem als Chicago Pile-1 bekannten Versuchsreaktor. Der Punkt, an dem eine Reaktion selbsterhaltend wird, wurde als "kritisch werden" bekannt. Compton meldete Conant in Washington, D.C., den Erfolg in einem verschlüsselten Telefonanruf mit den Worten: "Der italienische Navigator [Fermi] ist soeben in der neuen Welt gelandet". ⓘ
Im Januar 1943 ordnete Graftons Nachfolger, Major Arthur V. Peterson, an, Chicago Pile-1 abzubauen und in Red Gate Woods wieder aufzubauen, da er den Betrieb eines Reaktors in einem dicht besiedelten Gebiet als zu gefährlich ansah. Am Standort Argonne ging Chicago Pile-3, der erste Schwerwasserreaktor, am 15. Mai 1944 in Betrieb. Nach dem Krieg wurde der in Red Gate verbliebene Betrieb an den neuen Standort des Argonne National Laboratory verlegt, der etwa 9,7 km entfernt liegt. ⓘ
Hanford
Bereits im Dezember 1942 gab es Bedenken, dass selbst Oak Ridge im unwahrscheinlichen Fall eines größeren Atomunfalls zu nahe an einem großen Bevölkerungszentrum (Knoxville) liegen würde. Groves beauftragte DuPont im November 1942 als Hauptauftragnehmer für den Bau des Plutoniumproduktionskomplexes. DuPont wurde ein Standardvertrag mit festen Kosten angeboten, aber der Präsident des Unternehmens, Walter S. Carpenter, Jr., wollte keinerlei Gewinn und bat darum, den vorgeschlagenen Vertrag dahingehend zu ändern, dass der Erwerb von Patentrechten durch das Unternehmen ausdrücklich ausgeschlossen wurde. Dies wurde akzeptiert, aber aus rechtlichen Gründen wurde eine nominale Gebühr von einem Dollar vereinbart. Nach dem Krieg bat DuPont um eine vorzeitige Entlassung aus dem Vertrag und musste 33 Cents zurückzahlen. ⓘ
DuPont empfahl, den Standort weit entfernt von der bestehenden Uranproduktionsanlage in Oak Ridge anzusiedeln. Im Dezember 1942 beauftragte Groves Oberst Franklin Matthias und Ingenieure von DuPont mit der Erkundung möglicher Standorte. Matthias berichtete, dass der Standort Hanford in der Nähe von Richland, Washington, "in praktisch allen Belangen ideal" sei. Sie war isoliert und lag in der Nähe des Columbia River, der ausreichend Wasser zur Kühlung der Reaktoren liefern konnte, die das Plutonium produzieren sollten. Groves besuchte den Standort im Januar und gründete die Hanford Engineer Works (HEW) mit dem Codenamen "Site W". ⓘ
Staatssekretär Patterson gab am 9. Februar seine Zustimmung und stellte 5 Millionen Dollar für den Erwerb von 16.000 Hektar Land in dem Gebiet zur Verfügung. Die Bundesregierung siedelte etwa 1.500 Bewohner von White Bluffs und Hanford und nahe gelegenen Siedlungen sowie die Wanapum und andere Stämme, die das Gebiet nutzten, um. Mit den Landwirten kam es zu einem Streit über die Entschädigung für die Ernte, die bereits vor dem Erwerb des Landes gepflanzt worden war. Wenn es der Zeitplan zuließ, gestattete die Armee die Ernte, aber das war nicht immer möglich. Der Landerwerb zog sich in die Länge und wurde nicht vor dem Ende des Manhattan-Projekts im Dezember 1946 abgeschlossen. ⓘ
Der Streit hat die Arbeiten nicht verzögert. Obwohl die Arbeiten am Reaktorentwurf im Metallurgical Laboratory und bei DuPont noch nicht weit genug fortgeschritten waren, um den Umfang des Projekts genau vorhersagen zu können, wurde im April 1943 mit dem Bau von Einrichtungen für schätzungsweise 25.000 Arbeiter begonnen, von denen die Hälfte auf dem Gelände wohnen sollte. Im Juli 1944 waren etwa 1.200 Gebäude errichtet und fast 51.000 Menschen lebten in dem Baulager. Als Area Engineer übte Matthias die Gesamtkontrolle über die Baustelle aus. In seiner Blütezeit war das Baulager die drittgrößte Stadt im Bundesstaat Washington. Hanford verfügte über eine Flotte von über 900 Bussen, mehr als die Stadt Chicago. Wie Los Alamos und Oak Ridge war auch Richland eine umzäunte Gemeinde mit beschränktem Zugang, aber sie glich eher einer typischen amerikanischen Boomtown der Kriegszeit: Das militärische Profil war geringer, und physische Sicherheitselemente wie hohe Zäune, Türme und Wachhunde waren weniger offensichtlich. ⓘ
Kanadische Standorte
Britisch-Kolumbien
Cominco hatte seit 1930 in Trail, British Columbia, elektrolytischen Wasserstoff hergestellt. Urey schlug 1941 vor, dass dort schweres Wasser hergestellt werden könnte. Zu der bestehenden, 10 Millionen Dollar teuren Anlage, die aus 3.215 Zellen bestand und 75 MW Wasserkraft verbrauchte, wurden sekundäre Elektrolysezellen hinzugefügt, um die Deuteriumkonzentration im Wasser von 2,3% auf 99,8% zu erhöhen. Für diesen Prozess entwickelte Hugh Taylor aus Princeton einen Platin-Kohlenstoff-Katalysator für die ersten drei Stufen, während Urey einen Nickel-Chrom-Katalysator für den Turm der vierten Stufe entwickelte. Die endgültigen Kosten beliefen sich auf 2,8 Millionen Dollar. Die kanadische Regierung erfuhr erst im August 1942 offiziell von diesem Projekt. Die Produktion von schwerem Wasser in Trail begann im Januar 1944 und dauerte bis 1956. Schweres Wasser aus Trail wurde für Chicago Pile 3 verwendet, den ersten Reaktor mit schwerem Wasser und Natururan, der am 15. Mai 1944 in Betrieb ging. ⓘ
Ontario
Der Standort Chalk River, Ontario, wurde eingerichtet, um die alliierten Bemühungen im Laboratorium von Montreal außerhalb des Stadtgebiets zu verlagern. In Deep River, Ontario, wurde eine neue Siedlung gebaut, um Wohnungen und Einrichtungen für die Teammitglieder bereitzustellen. Der Standort wurde wegen seiner Nähe zu den industriellen Produktionsgebieten von Ontario und Quebec und der Nähe zu einem Eisenbahnknotenpunkt in der Nähe eines großen Militärstützpunkts, Camp Petawawa, ausgewählt. Durch seine Lage am Ottawa River hatte er Zugang zu reichlich Wasser. Der erste Direktor des neuen Labors war Hans von Halban. Er wurde im Mai 1944 von John Cockcroft abgelöst, der seinerseits im September 1946 von Bennett Lewis abgelöst wurde. Ein Pilotreaktor mit der Bezeichnung ZEEP (Zero Energy Experimental Pile) wurde der erste kanadische Reaktor und der erste, der außerhalb der Vereinigten Staaten fertiggestellt wurde, als er im September 1945 in Betrieb ging. Der ZEEP wurde von Forschern bis 1970 genutzt. Ein größerer 10-MW-Reaktor (NRX), der während des Krieges entworfen wurde, wurde fertiggestellt und ging im Juli 1947 in Betrieb. ⓘ
Nordwest-Territorien
Die Eldorado-Mine in Port Radium war eine Quelle für Uranerz. ⓘ
Standorte für Schwerwasser
Obwohl die von DuPont bevorzugten Entwürfe für Kernreaktoren heliumgekühlt waren und Graphit als Moderator verwendeten, bekundete DuPont dennoch Interesse an der Verwendung von schwerem Wasser als Reserve, falls sich der Graphitreaktorentwurf aus irgendeinem Grund als undurchführbar erweisen sollte. Zu diesem Zweck würden schätzungsweise 3 kurze Tonnen (2,7 t) schweres Wasser pro Monat benötigt werden. Das P-9-Projekt war der Codename der Regierung für das Programm zur Produktion von schwerem Wasser. Da die Anlage in Trail, die sich damals im Bau befand, 0,5 kurze Tonnen (0,45 t) pro Monat produzieren konnte, wurde eine zusätzliche Kapazität benötigt. Groves ermächtigte daher DuPont, in den Morgantown Ordnance Works in der Nähe von Morgantown, West Virginia, in den Wabash River Ordnance Works in der Nähe von Dana und Newport, Indiana, und in den Alabama Ordnance Works in der Nähe von Childersburg und Sylacauga, Alabama, Anlagen zur Herstellung von schwerem Wasser zu errichten. Obwohl sie als Ordnance Works bezeichnet und im Rahmen von Verträgen des Ordnance Department finanziert wurden, wurden sie vom Army Corps of Engineers gebaut und betrieben. Die amerikanischen Anlagen verwendeten ein anderes Verfahren als die von Trail; schweres Wasser wurde durch Destillation gewonnen, wobei der etwas höhere Siedepunkt von schwerem Wasser ausgenutzt wurde. ⓘ
Uran
Erze
Der wichtigste Rohstoff für das Projekt war Uran, das als Brennstoff für die Reaktoren, als Ausgangsmaterial für die Umwandlung in Plutonium und in angereicherter Form für die Atombombe selbst verwendet wurde. 1940 waren vier große Uranvorkommen bekannt: in Colorado, im Norden Kanadas, in Joachimsthal in der Tschechoslowakei und im belgischen Kongo. Bis auf Joachimsthal befanden sich alle in alliierter Hand. Eine Untersuchung im November 1942 ergab, dass genügend Uran vorhanden war, um den Bedarf des Projekts zu decken. Nichols arrangierte mit dem Außenministerium die Einführung von Exportkontrollen für Uranoxid und verhandelte über den Kauf von 1.200 kurzen Tonnen (1.100 t) Uranerz aus Belgisch-Kongo, das in einem Lagerhaus auf Staten Island gelagert wurde, sowie über die restlichen Bestände an abgebautem Erz, die im Kongo lagerten. Er verhandelte mit Eldorado Gold Mines über den Kauf von Erz aus der Raffinerie in Port Hope, Ontario, und dessen Verschiffung in 100-Tonnen-Losen. Die kanadische Regierung kaufte anschließend die Aktien des Unternehmens auf, bis sie eine Mehrheitsbeteiligung erwarb. ⓘ
Während diese Käufe eine ausreichende Versorgung zur Deckung des Kriegsbedarfs sicherstellten, kamen die amerikanische und die britische Führung zu dem Schluss, dass es im Interesse ihrer Länder lag, die Kontrolle über möglichst viele Uranvorkommen in der Welt zu erlangen. Die reichste Erzquelle war die Shinkolobwe-Mine in Belgisch-Kongo, die jedoch überflutet und geschlossen wurde. Nichols versuchte erfolglos, mit Edgar Sengier, dem Direktor der Union Minière du Haut-Katanga, der Eigentümerin der Mine, über deren Wiedereröffnung und den Verkauf der gesamten künftigen Produktion an die Vereinigten Staaten zu verhandeln. Die Angelegenheit wurde anschließend vom Ausschuss für kombinierte Politik behandelt. Da 30 % der Aktien der Union Minière von britischen Interessen kontrolliert wurden, übernahmen die Briten die Führung der Verhandlungen. Sir John Anderson und Botschafter John Winant einigten sich im Mai 1944 mit Sengier und der belgischen Regierung auf die Wiedereröffnung der Mine und den Kauf von 1.720 Kurztonnen (1.560 t) Erz zum Preis von 1,45 Dollar pro Pfund. Um nicht von den Briten und Kanadiern abhängig zu sein, arrangierte Groves auch den Kauf der Lagerbestände der US Vanadium Corporation in Uravan, Colorado. Der Uranabbau in Colorado erbrachte etwa 800 kurze Tonnen (730 t) Erz. ⓘ
Mallinckrodt Incorporated in St. Louis, Missouri, nahm das Roherz und löste es in Salpetersäure auf, um Uranylnitrat herzustellen. In einem Flüssig-Flüssig-Extraktionsverfahren wurde dann Ether hinzugefügt, um die Verunreinigungen vom Uranylnitrat zu trennen. Dieses wurde dann erhitzt, um Urantrioxid zu bilden, das zu hochreinem Urandioxid reduziert wurde. Im Juli 1942 produzierte Mallinckrodt bereits eine Tonne hochreines Oxid pro Tag, doch die Umwandlung in Uranmetall erwies sich für die Auftragnehmer Westinghouse und Metal Hydrides zunächst als schwieriger. Die Produktion verlief zu langsam und die Qualität war inakzeptabel niedrig. Am Iowa State College in Ames, Iowa, wurde unter der Leitung von Frank Spedding eine spezielle Abteilung des Metallurgischen Labors eingerichtet, um Alternativen zu untersuchen. Dieses Projekt wurde als Ames-Projekt bekannt, und das Ames-Verfahren wurde 1943 verfügbar. ⓘ
- Uranraffination in Ames
Eine "Bombe" (Druckbehälter) mit Uranhalogenid und einem Opfermetall, wahrscheinlich Magnesium, wird in einen Ofen gesenkt.
