Projekt Manhattan

Test Trinity – pierwszy wybuch jądrowy wywołany przez człowieka.

Projekt Manhattan[1][2] (ang. Manhattan Project[3][1]) lub Program Manhattan[4], znany także jako: Manhattan Engineer District (MED)[5][6] – amerykański rządowy, tajny program badawczy, którego celem było uzyskanie energii jądrowej i wykorzystanie jej do produkcji nowego typu broni[1]. Program został zapoczątkowany w 1942 roku na polecenie prezydenta Franklina Delano Roosevelta, wykorzystano w nim jednak rezultaty przedwojennych amerykańskich prac zmierzających do wykorzystania energii jądrowej dla napędu okrętów, w tym metodę separacji izotopu uranu 235U. Badania prowadzono w 3 ośrodkach: na Uniwersytecie Columbia w Nowym Jorku, Uniwersytecie Chicagowskim i Uniwersytecie Kalifornijskim w Oakland. Konstrukcję bomby opracowano w Los Alamos National Laboratory pod kierunkiem Roberta Oppenheimera. Program miał też swoją część zmierzającą do opracowania sposobów niedestrukcyjnego użycia energii atomowej, dzięki czemu opracowano konstrukcje i wyprodukowano pierwsze reaktory jądrowe.

Geneza programu

Naczynie ciśnieniowe zawierające halogenki uranu przygotowywane do obróbki w celu otrzymania czystego uranu.

W 1938 roku Otto Hahn i Fritz Strassmann odkryli możliwość uwolnienia gigantycznej ilości energii przez rozszczepienie jądra atomu. Wywołało to ekscytację naukowców na całym świecie. Jednym z nich był dr George Pegram z Uniwersytetu Columbia – jeden z wiodących fizyków w Stanach Zjednoczonych[7]. W 1939 roku Pegram zwrócił się do kadm. Harolda G. Bowena, szefa Biura Inżynieryjnego Pary marynarki wojennej Stanów Zjednoczonych, kontrolującego laboratorium badawcze Naval Research Laboratory (NRL), z prośbą o spotkanie z naukowcami marynarki w celu przedyskutowania możliwości praktycznego wykorzystania tego procesu. Skutkiem tego spotkania było powstanie planów napędu nuklearnego dla okrętów United States Navy[7]. Jednym z uczestników tego spotkania był dr Ross Gunn, innowator i szef działu mechaniki laboratorium elektrycznego. Gunn wystąpił do adm. Bowena o przyznanie funduszu w wysokości 1500 dolarów na rozpoczęcie prac nad rozszczepianiem jąder atomowych. Środki te zostały przyznane i stanowiły pierwsze 1,5 tysiąca dolarów wydane przez Stany Zjednoczone na program nuklearny[7]. Po przeprowadzeniu wstępnych badań Gunn sporządził pierwszy raport dla marynarki wojennej na temat napędu nuklearnego okrętów podwodnych. Raport ten wyprzedził o cztery miesiące skierowany do prezydenta Stanów Zjednoczonych Franklina Delano Roosevelta słynny list Alberta Einsteina oraz Leó Szilárda, wzywający do rozpoczęcia przez ten kraj programu konstrukcji broni jądrowej[7]. 1 czerwca 1939 roku, w swoim memorandum skierowanym do Dyrektora Naval Research Laboratory, Gunn stwierdził, iż okrętowa siłownia atomowa nie będzie wymagała tlenu, znacznie też zwiększy zasięg i możliwości bojowe okrętów podwodnych. Zapowiedział również, że zespół programu napędu nuklearnego będzie musiał zmierzyć się z wieloma problemami i niewiadomymi, przede wszystkim odkryć sposób wydzielenia z naturalnego uranu jego lżejszego izotopu 235U, którego jądra w wyniku bombardowania neutronami ulegają rozszczepieniu[7]. Po sporządzeniu tego raportu, Gunn skupił się głównie na rozwiązaniu tego problemu.

Naval Research Laboratory zaprosiło do udziału w programie wiele cywilnych ośrodków akademickich i badawczych z zadaniem opracowania praktycznej metody separacji nieuchwytnego izotopu 235U. Od stycznia 1941 roku zaczął nad tym problemem pracować także Philip Abelson z Carnegie Institution for Science. W lipcu tego samego roku Abelson został pracownikiem Naval Research Laboratory, gdzie wraz z Gunnem opracował relatywnie prostą i skuteczną metodę separacji izotopu 235U[7].

Podczas gdy US Navy i inne amerykańskie instytucje stawiały pierwsze kroki ku erze atomowej, amerykańskie społeczeństwo poznawało pierwsze szczegóły potencjału energii atomowej. W 1940 roku pisarz naukowy William Laurence opublikował w Saturday Evening Post artykuł na temat „odkrycia nowego źródła energii, miliony razy większego niż wszystko znane na Ziemi”. Po dokonaniu opisu dotychczasowych badań w tym zakresie Laurence napisał: „jest mało prawdopodobne, aby tego rodzaju energia dała się wykorzystać w eksplozji”'. W nieco naiwnej propozycji napisał też:

„pięciofuntowa [2,26 kg] bryła [uranu] o 10–50% czystości wystarczy, by statek pasażerski lub okręt podwodny przepłynął tam i z powrotem przez siedem mórz bez ponownego zaopatrywania się w paliwo”[7].

Budowa bomby atomowej

Robert Oppenheimer, kierownik projektu.

Wraz z rozwojem wydarzeń wojennych w Europie Stany Zjednoczone zaczęły obawiać się rozwijanego przez Niemcy programu atomowego, w związku z czym – wraz z Wielką Brytanią – podjęły wspólny program budowy bomby atomowej. Program ten spowodował praktycznie zatrzymanie prac marynarki nad napędem jądrowym, jednakże wyniki przeprowadzonych na małą skalę prac Gunna i Abelsona w Filadelfii zostały natychmiast przejęte przez projekt Manhattan i zaadaptowane do wykorzystania na skalę masową w Oak Ridge w stanie Tennessee[a][7]. Rozpoczęcie Projektu Manhattan było możliwe dzięki dostarczeniu w 1940 r. z Kongo do USA 1250 ton bogatej rudy uranu. Dostawę zrealizowało belgijskie przedsiębiorstwo „Union Miniere du Haut Katanga”. W 1943 roku