Nach der Reaktion ist das Innere der Bombe mit Schlackenresten bedeckt
Ein Uranmetall-"Keks" aus der Reduktionsreaktion ⓘ
Isotopentrennung
Natürliches Uran besteht zu 99,3 % aus Uran-238 und zu 0,7 % aus Uran-235, wobei nur letzteres spaltbar ist. Das chemisch identische Uran-235 muss von dem reichhaltigeren Isotop physikalisch getrennt werden. Für die Urananreicherung wurden verschiedene Methoden in Betracht gezogen, von denen die meisten in Oak Ridge durchgeführt wurden. ⓘ
Die naheliegendste Technologie, die Zentrifuge, scheiterte, aber die elektromagnetische Trennung, die Gasdiffusion und die thermische Diffusion waren alle erfolgreich und trugen zum Projekt bei. Im Februar 1943 kam Groves auf die Idee, den Output einiger Anlagen als Input für andere zu verwenden. ⓘ
Zentrifugen
Im April 1942 galt das Zentrifugenverfahren als die einzig erfolgversprechende Trennmethode. Jesse Beams hatte ein solches Verfahren in den 1930er Jahren an der Universität von Virginia entwickelt, war aber auf technische Schwierigkeiten gestoßen. Das Verfahren erforderte hohe Drehzahlen, aber bei bestimmten Geschwindigkeiten entstanden harmonische Schwingungen, die die Maschine zu zerreißen drohten. Es war daher notwendig, diese Drehzahlen schnell zu erreichen. 1941 begann er mit Uranhexafluorid, der einzigen bekannten gasförmigen Verbindung des Urans, zu arbeiten und konnte Uran-235 abtrennen. An der Columbia University ließ Urey den Prozess von Karl P. Cohen untersuchen, der eine mathematische Theorie erstellte, die es ermöglichte, eine Zentrifugaltrennanlage zu entwerfen, deren Bau von Westinghouse übernommen wurde. ⓘ
Die Übertragung auf eine Produktionsanlage stellte eine gewaltige technische Herausforderung dar. Urey und Cohen schätzten, dass die Herstellung von einem Kilogramm Uran-235 pro Tag bis zu 50.000 Zentrifugen mit 1-Meter-Rotoren oder 10.000 Zentrifugen mit 4-Meter-Rotoren erfordern würde, vorausgesetzt, dass 4-Meter-Rotoren gebaut werden könnten. Die Aussicht, so viele Rotoren ständig mit hoher Geschwindigkeit laufen zu lassen, erschien entmutigend, und als Beams seine Versuchsapparatur laufen ließ, erzielte er nur 60 % der vorhergesagten Ausbeute, was darauf hindeutete, dass mehr Zentrifugen benötigt würden. Beams, Urey und Cohen begannen daraufhin mit der Arbeit an einer Reihe von Verbesserungen, die eine Steigerung der Effizienz des Prozesses versprachen. Häufige Ausfälle von Motoren, Wellen und Lagern bei hohen Drehzahlen verzögerten jedoch die Arbeit an der Pilotanlage. Im November 1942 wurde das Zentrifugenverfahren vom Military Policy Committee auf Empfehlung von Conant, Nichols und August C. Klein von Stone & Webster aufgegeben. ⓘ
Obwohl das Zentrifugenverfahren im Rahmen des Manhattan-Projekts aufgegeben wurde, wurde die Forschung daran nach dem Krieg mit der Einführung der Zippe-Zentrifuge, die in der Sowjetunion von sowjetischen und gefangenen deutschen Ingenieuren entwickelt wurde, erheblich vorangetrieben. Sie wurde schließlich zur bevorzugten Methode der Uranisotopentrennung, da sie weitaus wirtschaftlicher war als die anderen während des Zweiten Weltkriegs verwendeten Trennmethoden. ⓘ
Elektromagnetische Trennung
Die elektromagnetische Isotopentrennung wurde von Lawrence am University of California Radiation Laboratory entwickelt. Bei dieser Methode kamen Geräte zum Einsatz, die als Kalutrons bekannt sind und eine Mischung aus dem Standard-Labormassenspektrometer und dem Zyklotronmagneten darstellen. Der Name setzt sich aus den Wörtern Kalifornien, Universität und Zyklotron zusammen. Bei dem elektromagnetischen Verfahren lenkte ein Magnetfeld geladene Teilchen entsprechend ihrer Masse ab. Das Verfahren war weder wissenschaftlich elegant noch industriell effizient. Im Vergleich zu einer Gasdiffusionsanlage oder einem Kernreaktor würde eine elektromagnetische Trennungsanlage mehr knappe Materialien verbrauchen, mehr Arbeitskräfte für den Betrieb erfordern und höhere Baukosten verursachen. Dennoch wurde das Verfahren genehmigt, weil es auf einer bewährten Technologie basierte und daher weniger Risiken barg. Außerdem konnte es schrittweise gebaut werden, so dass die industrielle Kapazität schnell erreicht wurde. ⓘ
Marshall und Nichols entdeckten, dass für das Verfahren der elektromagnetischen Isotopentrennung 5.000 kurze Tonnen (4.500 Tonnen) Kupfer benötigt würden, die jedoch nur sehr knapp verfügbar waren. Es konnte jedoch durch Silber ersetzt werden, und zwar im Verhältnis 11:10. Am 3. August 1942 traf Nichols mit dem Unterstaatssekretär des Finanzministeriums Daniel W. Bell zusammen und bat um die Überführung von 6.000 Tonnen Silberbarren aus dem West Point Bullion Depository. "Junger Mann", sagte Bell zu ihm, "Sie mögen an Silber in Tonnen denken, aber das Finanzministerium wird immer an Silber in Feinunzen denken!" Letztendlich wurden 14.700 kurze Tonnen (13.300 Tonnen; 430.000.000 Feinunzen) verwendet. ⓘ
Die 1.000 Feinunzen (31 kg) schweren Silberbarren wurden in zylindrische Knüppel gegossen und zu Phelps Dodge in Bayway, New Jersey, gebracht, wo sie zu 0,625 Zoll (15,9 mm) dicken, 76 mm (3 Zoll) breiten und 12 m (40 Fuß) langen Streifen gepresst wurden. Diese wurden von Allis-Chalmers in Milwaukee, Wisconsin, auf Magnetspulen gewickelt. Nach dem Krieg wurden alle Maschinen demontiert und gereinigt, und die Bodenplatten unter den Maschinen wurden herausgerissen und verbrannt, um winzige Mengen Silber zu gewinnen. Am Ende ging nur 1/3.600.000stel verloren. Das letzte Silber wurde im Mai 1970 zurückgegeben. ⓘ
Der S-1-Ausschuss beauftragte Stone & Webster im Juni 1942 mit der Planung und dem Bau der elektromagnetischen Trennanlage, die später den Namen Y-12 erhielt. Der Entwurf sah fünf Einheiten für die erste Verarbeitungsstufe, die so genannten Alpha-Racetracks, und zwei Einheiten für die Endverarbeitung, die so genannten Beta-Racetracks, vor. Im September 1943 genehmigte Groves den Bau von vier weiteren Rennstrecken, die als Alpha II bezeichnet wurden. Der Bau begann im Februar 1943. ⓘ
Als die Anlage im Oktober planmäßig zu Testzwecken in Betrieb genommen wurde, gerieten die 14 Tonnen schweren Vakuumtanks durch die Kraft der Magneten aus der Flucht und mussten fester befestigt werden. Ein schwerwiegenderes Problem trat auf, als die Magnetspulen einen Kurzschluss erlitten. Im Dezember ordnete Groves an, einen Magneten aufzubrechen, und im Inneren fand man eine Handvoll Rost. Daraufhin ordnete Groves an, die Rennstrecken abzureißen und die Magnete zur Reinigung ins Werk zurückzuschicken. Vor Ort wurde eine Beizanlage eingerichtet, um die Rohre und Armaturen zu reinigen. Die zweite Alpha I war erst Ende Januar 1944 einsatzbereit, die erste Beta sowie die erste und dritte Alpha I gingen im März ans Netz, und die vierte Alpha I war im April einsatzbereit. Die vier Alpha II-Rennbahnen wurden zwischen Juli und Oktober 1944 fertiggestellt. ⓘ
Tennessee Eastman wurde mit der Verwaltung von Y-12 auf der üblichen Kosten-plus-Festpreis-Basis beauftragt, mit einer Gebühr von 22.500 Dollar pro Monat plus 7.500 Dollar pro Rennbahn für die ersten sieben Rennbahnen und 4.000 Dollar für jede weitere Rennbahn. Die Calutrons wurden zunächst von Wissenschaftlern aus Berkeley betrieben, um Fehler zu beseitigen und eine angemessene Betriebsrate zu erreichen. Dann wurden sie an geschulte Bediener aus Tennessee Eastman übergeben, die lediglich über eine Highschool-Ausbildung verfügten. Nichols verglich die Produktionsdaten der Geräte und wies Lawrence darauf hin, dass die jungen "Hinterwäldlerinnen", die als Calutron Girls bekannt waren, seine Doktoranden übertrafen. Sie einigten sich auf einen Produktionswettkampf, den Lawrence verlor, was die Moral der Arbeiter und Vorgesetzten von Tennessee Eastman stärkte. Die Mädchen wurden "wie Soldaten darauf trainiert, nicht nach dem Warum zu fragen", während "die Wissenschaftler nicht davon ablassen konnten, die Ursache selbst kleiner Schwankungen der Skalen zeitaufwändig zu untersuchen". ⓘ
Y-12 reicherte zunächst den Uran-235-Gehalt auf 13 % bis 15 % an und lieferte im März 1944 die ersten paar hundert Gramm davon nach Los Alamos. Nur 1 Teil von 5.825 der Uranzufuhr wurde zum Endprodukt. Ein großer Teil des Rests wurde während des Prozesses über die Ausrüstung verspritzt. Dank intensiver Rückgewinnungsbemühungen konnte die Produktion bis Januar 1945 auf 10 % des Uran-235-Einsatzmaterials gesteigert werden. Im Februar begannen die Alpha-Rennstrecken mit leicht angereichertem (1,4%) Einsatzmaterial aus der neuen thermischen Diffusionsanlage S-50. Im darauffolgenden Monat wurde die Anlage mit angereichertem Material (5 %) aus der Gasdiffusionsanlage K-25 versorgt. Im August produzierte K-25 ausreichend angereichertes Uran, um es direkt in die Beta-Tracks einzuspeisen. ⓘ
Gasförmige Diffusion
Die vielversprechendste, aber auch schwierigste Methode der Isotopentrennung war die Gasdiffusion. Das Grahamsche Gesetz besagt, dass die Ausströmungsgeschwindigkeit eines Gases umgekehrt proportional zur Quadratwurzel seiner Molekülmasse ist, so dass in einem Behälter mit einer halbdurchlässigen Membran und einem Gemisch aus zwei Gasen die leichteren Moleküle schneller aus dem Behälter strömen als die schwereren. Das Gas, das den Behälter verlässt, ist mit den leichteren Molekülen etwas angereichert, während das Restgas etwas verarmt ist. Die Idee war, dass solche Behälter zu einer Kaskade von Pumpen und Membranen geformt werden könnten, wobei jede aufeinanderfolgende Stufe ein etwas stärker angereichertes Gemisch enthält. Das Verfahren wurde an der Columbia University von einer Gruppe erforscht, der Harold Urey, Karl P. Cohen und John R. Dunning angehörten. ⓘ
Im November 1942 genehmigte das Military Policy Committee den Bau einer 600-stufigen Gasdiffusionsanlage. Am 14. Dezember nahm M. W. Kellogg ein Angebot zum Bau der Anlage an, die den Codenamen K-25 erhielt. Es wurde ein Vertrag über Kosten plus Festpreis ausgehandelt, der sich schließlich auf 2,5 Millionen Dollar belief. Für das Projekt wurde ein eigenes Unternehmen namens Kellex gegründet, das von Percival C. Keith, einem der Vizepräsidenten von Kellogg, geleitet wurde. Das Verfahren stieß auf enorme technische Schwierigkeiten. Es musste das hochkorrosive Gas Uranhexafluorid verwendet werden, da kein Ersatz gefunden werden konnte, und die Motoren und Pumpen mussten vakuumdicht und mit Inertgas umschlossen sein. Das größte Problem war die Konstruktion der Barriere, die stark, porös und resistent gegen die Korrosion durch Uranhexafluorid sein musste. Die beste Wahl dafür schien Nickel zu sein. Edward Adler und Edward Norris entwarfen eine Gitterbarriere aus galvanisiertem Nickel. In Columbia wurde eine sechsstufige Pilotanlage gebaut, um das Verfahren zu testen, aber der Norris-Adler-Prototyp erwies sich als zu spröde. Eine konkurrierende Barriere aus pulverisiertem Nickel wurde von Kellex, den Bell Telephone Laboratories und der Bakelite Corporation entwickelt. Im Januar 1944 gab Groves den Auftrag, die Kellex-Barriere in Produktion zu nehmen. ⓘ
Der Entwurf von Kellex für K-25 sah ein vierstöckiges, 0,80 km langes U-förmiges Bauwerk vor, das 54 zusammenhängende Gebäude enthielt. Diese waren in neun Abschnitte unterteilt. Innerhalb dieser Abschnitte befanden sich Zellen mit sechs Stufen. Die Zellen konnten unabhängig voneinander oder nacheinander innerhalb eines Abschnitts betrieben werden. Ebenso konnten die Abschnitte einzeln oder als Teil einer einzigen Kaskade betrieben werden. Ein Vermessungstrupp begann im Mai 1943 mit dem Bau, indem er das 2,0 km2 große Gelände absteckte. Die Arbeiten am Hauptgebäude begannen im Oktober 1943, und die sechsstufige Pilotanlage war am 17. April 1944 betriebsbereit. 1945 sagte Groves die oberen Stufen der Anlage ab und wies Kellex an, stattdessen eine 540-stufige Seitenbeschickungsanlage zu entwerfen und zu bauen, die als K-27 bekannt wurde. Kellex übergab die letzte Anlage am 11. September 1945 an den Betreiber, Union Carbide and Carbon. Die Gesamtkosten, einschließlich der nach dem Krieg fertiggestellten K-27-Anlage, beliefen sich auf 480 Millionen Dollar. ⓘ
Die Produktionsanlage wurde im Februar 1945 in Betrieb genommen, und mit der Inbetriebnahme von Kaskade zu Kaskade stieg die Qualität des Produkts. Im April 1945 hatte K-25 eine Anreicherung von 1,1 % erreicht, und die Produktion der thermischen Diffusionsanlage S-50 wurde als Einsatzmaterial verwendet. Ein Teil des im nächsten Monat produzierten Produkts erreichte eine Anreicherung von fast 7 %. Im August wurde die letzte der 2.892 Stufen in Betrieb genommen. K-25 und K-27 erreichten ihr volles Potenzial in der frühen Nachkriegszeit, als sie die anderen Produktionsanlagen in den Schatten stellten und zu Prototypen einer neuen Anlagengeneration wurden. ⓘ
Thermische Diffusion
Der Prozess der thermischen Diffusion basierte auf der Theorie von Sydney Chapman und David Enskog, die besagt, dass sich beim Durchgang eines Gasgemischs durch ein Temperaturgefälle das schwerere Gas am kalten Ende und das leichtere am warmen Ende konzentriert. Da heiße Gase nach oben und kalte nach unten tendieren, kann dies als Mittel zur Isotopentrennung genutzt werden. Dieses Verfahren wurde erstmals 1938 von Klaus Clusius und Gerhard Dickel in Deutschland demonstriert. Es wurde von Wissenschaftlern der US-Marine entwickelt, gehörte aber nicht zu den Anreicherungstechnologien, die ursprünglich für das Manhattan-Projekt ausgewählt wurden. Dies lag in erster Linie an Zweifeln an der technischen Machbarkeit, aber auch die Rivalität zwischen Armee und Marine spielte eine Rolle. ⓘ
Das Naval Research Laboratory setzte die Forschungen unter der Leitung von Philip Abelson fort, aber es gab nur wenig Kontakt mit dem Manhattan-Projekt, bis im April 1944 Captain William S. Parsons, der für die Entwicklung von Waffen in Los Alamos zuständige Marineoffizier, Oppenheimer von ermutigenden Fortschritten bei den Experimenten der Marine zur thermischen Diffusion berichtete. Oppenheimer schrieb an Groves und schlug vor, dass der Output einer thermischen Diffusionsanlage in Y-12 eingespeist werden könnte. Groves setzte ein Komitee bestehend aus Warren K. Lewis, Eger Murphree und Richard Tolman ein, um die Idee zu untersuchen, und sie schätzten, dass eine 3,5 Millionen Dollar teure thermische Diffusionsanlage 50 Kilogramm Uran pro Woche auf fast 0,9% Uran-235 anreichern könnte. Groves genehmigte den Bau der Anlage am 24. Juni 1944. ⓘ
Groves beauftragte die H. K. Ferguson Company aus Cleveland, Ohio, mit dem Bau der Thermodiffusionsanlage, die die Bezeichnung S-50 erhielt. Groves' Berater, Karl Cohen und W. I. Thompson von Standard Oil, schätzten, dass die Bauzeit sechs Monate betragen würde. Groves gab Ferguson nur vier. Die Pläne sahen die Installation von 2.142 15 m (48 Fuß) hohen Diffusionssäulen vor, die in 21 Gestellen angeordnet waren. Im Inneren jeder Säule befanden sich drei konzentrische Röhren. Dampf, der aus dem nahe gelegenen K-25-Kraftwerk mit einem Druck von 690 kPa (100 Pfund pro Quadratzoll) und einer Temperatur von 285 °C (545 °F) gewonnen wurde, strömte durch das innerste Nickelrohr (32 mm) nach unten, während Wasser mit einer Temperatur von 68 °C (155 °F) durch das äußerste Eisenrohr nach oben strömte. Das Uranhexafluorid floss durch das mittlere Kupferrohr, und die Isotopentrennung des Urans erfolgte zwischen dem Nickel- und dem Kupferrohr. ⓘ
Die Arbeiten begannen am 9. Juli 1944, und S-50 nahm im September einen Teilbetrieb auf. Ferguson betrieb die Anlage über eine Tochtergesellschaft namens Fercleve. Im Oktober produzierte die Anlage nur 10,5 Pfund (4,8 kg) 0,852% Uran-235. Lecks schränkten die Produktion ein und erzwangen in den nächsten Monaten Abschaltungen, aber im Juni 1945 wurden 12.730 Pfund (5.770 kg) produziert. Im März 1945 waren alle 21 Produktionsgestelle in Betrieb. Ursprünglich wurde die Produktion von S-50 in Y-12 eingespeist, aber ab März 1945 wurden alle drei Anreicherungsprozesse in Serie betrieben. S-50 wurde zur ersten Stufe und reicherte von 0,71% auf 0,89% an. Dieses Material wurde in den Gasdiffusionsprozess in der Anlage K-25 eingespeist, der ein auf etwa 23 % angereichertes Produkt erzeugte. Dieses wurde wiederum in die Y-12-Anlage eingespeist, die es auf etwa 89 % anreicherte, was für Kernwaffen ausreichend ist. ⓘ
Gesamte U-235-Produktion
Bis Juli 1945 wurden etwa 50 Kilogramm auf 89 % Uran-235 angereichertes Uran nach Los Alamos geliefert. Die gesamten 50 kg wurden zusammen mit etwas zu 50 % angereichertem Uran, das im Durchschnitt etwa 85 % ausmachte, in Little Boy verwendet. ⓘ
Plutonium
Die zweite Entwicklungslinie des Manhattan-Projekts war die Verwendung des spaltbaren Elements Plutonium. Obwohl Plutonium in geringen Mengen in der Natur vorkommt, lassen sich große Mengen des Elements am besten in einem Kernreaktor gewinnen, in dem Natururan mit Neutronen beschossen wird. Das Uran-238 wird in Uran-239 umgewandelt, das schnell zerfällt, zunächst in Neptunium-239 und dann in Plutonium-239. Da nur ein kleiner Teil des Uran-238 umgewandelt wird, muss das Plutonium chemisch vom restlichen Uran, von anfänglichen Verunreinigungen und von Spaltprodukten getrennt werden. ⓘ
X-10-Graphit-Reaktor
Im März 1943 begann DuPont mit dem Bau einer Plutoniumanlage auf einem 0,5 km2 großen Gelände in Oak Ridge. Sie war als Pilotanlage für die größeren Produktionsanlagen in Hanford gedacht und umfasste den luftgekühlten X-10-Graphitreaktor, eine chemische Trennanlage und Hilfseinrichtungen. Aufgrund der späteren Entscheidung, in Hanford wassergekühlte Reaktoren zu bauen, wurde nur die chemische Trennanlage als echte Pilotanlage betrieben. Der X-10-Graphitreaktor bestand aus einem riesigen Graphitblock mit einer Länge von 7,3 m (24 Fuß) auf jeder Seite und einem Gewicht von 1.500 Tonnen (1.400 t), umgeben von 2,1 m (7 Fuß) hochdichtem Beton als Strahlenschutz. ⓘ
Die größte Schwierigkeit stellten die von Mallinckrodt und Metal Hydrides hergestellten Urangeschosse dar. Diese mussten irgendwie mit Aluminium beschichtet werden, um Korrosion und das Entweichen von Spaltprodukten in das Kühlsystem zu verhindern. Die Grasselli Chemical Company versuchte, ein Heißtauchverfahren zu entwickeln, ohne Erfolg. In der Zwischenzeit versuchte es Alcoa mit der Konservierung. Es wurde ein neues Verfahren zum flussmittelfreien Schweißen entwickelt, und 97 % der Dosen bestanden einen Standard-Vakuumtest, aber Hochtemperaturtests ergaben eine Ausfallquote von mehr als 50 %. Dennoch wurde die Produktion im Juni 1943 aufgenommen. Das Metallurgische Laboratorium entwickelte schließlich mit Hilfe von General Electric eine verbesserte Schweißtechnik, die im Oktober 1943 in den Produktionsprozess integriert wurde. ⓘ
Unter der Aufsicht von Fermi und Compton ging der X-10-Graphitreaktor am 4. November 1943 mit etwa 30 kurzen Tonnen (27 t) Uran in Betrieb. Eine Woche später wurde die Beladung auf 36 short tons (33 t) erhöht, wodurch die Leistung auf 500 kW anstieg, und am Ende des Monats wurden die ersten 500 mg Plutonium erzeugt. Durch weitere Modifikationen wurde die Leistung im Juli 1944 auf 4.000 kW erhöht. X-10 war bis Januar 1945 als Produktionsanlage in Betrieb und wurde dann zu Forschungszwecken umfunktioniert. ⓘ
Hanford-Reaktoren
Obwohl für den Reaktor in Oak Ridge eine luftgekühlte Konstruktion gewählt wurde, um einen schnellen Bau zu ermöglichen, erkannte man, dass dies für die viel größeren Produktionsreaktoren unpraktisch sein würde. In den ersten Entwürfen des Metallurgical Laboratory und von DuPont wurde Helium zur Kühlung verwendet, bevor man feststellte, dass ein wassergekühlter Reaktor einfacher, billiger und schneller zu bauen wäre. Der Entwurf stand erst am 4. Oktober 1943 zur Verfügung; in der Zwischenzeit konzentrierte sich Matthias auf die Verbesserung des Standorts Hanford durch die Errichtung von Unterkünften, die Verbesserung der Straßen, den Bau einer Eisenbahnstrecke und die Modernisierung der Strom-, Wasser- und Telefonleitungen. ⓘ
Wie in Oak Ridge traten die meisten Schwierigkeiten bei der Konservierung der Uranbutzen auf, mit der in Hanford im März 1944 begonnen wurde. Sie wurden gebeizt, um Schmutz und Verunreinigungen zu entfernen, in geschmolzene Bronze-, Zinn- und Aluminium-Silizium-Legierungen getaucht, mit hydraulischen Pressen konserviert und dann mit Lichtbogenschweißen unter Argonatmosphäre verschlossen. Schließlich wurden sie einer Reihe von Tests unterzogen, um Löcher oder fehlerhafte Schweißnähte aufzuspüren. Enttäuschenderweise fielen die meisten Dosengeschosse bei den Tests zunächst durch, so dass nur eine Handvoll Dosen pro Tag produziert wurde. Doch es wurden stetige Fortschritte erzielt, und im Juni 1944 war die Produktion so weit gestiegen, dass genügend Geschosse zur Verfügung standen, um Reaktor B planmäßig im August 1944 in Betrieb zu nehmen. ⓘ
Die Arbeiten an Reaktor B, dem ersten von sechs geplanten 250-MW-Reaktoren, begannen am 10. Oktober 1943. Die Reaktorkomplexe wurden mit den Buchstaben A bis F bezeichnet, wobei die Standorte B, D und F als erste entwickelt wurden, um den Abstand zwischen den Reaktoren zu maximieren. Sie sollten die einzigen sein, die im Rahmen des Manhattan-Projekts gebaut wurden. Für den Bau des 37 m hohen Gebäudes wurden 390 t Stahl, 13 300 m3 Beton, 50 000 Betonblöcke und 71 000 Betonziegel verwendet. ⓘ
Mit dem Bau des Reaktors selbst wurde im Februar 1944 begonnen. Unter der Aufsicht von Compton, Matthias, Crawford Greenewalt von DuPont, Leona Woods und Fermi, der die erste Kugel einführte, wurde der Reaktor am 13. September 1944 in Betrieb genommen. In den nächsten Tagen wurden 838 Röhren geladen, und der Reaktor wurde kritisch. Kurz nach Mitternacht am 27. September begannen die Betreiber, die Steuerstäbe herauszuziehen, um die Produktion zu starten. Zunächst schien alles in Ordnung zu sein, doch gegen 03:00 Uhr begann die Leistung zu sinken, und um 06:30 Uhr hatte sich der Reaktor vollständig abgeschaltet. Das Kühlwasser wurde untersucht, um festzustellen, ob es ein Leck oder eine Verunreinigung gab. Am nächsten Tag lief der Reaktor wieder an, um sich dann erneut abzuschalten. ⓘ
Fermi wandte sich an Chien-Shiung Wu, der die Ursache des Problems als Neutronenvergiftung durch Xenon-135 identifizierte, das eine Halbwertszeit von 9,2 Stunden hat. Fermi, Woods, Donald J. Hughes und John Archibald Wheeler berechneten daraufhin den nuklearen Wirkungsquerschnitt von Xenon-135, der 30.000-mal so hoch war wie der von Uran. Der DuPont-Ingenieur George Graves war von dem ursprünglichen Entwurf des Metallurgischen Labors abgewichen, bei dem der Reaktor aus 1.500 kreisförmig angeordneten Röhren bestand, und hatte zusätzliche 504 Röhren hinzugefügt, um die Ecken auszufüllen. Ursprünglich hatten die Wissenschaftler dieses Overengineering als Zeit- und Geldverschwendung betrachtet, doch Fermi erkannte, dass der Reaktor durch die Bestückung aller 2.004 Röhren die erforderliche Leistung erreichen und effizient Plutonium produzieren konnte. Reaktor D wurde am 17. Dezember 1944 und Reaktor F am 25. Februar 1945 in Betrieb genommen. ⓘ
Abtrennungsprozess
In der Zwischenzeit beschäftigten sich die Chemiker mit dem Problem, wie Plutonium von Uran getrennt werden könnte, wenn seine chemischen Eigenschaften nicht bekannt waren. Mit den winzigen Plutoniummengen, die 1942 im Metallurgischen Laboratorium zur Verfügung standen, entwickelte ein Team unter der Leitung von Charles M. Cooper ein Lanthanfluoridverfahren zur Trennung von Uran und Plutonium, das für die Pilot-Trennanlage ausgewählt wurde. Ein zweites Trennverfahren, das Wismutphosphatverfahren, wurde anschließend von Seaborg und Stanly G. Thomson entwickelt. Bei diesem Verfahren wird das Plutonium in Wismutphosphatlösungen zwischen den Oxidationsstufen +4 und +6 umgeschaltet. In der ersten Oxidationsstufe wurde das Plutonium ausgefällt, in der zweiten Oxidationsstufe blieb es in Lösung und die anderen Produkte wurden ausgefällt. ⓘ
Greenewalt bevorzugte das Wismutphosphatverfahren aufgrund der korrosiven Eigenschaften von Lanthanfluorid und wählte es für die Trennanlagen in Hanford. Nachdem X-10 mit der Plutoniumproduktion begonnen hatte, wurde die Pilot-Trennanlage auf die Probe gestellt. Die erste Charge wurde mit einem Wirkungsgrad von 40 % verarbeitet, der jedoch im Laufe der nächsten Monate auf 90 % gesteigert wurde. ⓘ
In Hanford wurde zunächst den Anlagen im Bereich 300 höchste Priorität eingeräumt. Hier befanden sich Gebäude für die Materialprüfung, die Uranaufbereitung und die Montage und Kalibrierung von Instrumenten. Eines der Gebäude beherbergte die Konservierungsanlagen für die Uranbutzen, ein anderes einen kleinen Testreaktor. Trotz der hohen Priorität, die ihm eingeräumt wurde, verzögerten sich die Arbeiten im Bereich 300 aufgrund der einzigartigen und komplexen Beschaffenheit der Anlagen im Bereich 300 und des kriegsbedingten Mangels an Arbeitskräften und Material. ⓘ
Die ersten Pläne sahen den Bau von zwei Abscheideanlagen in jedem der als 200-West und 200-Ost bezeichneten Bereiche vor. Dies wurde später auf zwei Anlagen, die Anlagen T und U, in 200-West und eine, die Anlage B, in 200-Ost reduziert. Jede Trennanlage bestand aus vier Gebäuden: einem Prozesszellengebäude oder "Canyon" (221), einem Konzentrationsgebäude (224), einem Reinigungsgebäude (231) und einem Magazinlager (213). Die Canyons waren jeweils 240 m (800 Fuß) lang und 20 m (65 Fuß) breit. Jeder bestand aus vierzig 17,7 mal 13 mal 20 Fuß (5,4 mal 4,0 mal 6,1 m) großen Zellen. ⓘ
Die Arbeiten an 221-T und 221-U begannen im Januar 1944, das erste Gebäude wurde im September und das zweite im Dezember fertiggestellt. Das Gebäude 221-B folgte im März 1945. Wegen der hohen Radioaktivität mussten alle Arbeiten in den Abscheideanlagen ferngesteuert und mit Hilfe von Fernsehgeräten durchgeführt werden, was 1943 noch unbekannt war. Die Wartungsarbeiten wurden mit Hilfe eines Brückenkrans und speziellen Werkzeugen durchgeführt. Die 224-Gebäude waren kleiner, weil sie weniger Material zu verarbeiten hatten und dieses weniger radioaktiv war. Die Gebäude 224-T und 224-U wurden am 8. Oktober 1944 fertiggestellt, das Gebäude 224-B folgte am 10. Februar 1945. Die Reinigungsmethoden, die schließlich in 231-W zum Einsatz kamen, waren bei Baubeginn am 8. April 1944 noch unbekannt, aber Ende des Jahres war die Anlage fertig und die Methoden wurden ausgewählt. Am 5. Februar 1945 übergab Matthias die erste Lieferung von 80 g Plutoniumnitrat mit einem Reinheitsgrad von 95 % an einen Kurier von Los Alamos in Los Angeles. ⓘ
Waffenkonstruktion
1943 wurden die Entwicklungsbemühungen auf eine waffenähnliche Spaltungswaffe mit Plutonium namens Thin Man gerichtet. Die ersten Forschungen zu den Eigenschaften von Plutonium wurden mit zyklotronerzeugtem Plutonium-239 durchgeführt, das extrem rein war, aber nur in sehr geringen Mengen hergestellt werden konnte. Im April 1944 erhielt Los Alamos die erste Plutoniumprobe aus dem Clinton X-10-Reaktor, und innerhalb weniger Tage entdeckte Emilio Segrè ein Problem: Das im Reaktor gezüchtete Plutonium wies eine höhere Konzentration an Plutonium-240 auf, was zu einer bis zu fünfmal höheren Spontanspaltungsrate als bei Zyklotron-Plutonium führte. Seaborg hatte im März 1943 richtig vorausgesagt, dass ein Teil des Plutonium-239 ein Neutron absorbieren und zu Plutonium-240 werden würde. ⓘ
Dies machte das Reaktorplutonium für den Einsatz in einer Waffe ungeeignet. Das Plutonium-240 würde die Kettenreaktion zu schnell in Gang setzen und eine Prädetonation verursachen, die genug Energie freisetzen würde, um die kritische Masse mit einer minimalen Menge an umgesetztem Plutonium zu zerstreuen (ein Zischen). Es wurde eine schnellere Kanone vorgeschlagen, die sich jedoch als unpraktisch erwies. Die Möglichkeit, die Isotope zu trennen, wurde erwogen und verworfen, da Plutonium-240 noch schwieriger von Plutonium-239 zu trennen ist als Uran-235 von Uran-238. ⓘ
Die Arbeit an einer alternativen Methode der Bombenkonstruktion, der so genannten Implosion, hatte schon früher unter der Leitung des Physikers Seth Neddermeyer begonnen. Bei der Implosion wird eine unterkritische Kugel aus spaltbarem Material durch Sprengstoff in eine kleinere und dichtere Form gepresst. Wenn die spaltbaren Atome dichter gepackt werden, erhöht sich die Rate des Neutroneneinfangs, und die Masse wird zur kritischen Masse. Das Metall muss nur eine sehr kurze Strecke zurücklegen, so dass die kritische Masse in viel kürzerer Zeit aufgebaut wird als bei der Kanonenmethode. Neddermeyers Untersuchungen zur Implosion im Jahr 1943 und Anfang 1944 waren vielversprechend, machten aber auch deutlich, dass das Problem aus theoretischer und technischer Sicht viel schwieriger zu lösen sein würde als das der Kanone. Im September 1943 argumentierte John von Neumann, der Erfahrungen mit Hohlladungen in panzerbrechenden Geschossen hatte, dass die Implosion nicht nur die Gefahr der Prädetonation und des Verpuffens verringern, sondern auch das spaltbare Material effizienter nutzen würde. Er schlug vor, eine kugelförmige Konfiguration anstelle der zylindrischen zu verwenden, an der Neddermeyer arbeitete. ⓘ
Im Juli 1944 war Oppenheimer zu dem Schluss gekommen, dass Plutonium nicht in einer Kanone verwendet werden konnte, und entschied sich für die Implosion. Die beschleunigten Bemühungen um einen Implosionsentwurf, der den Codenamen Fat Man erhielt, begannen im August 1944, als Oppenheimer eine umfassende Umstrukturierung des Labors in Los Alamos durchführte, um sich auf die Implosion zu konzentrieren. In Los Alamos wurden zwei neue Gruppen für die Entwicklung der Implosionswaffe gegründet: die X (für Sprengstoff) Division unter der Leitung des Sprengstoffexperten George Kistiakowsky und die G (für Gadget) Division unter Robert Bacher. Der neue Entwurf, den von Neumann und die Abteilung T (für Theorie), insbesondere Rudolf Peierls, entwickelt hatten, verwendete Sprenglinsen, um die Explosion mit einer Kombination aus langsamen und schnellen Sprengstoffen auf eine kugelförmige Form zu konzentrieren. ⓘ
Die Entwicklung von Linsen, die mit der richtigen Form und Geschwindigkeit detonierten, erwies sich als langsam, schwierig und frustrierend. Es wurden verschiedene Sprengstoffe getestet, bevor man sich für Komposition B als schnellen Sprengstoff und Baratol als langsamen Sprengstoff entschied. Der endgültige Entwurf sah aus wie ein Fußball, mit 20 sechseckigen und 12 fünfeckigen Linsen, die jeweils etwa 36 kg wogen. Um die Detonation genau richtig hinzubekommen, waren schnelle, zuverlässige und sichere elektrische Zünder erforderlich, von denen es aus Gründen der Zuverlässigkeit zwei für jede Linse gab. Es wurde daher beschlossen, Sprengzünder mit Drahtbrücken zu verwenden, eine neue Erfindung, die in Los Alamos von einer Gruppe unter der Leitung von Luis Alvarez entwickelt wurde. Mit ihrer Herstellung wurde Raytheon beauftragt. ⓘ
Um das Verhalten konvergierender Stoßwellen zu untersuchen, entwickelte Robert Serber das RaLa-Experiment, bei dem das kurzlebige Radioisotop Lanthan-140, eine starke Gammastrahlenquelle, verwendet wurde. Die Gammastrahlenquelle befand sich in der Mitte einer Metallkugel, die von den Sprenglinsen umgeben war, die sich wiederum in einer Ionisationskammer befanden. Dies ermöglichte die Aufnahme eines Röntgenfilms von der Implosion. Die Linsen wurden in erster Linie auf der Grundlage dieser Versuchsreihe entwickelt. In seiner Geschichte des Los-Alamos-Projekts schrieb David Hawkins: "RaLa wurde zum wichtigsten Einzelexperiment, das den endgültigen Bombenentwurf beeinflusste". ⓘ
Innerhalb des Sprengstoffs befand sich der 4,5 Zoll (110 mm) dicke Aluminiumschieber, der einen reibungslosen Übergang von dem Sprengstoff mit relativ geringer Dichte zur nächsten Schicht, dem 3 Zoll (76 mm) dicken Tamper aus Natururan, ermöglichte. Seine Hauptaufgabe bestand darin, die kritische Masse so lange wie möglich zusammenzuhalten, aber er sollte auch Neutronen zurück in den Kern reflektieren. Ein Teil von ihm könnte auch spalten. Um eine Prädetonation durch ein externes Neutron zu verhindern, wurde der Tamper mit einer dünnen Borschicht überzogen. Ein mit Polonium-Beryllium modulierter Neutroneninitiator, der als "Igel" bezeichnet wird, weil seine Form an einen Seeigel erinnert, wurde entwickelt, um die Kettenreaktion genau im richtigen Moment auszulösen. Diese Arbeit mit der Chemie und Metallurgie von radioaktivem Polonium wurde von Charles Allen Thomas von der Monsanto Company geleitet und wurde als Dayton-Projekt bekannt. Für die Tests wurden bis zu 500 Curies Polonium pro Monat benötigt, die Monsanto liefern konnte. Die gesamte Baugruppe wurde zum Schutz vor Kugeln und Flak in ein Duraluminium-Bombengehäuse eingeschlossen. ⓘ
Die letzte Aufgabe der Metallurgen bestand darin, herauszufinden, wie man Plutonium in eine Kugel gießen konnte. Die Schwierigkeiten wurden deutlich, als Versuche, die Dichte von Plutonium zu messen, zu widersprüchlichen Ergebnissen führten. Zunächst wurde eine Verunreinigung als Ursache vermutet, doch bald wurde festgestellt, dass es mehrere Plutonium-Allotrope gibt. Die spröde α-Phase, die bei Raumtemperatur existiert, geht bei höheren Temperaturen in die plastische β-Phase über. Die Aufmerksamkeit verlagerte sich dann auf die noch plastischere δ-Phase, die normalerweise im Bereich von 300 °C bis 450 °C vorkommt. Es wurde festgestellt, dass diese Phase bei Raumtemperatur stabil ist, wenn sie mit Aluminium legiert wird, aber Aluminium emittiert Neutronen, wenn es mit Alphateilchen beschossen wird, was das Problem der Vorzündung noch verschärfen würde. Die Metallurgen kamen dann auf eine Plutonium-Gallium-Legierung, die die δ-Phase stabilisierte und in die gewünschte kugelförmige Form gepresst werden konnte. Da sich herausstellte, dass Plutonium leicht korrodiert, wurde die Kugel mit Nickel beschichtet. ⓘ
Die Arbeit erwies sich als gefährlich. Gegen Ende des Krieges musste die Hälfte der erfahrenen Chemiker und Metallurgen von der Arbeit mit Plutonium abgezogen werden, als in ihrem Urin unannehmbar hohe Konzentrationen des Elements auftauchten. Ein kleiner Brand in Los Alamos im Januar 1945 führte zu der Befürchtung, dass ein Feuer im Plutoniumlabor die ganze Stadt verseuchen könnte, und Groves genehmigte den Bau einer neuen Anlage für Plutoniumchemie und -metallurgie, die als DP-Site bekannt wurde. Die Halbkugeln für die erste Plutoniumgrube (oder Kern) wurden hergestellt und am 2. Juli 1945 geliefert. Drei weitere Halbkugeln folgten am 23. Juli und wurden drei Tage später geliefert. ⓘ
Trinity
Aufgrund der Komplexität einer implosionsartigen Waffe wurde beschlossen, dass trotz der Verschwendung von spaltbarem Material ein erster Test durchgeführt werden sollte. Groves genehmigte den Test unter der Bedingung, dass das aktive Material zurückgewonnen werden konnte. Daher wurde eine kontrollierte Zündung in Erwägung gezogen, aber Oppenheimer entschied sich stattdessen für einen groß angelegten Atomtest mit dem Codenamen "Trinity". ⓘ
Im März 1944 wurde Kenneth Bainbridge, Physikprofessor in Harvard, der unter Kistiakowsky arbeitete, mit der Planung des Tests beauftragt. Bainbridge wählte den Bombenabwurfplatz in der Nähe des Alamogordo Army Airfield als Testgelände aus. Bainbridge arbeitete zusammen mit Hauptmann Samuel P. Davalos am Bau des Trinity-Basislagers und seiner Einrichtungen, zu denen Kasernen, Lagerhäuser, Werkstätten, ein Sprengstoffmagazin und ein Lebensmittelgeschäft gehörten. ⓘ
Groves wollte einem Senatsausschuss nicht den Verlust von Plutonium im Wert von einer Milliarde Dollar erklären, weshalb ein zylindrischer Sicherheitsbehälter mit dem Codenamen "Jumbo" konstruiert wurde, um das aktive Material im Falle eines Versagens zu bergen. Mit einer Länge von 7,6 m (25 Fuß) und einer Breite von 3,7 m (12 Fuß) wurde er von Babcock & Wilcox in Barberton, Ohio, mit großem Aufwand aus 214 Tonnen (194 t) Eisen und Stahl hergestellt. Sie wurde in einem speziellen Eisenbahnwaggon zu einem Anschlussgleis in Pope, New Mexico, gebracht und die letzten 40 km (25 Meilen) zum Testgelände auf einem Anhänger transportiert, der von zwei Traktoren gezogen wurde. Als sie dort ankam, war das Vertrauen in die Implosionsmethode jedoch so groß und die Verfügbarkeit von Plutonium ausreichend, dass Oppenheimer beschloss, sie nicht zu verwenden. Stattdessen wurde er auf einem Stahlturm in 730 m Entfernung von der Waffe platziert, um zu testen, wie stark die Explosion sein würde. Am Ende überlebte der Jumbo, der Turm jedoch nicht, was die Vermutung erhärtet, dass der Jumbo eine verpuffte Explosion erfolgreich eingedämmt hätte. ⓘ
Am 7. Mai 1945 wurde eine Testexplosion durchgeführt, um die Instrumente zu kalibrieren. Eine hölzerne Testplattform wurde 800 Yards (730 m) von Ground Zero entfernt errichtet und mit 100 kurzen Tonnen (91 t) TNT gefüllt, das mit nuklearen Spaltprodukten in Form eines bestrahlten Uranblocks aus Hanford versetzt war, der aufgelöst und in die Rohre im Inneren des Sprengstoffs gegossen wurde. Diese Explosion wurde von Oppenheimer und Groves' neuem stellvertretenden Kommandeur, Brigadegeneral Thomas Farrell, beobachtet. Der Vorversuch lieferte Daten, die für den Trinity-Test von entscheidender Bedeutung waren. ⓘ
Für den eigentlichen Test wurde die Waffe, die den Spitznamen "The Gadget" erhielt, auf die Spitze eines 30 m hohen Stahlturms gehievt, da eine Detonation in dieser Höhe einen besseren Hinweis darauf geben würde, wie sich die Waffe beim Abwurf aus einem Bombenflugzeug verhalten würde. Die Detonation in der Luft maximierte die Energie, die direkt auf das Ziel einwirkte, und verursachte weniger nuklearen Fallout. Das Gerät wurde am 13. Juli unter der Aufsicht von Norris Bradbury im nahe gelegenen McDonald Ranch House zusammengebaut und am folgenden Tag vorsichtig auf den Turm gewunden. Zu den Beobachtern gehörten Bush, Chadwick, Conant, Farrell, Fermi, Groves, Lawrence, Oppenheimer und Tolman. Um 05:30 Uhr am 16. Juli 1945 explodierte das Gerät mit einer Energie, die etwa 20 Kilotonnen TNT entsprach, und hinterließ einen 76 m breiten Krater aus Trinitit (radioaktivem Glas) in der Wüste. Die Druckwelle war über 160 km (100 Meilen) weit zu spüren, und der Atompilz erreichte eine Höhe von 12,1 km (7,5 Meilen). Sie war bis nach El Paso, Texas, zu hören, so dass Groves einen Bericht über die Explosion eines Munitionsmagazins auf dem Alamogordo Field veröffentlichte. ⓘ
Oppenheimer erinnerte sich später, dass er beim Anblick der Explosion an einen Vers aus dem heiligen Buch der Hindus, der Bhagavad Gita (XI,12), dachte:
कालोऽस्मि लोकक्षयकृत्प्रवृद्धो लोकान्समाहर्तुमिह प्रवृत्तः। ऋतेऽपि त्वां न भविष्यन्ति सर्वे येऽवस्थिताः प्रत्यनीकेषु योधाः॥११- ३२॥ ⓘ Wenn der Glanz von tausend Sonnen auf einmal in den Himmel käme, wäre das wie der Glanz der mächtigen einen ...
Jahre später würde er erklären, dass ihm damals auch ein anderer Vers in den Sinn gekommen sei:
Wir wussten, dass die Welt nicht mehr dieselbe sein würde. Ein paar Leute lachten, ein paar Leute weinten. Die meisten Menschen waren still. Ich erinnerte mich an die Zeile aus der Hindu-Schrift Bhagavad Gita, in der Vishnu versucht, den Prinzen davon zu überzeugen, dass er seine Pflicht tun soll, und um ihn zu beeindrucken, nimmt er seine mehrarmige Gestalt an und sagt: "Jetzt bin ich der Tod geworden, der Zerstörer der Welten". Ich nehme an, das haben wir alle gedacht, auf die eine oder andere Weise. ⓘ
Personal
Im Juni 1944 beschäftigte das Manhattan-Projekt rund 129.000 Mitarbeiter, davon 84.500 Bauarbeiter, 40.500 Anlagenbetreiber und 1.800 Militärangehörige. Als die Bautätigkeit nachließ, sank die Zahl der Beschäftigten ein Jahr später auf 100.000, aber die Zahl der Militärangehörigen stieg auf 5.600. Es erwies sich als sehr schwierig, die erforderliche Anzahl von Arbeitskräften, insbesondere von hochqualifizierten Arbeitskräften, im Wettbewerb mit anderen kriegswichtigen Programmen zu beschaffen. Im Jahr 1943 erhielt Groves von der War Manpower Commission eine besondere, zeitlich begrenzte Priorität für Arbeitskräfte. Im März 1944 gaben sowohl das War Production Board als auch die War Manpower Commission dem Projekt höchste Priorität. ⓘ
Tolman und Conant erstellten in ihrer Funktion als wissenschaftliche Berater des Projekts eine Liste von Kandidaten und ließen sie von Wissenschaftlern bewerten, die bereits an dem Projekt arbeiteten. Groves schickte dann ein persönliches Schreiben an den Leiter ihrer Universität oder ihres Unternehmens und bat darum, sie für kriegswichtige Arbeiten freizustellen. An der Universität von Wisconsin-Madison gab Stanislaw Ulam einer seiner Studentinnen, Joan Hinton, eine Prüfung vorzeitig ab, damit sie für die Kriegsarbeit freigestellt werden konnte. Einige Wochen später erhielt Ulam einen Brief von Hans Bethe, der ihn einlud, an dem Projekt mitzuarbeiten. Conant überredete Kistiakowsky persönlich zur Teilnahme an dem Projekt. ⓘ
Eine Quelle für qualifiziertes Personal war die Armee selbst, insbesondere das Army Specialized Training Program. Im Jahr 1943 schuf das MED das Special Engineer Detachment (SED) mit einer genehmigten Stärke von 675 Mann. In die Armee eingezogene Techniker und Facharbeiter wurden dem SED zugewiesen. Eine weitere Quelle war das Women's Army Corps (WAC). Ursprünglich für Büroarbeiten im Umgang mit Verschlusssachen vorgesehen, wurden die WACs bald auch für technische und wissenschaftliche Aufgaben herangezogen. Am 1. Februar 1945 wurde das gesamte der MED zugewiesene Militärpersonal, einschließlich aller SED-Abteilungen, der 9812th Technical Service Unit zugewiesen, mit Ausnahme von Los Alamos, wo anderes Militärpersonal als die SED, einschließlich der WACs und der Militärpolizei, der 4817th Service Command Unit zugewiesen wurde. ⓘ
Stafford L. Warren, ein außerordentlicher Professor für Radiologie an der University of Rochester School of Medicine, wurde zum Oberst des United States Army Medical Corps ernannt und zum Leiter der medizinischen Abteilung der MED sowie zum medizinischen Berater von Groves ernannt. Warrens erste Aufgabe war die Besetzung der Krankenhäuser in Oak Ridge, Richland und Los Alamos. Die medizinische Abteilung war für die medizinische Forschung, aber auch für die Gesundheits- und Sicherheitsprogramme der MED zuständig. Dies stellte eine enorme Herausforderung dar, da die Mitarbeiter mit einer Vielzahl giftiger Chemikalien hantierten, gefährliche Flüssigkeiten und Gase unter hohem Druck verwendeten, mit Hochspannung arbeiteten und Experimente mit Sprengstoffen durchführten, ganz zu schweigen von den weitgehend unbekannten Gefahren, die von Radioaktivität und dem Umgang mit spaltbarem Material ausgingen. Dennoch verlieh der Nationale Sicherheitsrat im Dezember 1945 dem Manhattan-Projekt in Anerkennung seiner Sicherheitsbilanz die Auszeichnung "Award of Honor for Distinguished Service to Safety". Zwischen Januar 1943 und Juni 1945 gab es 62 Todesfälle und 3.879 Verletzungen mit Behinderungen, was etwa 62 Prozent unter der Rate der Privatindustrie lag. ⓘ
Geheimniskrämerei
In einem Life-Artikel aus dem Jahr 1945 wurde geschätzt, dass vor den Bombenangriffen auf Hiroshima und Nagasaki "wahrscheinlich nicht mehr als ein paar Dutzend Männer im ganzen Land die volle Bedeutung des Manhattan-Projekts kannten und vielleicht nur tausend andere wussten, dass es um die Arbeit an Atomen ging." Das Magazin schrieb, dass die mehr als 100.000 anderen Mitarbeiter des Projekts "wie Maulwürfe im Dunkeln arbeiteten". Sie wurden gewarnt, dass die Preisgabe von Projektgeheimnissen mit 10 Jahren Gefängnis oder einer Geldstrafe von 10.000 US-Dollar (umgerechnet 151.000 Dollar im Jahr 2021) geahndet wird, und sahen zu, wie riesige Mengen von Rohstoffen in Fabriken hineingingen, ohne dass etwas herauskam, und überwachten "Wählscheiben und Schalter, während hinter dicken Betonwänden geheimnisvolle Reaktionen abliefen", ohne den Zweck ihrer Arbeit zu kennen. ⓘ
Im Dezember 1945 veröffentlichte die US-Armee einen Geheimbericht, in dem sie den Sicherheitsapparat des Manhattan-Projekts analysierte und bewertete. In dem Bericht heißt es, dass das Manhattan-Projekt "strenger bewacht wurde als jede andere streng geheime Kriegsentwicklung". Die Sicherheitsinfrastruktur rund um das Manhattan-Projekt war so umfangreich und gründlich, dass in den Anfangstagen des Projekts im Jahr 1943 Sicherheitsermittler 400.000 potenzielle Mitarbeiter und 600 Unternehmen, die an allen Aspekten des Projekts beteiligt sein würden, auf potenzielle Sicherheitsrisiken überprüften. ⓘ
Das Sicherheitspersonal von Oak Ridge betrachtete jede private Party mit mehr als sieben Personen als verdächtig, und die Bewohner - die glaubten, dass Agenten der US-Regierung heimlich unter ihnen weilten - vermieden es, wiederholt dieselben Gäste einzuladen. Obwohl die ursprünglichen Bewohner der Gegend auf den bestehenden Friedhöfen beerdigt werden konnten, wurde Berichten zufolge jeder Sarg zur Inspektion geöffnet. Jeder, auch hochrangige Militärs, und ihre Autos wurden beim Betreten und Verlassen der Projektanlagen durchsucht. Ein Mitarbeiter von Oak Ridge erklärte, dass "wenn man neugierig wurde, wurde man innerhalb von zwei Stunden von Geheimagenten der Regierung auf den Teppich geholt. In der Regel wurden diejenigen, die zu einer Erklärung aufgefordert wurden, dann mit Sack und Pack zum Tor eskortiert und angewiesen, weiterzugehen". ⓘ
Obwohl man ihnen gesagt hatte, dass ihre Arbeit dazu beitragen würde, den Krieg und vielleicht alle künftigen Kriege zu beenden, führten die Tatsache, dass sie die Ergebnisse ihrer oft mühsamen Arbeit nicht sahen oder nicht verstanden - oder sogar die typischen Nebenwirkungen der Fabrikarbeit wie Rauch aus den Schornsteinen - und dass der Krieg in Europa ohne den Nutzen ihrer Arbeit zu Ende ging, zu ernsthaften Moralproblemen unter den Arbeitern und zur Verbreitung vieler Gerüchte. Ein Manager erklärte nach dem Krieg:
Nun, es war nicht so, dass die Arbeit hart war ... sie war verwirrend. Niemand wusste, was in Oak Ridge hergestellt wurde, nicht einmal ich, und viele Leute dachten, sie würden hier ihre Zeit verschwenden. Es war meine Aufgabe, den unzufriedenen Arbeitern zu erklären, dass sie eine sehr wichtige Aufgabe erfüllten. Wenn sie mich fragten, was, musste ich ihnen sagen, dass es ein Geheimnis sei. Aber ich wurde selbst fast verrückt bei dem Versuch, herauszufinden, was los war. ⓘ
Eine andere Arbeiterin erzählte, dass sie bei ihrer Arbeit in einer Wäscherei jeden Tag "ein spezielles Instrument" an die Uniformen hielt und auf "ein klickendes Geräusch" lauschte. Erst nach dem Krieg erfuhr sie, dass sie die wichtige Aufgabe hatte, mit einem Geigerzähler nach Strahlung zu suchen. Um die Moral der Mitarbeiter zu verbessern, schuf Oak Ridge ein umfangreiches System von Sportligen, darunter 10 Baseball-, 81 Softball- und 26 Fußballmannschaften. ⓘ
Zensur
Die freiwillige Zensur von atomaren Informationen begann bereits vor dem Manhattan-Projekt. Nach dem Ausbruch des Krieges in Europa 1939 begannen amerikanische Wissenschaftler, die Veröffentlichung von Forschungsergebnissen mit militärischem Bezug zu vermeiden, und 1940 begannen wissenschaftliche Zeitschriften, die National Academy of Sciences um die Freigabe von Artikeln zu bitten. William L. Laurence von der New York Times, der in der Saturday Evening Post vom 7. September 1940 einen Artikel über die Kernspaltung schrieb, erfuhr später, dass Regierungsbeamte 1943 landesweit Bibliothekare baten, die Ausgabe zurückzuziehen. Die Sowjets bemerkten jedoch das Schweigen. Im April 1942 wandte sich der Atomphysiker Georgi Flyorow schriftlich an Josef Stalin und beklagte das Fehlen von Artikeln über die Kernspaltung in amerikanischen Zeitschriften, woraufhin die Sowjetunion ein eigenes Atombombenprojekt ins Leben rief. ⓘ
Das Manhattan-Projekt wurde unter strengen Sicherheitsvorkehrungen durchgeführt, um zu verhindern, dass seine Entdeckung die Achsenmächte, insbesondere Deutschland, dazu veranlasste, ihre eigenen Atomprojekte zu beschleunigen oder verdeckte Operationen gegen das Projekt zu unternehmen. Das Zensuramt der Regierung verließ sich dagegen darauf, dass die Presse einen freiwilligen Verhaltenskodex befolgte, den es veröffentlichte, und das Projekt vermied es zunächst, das Amt zu informieren. Anfang 1943 begannen die Zeitungen mit der Veröffentlichung von Berichten über große Bauvorhaben in Tennessee und Washington, die auf öffentlichen Unterlagen beruhten, und die Zensurbehörde begann, mit dem Projekt über die Wahrung der Geheimhaltung zu diskutieren. Im Juni forderte das Zensuramt Zeitungen und Rundfunkanstalten auf, die Themen "Atomzerstörung, Atomenergie, Kernspaltung, Atomsplitting oder eines ihrer Äquivalente" zu vermeiden. Die Verwendung von Radium oder radioaktivem Material, schwerem Wasser, Hochspannungsentladungsanlagen und Zyklotrons für militärische Zwecke". Das Büro bat auch darum, Diskussionen über "Polonium, Uran, Ytterbium, Hafnium, Protactinium, Radium, Rhenium, Thorium, Deuterium" zu vermeiden; nur Uran war sensibel, wurde aber zusammen mit anderen Elementen aufgeführt, um seine Bedeutung zu verbergen. ⓘ
Sowjetische Spione
Die Möglichkeit von Sabotage war immer gegeben und wurde manchmal vermutet, wenn es zu Ausfällen von Anlagen kam. Es gab zwar einige Probleme, von denen man annahm, dass sie auf unvorsichtige oder verärgerte Mitarbeiter zurückzuführen waren, aber es gab keine bestätigten Fälle von Sabotage durch die Achsenmächte. Am 10. März 1945 traf jedoch ein japanischer Feuerballon eine Stromleitung, und der daraus resultierende Stromstoß führte dazu, dass die drei Reaktoren in Hanford vorübergehend abgeschaltet werden mussten. Da so viele Menschen beteiligt waren, war die Sicherheit eine schwierige Aufgabe. Es wurde eine Sondereinheit des Counter Intelligence Corps gebildet, die sich mit den Sicherheitsfragen des Projekts befasste. Bereits 1943 war klar, dass die Sowjetunion versuchte, in das Projekt einzudringen. Oberstleutnant Boris T. Pash, der Leiter der Counter Intelligence Branch des Western Defense Command, untersuchte den Verdacht auf sowjetische Spionage im Radiation Laboratory in Berkeley. Oppenheimer informierte Pash, dass er von einem Professorenkollegen in Berkeley, Haakon Chevalier, angesprochen worden war, Informationen an die Sowjetunion weiterzugeben. ⓘ
Der erfolgreichste sowjetische Spion war Klaus Fuchs, ein Mitglied der britischen Mission, der in Los Alamos eine wichtige Rolle spielte. Die Enthüllung seiner Spionagetätigkeit im Jahr 1950 schadete der nuklearen Zusammenarbeit der Vereinigten Staaten mit Großbritannien und Kanada. In der Folge wurden weitere Spionagefälle aufgedeckt, die zur Verhaftung von Harry Gold, David Greenglass sowie Julius und Ethel Rosenberg führten. Andere Spione wie George Koval und Theodore Hall blieben jahrzehntelang unbekannt. Der Wert der Spionage lässt sich nur schwer beziffern, da das sowjetische Atombombenprojekt vor allem durch einen Mangel an Uranerz behindert wurde. Man ist sich einig, dass die Spionage den Sowjets ein oder zwei Jahre Arbeit erspart hat. ⓘ
Ausländischer Geheimdienst
Neben der Entwicklung der Atombombe hatte das Manhattan-Projekt auch die Aufgabe, Informationen über das deutsche Kernenergieprojekt zu sammeln. Man ging davon aus, dass das japanische Kernwaffenprogramm noch nicht weit fortgeschritten war, weil Japan nur wenig Zugang zu Uranerz hatte, aber man befürchtete zunächst, dass Deutschland kurz davor stand, eigene Waffen zu entwickeln. Auf Veranlassung des Manhattan-Projekts wurde eine Bomben- und Sabotagekampagne gegen Schwerwasseranlagen im deutsch besetzten Norwegen durchgeführt. Es wurde eine kleine Mission eingerichtet, die gemeinsam vom Office of Naval Intelligence, dem OSRD, dem Manhattan Project und dem Army Intelligence (G-2) besetzt war, um feindliche wissenschaftliche Entwicklungen zu untersuchen. Sie war nicht auf solche beschränkt, die Kernwaffen betrafen. Der Chef des Heeresnachrichtendienstes, Generalmajor George V. Strong, ernannte Boris Pash zum Kommandeur der Einheit, die den Codenamen "Alsos" erhielt, ein griechisches Wort, das "Hain" bedeutet. ⓘ
Die Alsos-Mission in Italien befragte das Personal des Physiklabors der Universität Rom nach der Einnahme der Stadt im Juni 1944. In der Zwischenzeit bildete Pash in London eine kombinierte britische und amerikanische Alsos-Mission unter dem Kommando von Captain Horace K. Calvert, die an der Operation Overlord teilnehmen sollte. Groves hielt das Risiko, dass die Deutschen versuchen könnten, die Landung in der Normandie mit radioaktiven Giften zu stören, für ausreichend, um General Dwight D. Eisenhower zu warnen und einen Offizier zu entsenden, der seinen Stabschef, Generalleutnant Walter Bedell Smith, informierte. Unter dem Codenamen "Operation Peppermint" wurden spezielle Ausrüstungen vorbereitet und die Teams des Chemical Warfare Service in ihrem Einsatz geschult. ⓘ
Im Gefolge der vorrückenden alliierten Armeen befragten Pash und Calvert Frédéric Joliot-Curie über die Aktivitäten der deutschen Wissenschaftler. Sie sprachen mit Beamten der Union Minière du Haut Katanga über Uranlieferungen nach Deutschland. Sie spürten 68 Tonnen Uranerz in Belgien und 30 Tonnen in Frankreich auf. Die Verhöre deutscher Gefangener ergaben, dass in Oranienburg, 20 Meilen nördlich von Berlin, Uran und Thorium verarbeitet wurden, so dass Groves die Bombardierung der Stadt am 15. März 1945 veranlasste. ⓘ
Ein Alsos-Team ging nach Stassfurt in der sowjetischen Besatzungszone und holte 11 Tonnen Erz aus dem WIFO. Im April 1945 führte Pash unter dem Kommando einer als T-Force bezeichneten gemischten Truppe die Operation Harborage durch, bei der hinter den feindlichen Linien die Städte Hechingen, Bisingen und Haigerloch, das Herzstück der deutschen Nuklearanstrengungen, geräumt wurden. Die T-Force erbeutete die Atomlaboratorien, Dokumente, Ausrüstung und Vorräte, darunter schweres Wasser und 1,5 Tonnen metallisches Uran. ⓘ
Alsos-Teams nahmen deutsche Wissenschaftler wie Kurt Diebner, Otto Hahn, Walther Gerlach, Werner Heisenberg und Carl Friedrich von Weizsäcker fest und brachten sie nach England, wo sie in Farm Hall, einem verwanzten Haus in Godmanchester, interniert wurden. Nachdem die Bomben in Japan gezündet worden waren, mussten sich die Deutschen mit der Tatsache auseinandersetzen, dass die Alliierten getan hatten, was sie nicht konnten. ⓘ
Atombombenabwürfe auf Hiroshima und Nagasaki
Vorbereitungen
Ab November 1943 begann das Army Air Forces Materiel Command in Wright Field, Ohio, mit der Umrüstung der B-29 auf den Codenamen Silverplate, um die Bomben tragen zu können. Testabwürfe wurden auf dem Muroc Army Air Field, Kalifornien, und der Naval Ordnance Test Station in Inyokern, Kalifornien, durchgeführt. Im März 1944 traf Groves mit dem Chef der United States Army Air Forces (USAAF), General Henry H. Arnold, zusammen, um die Auslieferung der fertigen Bomben an ihre Ziele zu besprechen. Das einzige alliierte Flugzeug, das in der Lage war, den 17 Fuß (5,2 m) langen Thin Man oder den 59 Zoll (150 cm) breiten Fat Man zu transportieren, war die britische Avro Lancaster, aber der Einsatz eines britischen Flugzeugs hätte Schwierigkeiten bei der Wartung verursacht. Groves hoffte, dass die amerikanische Boeing B-29 Superfortress so modifiziert werden könnte, dass sie die Thin Man tragen konnte, indem man ihre beiden Bombenschächte miteinander verband. Arnold versprach, dass keine Mühen gescheut würden, um die B-29 für diese Aufgabe zu modifizieren, und ernannte Generalmajor Oliver P. Echols zum Verbindungsmann der USAAF zum Manhattan-Projekt. Echols wiederum ernannte Colonel Roscoe C. Wilson zu seinem Stellvertreter, und Wilson wurde der Hauptansprechpartner der USAAF für das Manhattan-Projekt. Präsident Roosevelt wies Groves an, dass er bereit sein sollte, die Atombomben über Deutschland abzuwerfen, falls sie vor dem Ende des Krieges mit Deutschland fertiggestellt würden. ⓘ
Die 509th Composite Group wurde am 17. Dezember 1944 auf dem Wendover Army Air Field, Utah, unter dem Kommando von Colonel Paul W. Tibbets aktiviert. Dieser Stützpunkt nahe der Grenze zu Nevada erhielt den Codenamen "Kingman" oder "W-47". Die Ausbildung fand in Wendover und auf dem Batista Army Airfield in Kuba statt, wo die 393d Bombardment Squadron Langstreckenflüge über Wasser und den Abwurf von Kürbisattrappen übte. In Los Alamos wurde eine Spezialeinheit mit dem Namen Projekt Alberta unter der Leitung von Navy Captain William S. Parsons aus dem Projekt Y als Teil des Manhattan-Projekts gebildet, um bei der Vorbereitung und dem Abwurf der Bomben zu helfen. Commander Frederick L. Ashworth von Alberta traf sich im Februar 1945 mit Flottenadmiral Chester W. Nimitz auf Guam, um ihn über das Projekt zu informieren. Während seines Aufenthalts wählte Ashworth North Field auf der Pazifikinsel Tinian als Stützpunkt für die 509th Composite Group aus und reservierte Platz für die Gruppe und ihre Gebäude. Die Gruppe wurde im Juli 1945 dorthin verlegt. Farrell kam am 30. Juli als Vertreter des Manhattan-Projekts auf Tinian an. ⓘ
Der Großteil der Komponenten für Little Boy verließ San Francisco am 16. Juli auf dem Kreuzer USS Indianapolis und kam am 26. Juli auf Tinian an. Vier Tage später wurde das Schiff von einem japanischen U-Boot versenkt. Die restlichen Komponenten, darunter sechs Uran-235-Ringe, wurden von drei C-54 Skymasters der 320th Troop Carrier Squadron der 509th Group geliefert. Zwei Fat-Man-Baugruppen wurden in speziell modifizierten B-29 der 509th Composite Group nach Tinian gebracht. Der erste Plutoniumkern wurde in einer speziellen C-54 transportiert. Ende April wurde ein gemeinsames Komitee des Manhattan Distrikts und der USAAF gegründet, um zu bestimmen, welche Städte in Japan als Ziele in Frage kommen sollten, und empfahl Kokura, Hiroshima, Niigata und Kyoto. An diesem Punkt schaltete sich Kriegsminister Henry L. Stimson ein und kündigte an, dass er die Entscheidung über die Ziele treffen würde und dass er die Bombardierung von Kyoto aufgrund der historischen und religiösen Bedeutung der Stadt nicht genehmigen würde. Groves bat daher Arnold, Kyoto nicht nur von der Liste der nuklearen Ziele, sondern auch von den Zielen für konventionelle Bombardierungen zu streichen. Einer der Ersatzorte für Kyoto war Nagasaki. ⓘ
Bombardierungen
Im Mai 1945 wurde der Interimsausschuss eingesetzt, der über die Nutzung der Kernenergie in Kriegs- und Nachkriegszeiten beraten sollte. Den Vorsitz des Ausschusses führte Stimson, mit James F. Byrnes, einem ehemaligen US-Senator, der bald Außenminister werden sollte, als persönlichem Vertreter von Präsident Harry S. Truman, Ralph A. Bard, dem stellvertretenden Marineminister, William L. Clayton, dem stellvertretenden Außenminister, Vannevar Bush, Karl T. Compton, James B. Conant und George L. Harrison, einem Assistenten von Stimson und Präsidenten der New York Life Insurance Company. Der Interimsausschuss setzte seinerseits ein wissenschaftliches Gremium ein, dem Arthur Compton, Fermi, Lawrence und Oppenheimer angehörten, um ihn in wissenschaftlichen Fragen zu beraten. In seinem Bericht an den Interimsausschuss äußerte sich das wissenschaftliche Gremium nicht nur zu den wahrscheinlichen physikalischen Auswirkungen einer Atombombe, sondern auch zu ihren wahrscheinlichen militärischen und politischen Folgen. ⓘ
Auf der Potsdamer Konferenz in Deutschland wurde Truman darüber informiert, dass der Trinity-Test erfolgreich verlaufen war. Er teilte Stalin, dem Führer der Sowjetunion, mit, dass die USA über eine neue Superwaffe verfügten, ohne jedoch Einzelheiten zu nennen. Dies war die erste offizielle Mitteilung an die Sowjetunion über die Bombe, aber Stalin wusste bereits durch Spione von ihr. Da die Genehmigung zum Einsatz der Bombe gegen Japan bereits erteilt worden war, wurden nach der japanischen Ablehnung der Potsdamer Erklärung keine Alternativen in Betracht gezogen. ⓘ
Am 6. August 1945 hob eine Boeing B-29 Superfortress (Enola Gay) der 393d Bombardierungsstaffel unter dem Piloten Tibbets mit einer Little Boy in ihrem Bombenschacht von North Field ab. Hiroshima, das Hauptquartier der 2nd General Army und der Fifth Division sowie ein Einschiffungshafen, war das Hauptziel des Einsatzes, Kokura und Nagasaki waren die Alternativen. Mit Farrells Erlaubnis stellte Parsons, der für den Einsatz verantwortliche Waffenexperte, die Bombe in der Luft zusammen, um das Risiko einer nuklearen Explosion im Falle eines Absturzes während des Starts zu minimieren. Die Bombe detonierte in einer Höhe von 530 m (1.750 Fuß) mit einer Sprengkraft, die später auf 13 Kilotonnen TNT geschätzt wurde. Ein Gebiet von etwa 4,7 Quadratmeilen (12 km2) wurde zerstört. Japanische Beamte stellten fest, dass 69 % der Gebäude in Hiroshima zerstört und weitere 6-7 % beschädigt wurden. Etwa 70.000 bis 80.000 Menschen, davon 20.000 japanische Kämpfer und 20.000 koreanische Zwangsarbeiter, d.h. etwa 30 % der Bevölkerung von Hiroshima, wurden sofort getötet und weitere 70.000 verletzt. ⓘ
Am Morgen des 9. August 1945 hob eine zweite B-29 (Bockscar) unter dem Kommandeur der 393d Bombardierungsstaffel, Major Charles W. Sweeney, mit einem Fat Man an Bord ab. Diesmal diente Ashworth als Waffenträger und Kokura war das Hauptziel. Sweeney startete mit der Waffe, die bereits geladen, aber noch mit den elektrischen Sicherheitssteckern versehen war. Als sie Kokura erreichten, stellten sie fest, dass die Stadt von einer Wolkendecke verdeckt war, so dass der befohlene Sichtangriff nicht möglich war. Nach drei Überflügen über die Stadt und mit knapp werdendem Treibstoff steuerten sie das Sekundärziel Nagasaki an. Ashworth entschied sich für einen Radaranflug, wenn das Ziel verdeckt war, aber eine Wolkenlücke über Nagasaki erlaubte in letzter Minute einen Sichtanflug, wie befohlen. Der Fat Man wurde über dem Industrietal der Stadt auf halbem Weg zwischen den Mitsubishi Steel and Arms Works im Süden und den Mitsubishi-Urakami Ordnance Works im Norden abgeworfen. Die daraus resultierende Explosion hatte eine Sprengkraft von 21 Kilotonnen TNT, was in etwa der Sprengkraft der Trinity-Bombe entsprach, beschränkte sich jedoch auf das Urakami-Tal, und ein großer Teil der Stadt war durch die dazwischen liegenden Hügel geschützt, was zur Zerstörung von etwa 44 % der Stadt führte. Die Bombardierung legte auch die industrielle Produktion der Stadt weitgehend lahm und tötete 23.200-28.200 japanische Industriearbeiter und 150 japanische Soldaten. Insgesamt wurden schätzungsweise 35.000-40.000 Menschen getötet und 60.000 verletzt. ⓘ
Groves rechnete damit, am 19. August eine weitere Atombombe einsatzbereit zu haben, drei weitere im September und drei weitere im Oktober. Zwei weitere Fat Man-Bauteile wurden fertig gestellt und sollten am 11. und 14. August von Kirtland Field nach Tinian gebracht werden. In Los Alamos arbeiteten die Techniker 24 Stunden am Stück, um einen weiteren Plutoniumkern zu gießen. Obwohl er gegossen war, musste er noch gepresst und beschichtet werden, was bis zum 16. August dauern würde. Er hätte also bereits am 19. August einsatzbereit sein können. Am 10. August bat Truman insgeheim darum, dass ohne seine ausdrückliche Genehmigung keine weiteren Atombomben auf Japan abgeworfen werden sollten. Groves setzte die Verladung des dritten Kerns am 13. August eigenmächtig aus. ⓘ
Am 11. August rief Groves Warren an und befahl ihm, ein Untersuchungsteam zusammenzustellen, das über die Schäden und die Radioaktivität in Hiroshima und Nagasaki berichten sollte. Ein mit tragbaren Geigerzählern ausgerüsteter Trupp traf am 8. September in Hiroshima ein, angeführt von Farrell und Warren und dem japanischen Konteradmiral Masao Tsuzuki, der als Übersetzer fungierte. Sie blieben bis zum 14. September in Hiroshima und untersuchten anschließend vom 19. September bis zum 8. Oktober Nagasaki. Diese und andere wissenschaftliche Missionen in Japan lieferten wertvolle wissenschaftliche und historische Daten. ⓘ
Die Notwendigkeit der Bombenangriffe auf Hiroshima und Nagasaki wurde unter Historikern kontrovers diskutiert. Einige stellten in Frage, ob eine "Atomdiplomatie" nicht die gleichen Ziele erreicht hätte, und stritten darüber, ob die Bombenangriffe oder die sowjetische Kriegserklärung an Japan entscheidend waren. Der Franck-Bericht war der bemerkenswerteste Versuch, eine Demonstration zu fordern, wurde aber vom wissenschaftlichen Gremium des Interimsausschusses abgelehnt. Die Szilárd-Petition, die im Juli 1945 verfasst und von Dutzenden von Wissenschaftlern, die am Manhattan-Projekt arbeiteten, unterzeichnet wurde, war ein später Versuch, Präsident Harry S. Truman vor seiner Verantwortung beim Einsatz solcher Waffen zu warnen. ⓘ
Da sich die europäischen Achsenmächte mittlerweile ergeben hatten, kam die beim Manhattan-Projekt entwickelte Atombombe hier nicht mehr zum Einsatz. ⓘ
Präsident Roosevelt soll Leslie Groves, den militärischen Leiter des Manhattan-Projekts, angewiesen haben, sich darauf vorzubereiten, eine Atombombe, falls sie vor dem Ende des Krieges mit Deutschland fertig würde, auf Deutschland zu werfen. ⓘ
“[Anfang Februar 1945] Mr Roosevelt informed me that if the European war was not over before we had our first bombs he wanted us to be ready to drop them on Germany.”
Das US-Verteidigungsministerium soll bereits die Industriezentren Ludwigshafen am Rhein und Mannheim als mögliche Ziele ausgewählt haben; andere Kreise hätten Berlin als möglichen Einsatzort der Atombombe in Europa bevorzugt. ⓘ
Die bislang einzigen kriegerischen Einsätze von Atombomben fanden bald darauf über japanischen Städten statt. Am 6. August 1945 wurde über Hiroshima die Little Boy genannte Bombe abgeworfen, die hauptsächlich aus 235U bestand. Drei Tage später, am 9. August, wurde über Nagasaki die Fat Man genannte Bombe abgeworfen, die größtenteils aus 239Pu bestand. Unterschiedlichen Schätzungen zufolge starben in Hiroshima zwischen 90.000 und 180.000 Menschen und in Nagasaki zwischen 50.000 und 100.000 Menschen, größtenteils japanische Zivilisten, während der Explosionen und im Nachhinein an ihren Folgen (Strahlenkrankheiten). Wenige Tage später kapitulierte das japanische Kaiserreich. Ob allein der Einsatz der Atombomben für diese Entscheidung ausschlaggebend war, bleibt umstritten. ⓘ
Um den Einsatz der Bomben hatte es eine erregte Diskussion gegeben. Einige Forscher plädierten dafür, die Zerstörungskraft der Waffe zunächst über unbewohntem Gebiet zu demonstrieren, um damit Japan zur Kapitulation zu bewegen; die Militärs und Präsident Harry S. Truman waren für den militär-praktischen Einsatz. ⓘ
Nach dem Krieg
Die Arbeiter des Manhattan-Projekts waren ebenso erstaunt wie der Rest der Welt, als sie sahen, dass die Bomben von Hiroshima und Nagasaki aus einer Arbeit hervorgingen, die sie nicht verstanden hatten; Zeitungen in Oak Ridge, in denen die Hiroshima-Bombe angekündigt wurde, wurden für 1 Dollar verkauft (heute 12 Dollar). Obwohl die Existenz der Bomben öffentlich bekannt war, blieb die Geheimhaltung bestehen, und viele Arbeiter wussten nichts über ihre Arbeit; einer sagte 1946: "Ich weiß nicht, was zum Teufel ich tue, außer in einen --- zu schauen und einen --- neben einen --- zu drehen. Ich weiß nichts darüber, und es gibt nichts zu sagen". Viele Einwohner vermeiden es weiterhin, in normalen Gesprächen über "das Zeug" zu sprechen, obwohl es der Grund für die Existenz ihrer Stadt ist. ⓘ
Im Vorfeld der Bombardierungen ließ Groves von Henry DeWolf Smyth eine Geschichte für die Öffentlichkeit aufbereiten. Atomenergie für militärische Zwecke", besser bekannt als Smyth-Bericht", wurde am 12. August 1945 der Öffentlichkeit zugänglich gemacht. Groves und Nichols vergaben "E"-Auszeichnungen der Armee und der Marine an wichtige Auftragnehmer, deren Beteiligung bis dahin geheim gewesen war. Über 20 Verdienstmedaillen des Präsidenten wurden an wichtige Auftragnehmer und Wissenschaftler verliehen, darunter Bush und Oppenheimer. Militärangehörige erhielten die Verdienstmedaille, darunter die Kommandeurin des Frauenarmeekorps, Hauptmann Arlene G. Scheidenhelm. ⓘ
In Hanford ging die Plutoniumproduktion zurück, als die Reaktoren B, D und F ausfielen, vergiftet durch Spaltprodukte und das Aufquellen des Graphitmoderators, bekannt als Wigner-Effekt. Die Quellung beschädigte die Beschickungsrohre, in denen das Uran zur Plutoniumproduktion bestrahlt wurde, und machte sie unbrauchbar. Um die Versorgung mit Polonium für die Uraninitiatoren aufrechtzuerhalten, wurde die Produktion gedrosselt und der älteste Block, der B-Meiler, stillgelegt, damit in Zukunft wenigstens ein Reaktor zur Verfügung stehen würde. Die Forschung wurde fortgesetzt, wobei DuPont und das Metallurgische Laboratorium ein Redox-Lösungsmittelextraktionsverfahren als alternative Plutoniumextraktionstechnik zum Wismutphosphatverfahren entwickelten, bei dem nicht verbrauchtes Uran in einem Zustand verbleibt, aus dem es nicht ohne weiteres zurückgewonnen werden kann. ⓘ
Die Bombentechnik wurde von der Abteilung Z durchgeführt, die nach ihrem Leiter, Dr. Jerrold R. Zacharias aus Los Alamos, benannt wurde. Die Z-Abteilung war zunächst in Wendover Field untergebracht, zog aber im September 1945 nach Oxnard Field, New Mexico, um näher an Los Alamos zu sein. Dies war der Beginn der Sandia Base. Das nahe gelegene Kirtland Field wurde als B-29-Basis für Kompatibilitäts- und Abwurftests genutzt. Im Oktober waren alle Mitarbeiter und Einrichtungen von Wendover nach Sandia verlegt worden. Als die Offiziere der Reservisten demobilisiert wurden, wurden sie durch etwa fünfzig handverlesene reguläre Offiziere ersetzt. ⓘ
Nichols empfahl die Schließung von S-50 und der Alpha-Tracks in Y-12. Dies geschah im September. Obwohl die Alpha-Schienen besser als je zuvor funktionierten, konnten sie nicht mit der K-25 und der neuen K-27 konkurrieren, die im Januar 1946 in Betrieb genommen worden war. Im Dezember wurde das Werk Y-12 geschlossen, wodurch die Zahl der Beschäftigten in Tennessee Eastman von 8.600 auf 1.500 sank und 2 Millionen Dollar pro Monat eingespart wurden. ⓘ
Nirgendwo war die Demobilisierung ein größeres Problem als in Los Alamos, wo es zu einer Abwanderung von Talenten kam. Es blieb noch viel zu tun. Die Bomben, die in Hiroshima und Nagasaki eingesetzt wurden, waren wie Laborstücke; es musste daran gearbeitet werden, sie einfacher, sicherer und zuverlässiger zu machen. Es mussten Implosionsmethoden für Uran anstelle der verschwenderischen Kanonenmethode entwickelt werden, und es wurden Verbundkerne aus Uran und Plutonium benötigt, da Plutonium aufgrund der Probleme mit den Reaktoren knapp war. Die Ungewissheit über die Zukunft des Labors machte es jedoch schwer, die Mitarbeiter zum Bleiben zu bewegen. Oppenheimer kehrte an seine Stelle an der Universität von Kalifornien zurück, und Groves ernannte Norris Bradbury zum Interimsvertreter; Bradbury blieb für die nächsten 25 Jahre im Amt. Groves versuchte, die Unzufriedenheit über den Mangel an Annehmlichkeiten mit einem Bauprogramm zu bekämpfen, das eine verbesserte Wasserversorgung, dreihundert Häuser und Erholungseinrichtungen umfasste. ⓘ
Im Juli 1946 wurden auf dem Bikini-Atoll im Rahmen der Operation Crossroads zwei Sprengungen vom Typ Fat Man durchgeführt, um die Auswirkungen von Atomwaffen auf Kriegsschiffe zu untersuchen. Able wurde am 1. Juli 1946 gezündet. Die spektakulärere Baker wurde am 25. Juli 1946 unter Wasser zur Explosion gebracht. ⓘ
Nach den Bombenangriffen auf Hiroshima und Nagasaki gründeten einige Physiker des Manhattan-Projekts das Bulletin of the Atomic Scientists, das als Notmaßnahme von Wissenschaftlern ins Leben gerufen wurde, die einen dringenden Bedarf für ein sofortiges Aufklärungsprogramm über Atomwaffen sahen. Angesichts der Zerstörungskraft der neuen Waffen und in Erwartung des nuklearen Wettrüstens vertraten mehrere Projektmitglieder, darunter Bohr, Bush und Conant, die Ansicht, dass eine Einigung über die internationale Kontrolle der Kernforschung und der Atomwaffen erzielt werden müsse. Der Baruch-Plan, der im Juni 1946 in einer Rede vor der neu gegründeten Atomenergiekommission der Vereinten Nationen (UNAEC) vorgestellt wurde, schlug die Einrichtung einer internationalen Behörde für die Entwicklung von Atomwaffen vor, wurde aber nicht angenommen. ⓘ
Im Anschluss an eine innenpolitische Debatte über die dauerhafte Verwaltung des Atomprogramms wurde mit dem Atomic Energy Act von 1946 die United States Atomic Energy Commission (AEC) gegründet, um die Aufgaben und Vermögenswerte des Manhattan-Projekts zu übernehmen. Damit wurde die zivile Kontrolle über die Entwicklung von Atomwaffen eingeführt und die Entwicklung, Produktion und Kontrolle von Atomwaffen vom Militär getrennt. Die militärischen Aspekte wurden von dem Armed Forces Special Weapons Project (AFSWP) übernommen. Obwohl das Manhattan Project am 31. Dezember 1946 aufhörte zu existieren, wurde der Manhattan District erst am 15. August 1947 aufgelöst. ⓘ
Kosten
| Standort | Kosten (1945 USD) | Kosten (2020 USD) | % der Gesamtkosten ⓘ |
|---|---|---|---|
| Oak Ridge | 1,19 Mrd. $ | 13,8 Milliarden Dollar | 62.9% |
| Hanford | 390 Millionen Dollar | 4,53 Mrd. $ | 20.6% |
| Spezielle Betriebsmittel | $103 Millionen | $1,2 Milliarden | 5.5% |
| Los Alamos | $74,1 Millionen | $860 Millionen | 3.9% |
| Forschung und Entwicklung | $69,7 Millionen | 809 Millionen Dollar | 3.7% |
| Gemeinkosten der Regierung | $37,3 Millionen | 432 Millionen Dollar | 2.0% |
| Schwerwasseranlagen | 26,8 Millionen Dollar | 311 Millionen Dollar | 1.4% |
| Insgesamt | 1,89 Mrd. $ | 21,9 Milliarden Dollar |
Die Projektausgaben beliefen sich bis zum 1. Oktober 1945 auf 1,845 Mrd. $, was weniger als neun Kriegstagen entspricht, und betrugen 2,191 Mrd. $, als die AEC am 1. Januar 1947 die Kontrolle übernahm. Die Gesamtzuweisung betrug 2,4 Mrd. $. Über 90 % der Kosten entfielen auf den Bau von Anlagen und die Herstellung von spaltbarem Material, weniger als 10 % auf die Entwicklung und Produktion der Waffen. ⓘ
Bis Ende 1945 wurden insgesamt vier Waffen (die Trinity-Bombe, Little Boy, Fat Man und eine unbenutzte Fat Man-Bombe) hergestellt, so dass sich die durchschnittlichen Kosten pro Bombe auf etwa 500 Millionen Dollar im Jahr 1945 beliefen. Zum Vergleich: Die Gesamtkosten des Projekts beliefen sich Ende 1945 auf etwa 90 % der Gesamtausgaben für die Produktion von US-Kleinwaffen (ohne Munition) und 34 % der Gesamtausgaben für US-Panzer im gleichen Zeitraum. Insgesamt war es das zweitteuerste Waffenprojekt der Vereinigten Staaten im Zweiten Weltkrieg, nur übertroffen von der Entwicklung und Produktion der Boeing B-29 Superfortress. ⓘ
Vermächtnis
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Die politischen und kulturellen Auswirkungen der Entwicklung von Atomwaffen waren tiefgreifend und weitreichend. William Laurence von der New York Times, der als erster den Ausdruck "Atomic Age" verwendete, wurde im Frühjahr 1945 offizieller Korrespondent des Manhattan-Projekts. In den Jahren 1943 und 1944 hatte er erfolglos versucht, die Zensurbehörde davon zu überzeugen, dass er über das explosive Potenzial von Uran schreiben durfte, und die Regierungsbeamten waren der Meinung, dass er das Recht verdient hatte, über das größte Geheimnis des Krieges zu berichten. Laurence wurde Zeuge sowohl des Trinity-Tests als auch der Bombardierung von Nagasaki und schrieb die offiziellen Pressemitteilungen dazu. Anschließend schrieb er eine Reihe von Artikeln, in denen er die Vorzüge der neuen Waffe anpries. Seine Berichterstattung vor und nach den Bombenangriffen trug dazu bei, das öffentliche Bewusstsein für das Potenzial der Nukleartechnologie zu schärfen und ihre Entwicklung in den Vereinigten Staaten und der Sowjetunion voranzutreiben. ⓘ
Das Manhattan-Projekt aus dem Krieg hinterließ ein Vermächtnis in Form eines Netzwerks nationaler Laboratorien: das Lawrence Berkeley National Laboratory, das Los Alamos National Laboratory, das Oak Ridge National Laboratory, das Argonne National Laboratory und das Ames Laboratory. Zwei weitere wurden von Groves bald nach dem Krieg gegründet, das Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, und die Sandia National Laboratories in Albuquerque, New Mexico. Groves stellte ihnen im Finanzjahr 1946-1947 72 Millionen Dollar für Forschungsaktivitäten zur Verfügung. Sie standen an der Spitze der groß angelegten Forschung, die Alvin Weinberg, der Direktor des Oak Ridge National Laboratory, als Big Science bezeichnen würde. ⓘ
Das Naval Research Laboratory war seit langem an der Nutzung der Kernenergie für den Antrieb von Kriegsschiffen interessiert und versuchte, ein eigenes Nuklearprojekt ins Leben zu rufen. Im Mai 1946 beschloss Nimitz, inzwischen Chief of Naval Operations, dass die Marine stattdessen mit dem Manhattan-Projekt zusammenarbeiten sollte. Eine Gruppe von Marineoffizieren wurde nach Oak Ridge entsandt, der ranghöchste von ihnen war Kapitän Hyman G. Rickover, der dort stellvertretender Direktor wurde. Sie vertieften sich in das Studium der Kernenergie und legten den Grundstein für eine atomgetriebene Marine. Eine ähnliche Gruppe von Mitarbeitern der Air Force traf im September 1946 in Oak Ridge ein, mit dem Ziel, Atomflugzeuge zu entwickeln. Ihr Projekt Nuclear Energy for the Propulsion of Aircraft (NEPA) stieß auf erhebliche technische Schwierigkeiten und wurde schließlich eingestellt. ⓘ
Die Fähigkeit der neuen Reaktoren, radioaktive Isotope in bisher nicht gekannten Mengen zu erzeugen, löste in den unmittelbaren Nachkriegsjahren eine Revolution in der Nuklearmedizin aus. Ab Mitte 1946 begann Oak Ridge mit der Verteilung von Radioisotopen an Krankenhäuser und Universitäten. Die meisten Bestellungen betrafen Jod-131 und Phosphor-32, die für die Diagnose und Behandlung von Krebs eingesetzt wurden. Neben der Medizin wurden die Isotope auch in der biologischen, industriellen und landwirtschaftlichen Forschung eingesetzt. ⓘ
Mit der Übergabe der Kontrolle an die Atomenergiekommission verabschiedete sich Groves von den Menschen, die am Manhattan-Projekt gearbeitet hatten:
Vor fünf Jahren war die Idee der Atomenergie nur ein Traum. Sie haben diesen Traum Wirklichkeit werden lassen. Sie haben die nebulösesten Ideen aufgegriffen und sie in die Tat umgesetzt. Ihr habt Städte gebaut, wo es vorher keine gab. Ihr habt Industrieanlagen von einer Größe und Präzision errichtet, die bis dahin als unmöglich galten. Sie haben die Waffe gebaut, die den Krieg beendete und damit unzählige amerikanische Leben rettete. Was die Anwendungen in Friedenszeiten betrifft, so haben Sie den Vorhang für die Aussicht auf eine neue Welt gelüftet. ⓘ
Im Jahr 2014 verabschiedete der Kongress der Vereinigten Staaten ein Gesetz, das die Einrichtung eines Nationalparks vorsieht, der der Geschichte des Manhattan-Projekts gewidmet ist. Der Manhattan Project National Historical Park wurde am 10. November 2015 eingerichtet. ⓘ
Projekte anderer Staaten
Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Nukleartechnik wurden im gleichen Zeitraum in der Sowjetunion von Igor Kurtschatow innerhalb des sowjetischen Atombombenprojektes unternommen. In Deutschland arbeitete eine Gruppe von Physikern um Werner Heisenberg am Uranprojekt. In Japan gab es ein Nuklearwaffenprogramm unter der Leitung von Yoshio Nishina. Wegen der militärischen Geheimhaltung hatten die jeweils beteiligten Wissenschaftler keine Kenntnis, sondern höchstens Vermutungen über die Fortschritte der anderen Programme und der USA. ⓘ
Atommüllentsorgung
Der Uranbrennstoff für Fermis Chicago Pile-1 wurde aus Uranerz durch die Firma G. Mallinckrodt & Co in St. Louis hergestellt. Der dabei entstandene radioaktive Abfall lagert, mehr oder weniger geheimgehalten, auf einer dortigen Deponie. Es gibt bis heute Proteste von Anwohnern gegen diese von dem Entsorgungsunternehmen Republic Services betriebene Deponie, da in der Umgebung eine erhöhte Krebsrate zu verzeichnen ist. ⓘ
Siehe auch
- Federation of American Scientists
- Smyth Report
- Sowjetisches Atombombenprojekt
- Haigerlocher Keller, Endpunkt der deutschen Atomversuche, südlich von Stuttgart ⓘ
Literatur
- Stephane Groueff: Projekt ohne Gnade – das Abenteuer der amerikanischen Atomindustrie. Bertelsmann, Gütersloh 1968.
- Leslie R. Groves: Now it can be told – The story of the Manhattan Project. Introduction by Edward Teller. Da Capo Press, New York 1962, 1983. ISBN 0-306-80189-2.
- Ruth H. Howes; Caroline L. Herzenberg: Their Day in the Sun: Women of the Manhattan Project. Temple University Press, Philadelphia, Pennsylvania 1999.
- Robert Jungk: Heller als tausend Sonnen. Das Schicksal der Atomforscher. Scherz & Goverts, Stuttgart 1956, Rowohlt, Reinbek 1986, ISBN 3-499-16629-1.
- William L. Laurence: Die Geschichte der Atombombe: Dämmerung über Punkt Null. List, München 1952.
- Robert S. Norris: Racing for the bomb. General Leslie R. Groves, The Manhattan projects indispensable men. Steerforth Press, South Royalton 2002, ISBN 1-58642-039-9.
- Richard Rhodes: Die Atombombe oder Die Geschichte des 8. Schöpfungstages. Greno, Nördlingen, 1988; Volk und Welt, Berlin, 1990, ISBN 3-353-00717-2.
- Cay Rademacher: Angriff auf Asien-Hiroshima Geo Epoche (Ausgabe Nr. 17) 04/05 Kriegsende 1945-Finale des Weltenbrandes S. 112–130. ⓘ
Film
- The Bomb, 2015, Regie: Rushmore DeNooyer, USA/Frankreich, 97 Min. (frz. La Fission, die deutsche Fassung (Parabel Pictures) der Dokumentation im selben Jahr. Der Film mit Interviews von Beteiligten und Historikern umfasst die Zeit von 1941 bis zu den Atomtestsperrverträgen der Gegenwart. Den Schwerpunkt bilden die Jahre 1944 bis 1950.)
- Die Bombe (Originaltitel: Day One), US-amerikanischer TV-Spielfilm von 1989. Hauptrollen: Brian Dennehy (General Leslie R. Groves), David Strathairn (Robert Oppenheimer), Michael Tucker (Leo Szilard).
- Die Schattenmacher (Originaltitel: Fat Man and Little Boy, Filmtitel im Vereinigten Königreich: Shadow Makers), US-amerikanischer Spielfilm von 1989, der die Entwicklung des Manhattan-Projekts in Los Alamos erzählt. Hauptrollen: Paul Newman (General Leslie R. Groves), Dwight Schultz (Robert Oppenheimer).
- Das Manhattan-Projekt, Folge 079 der US-Comedyserie Ein Käfig voller Helden.
- Manhattan, US-Fernsehserie von 2014 über das Leben und Arbeiten im Los Alamos National Laboratory während des Manhattan-Projekts. ⓘ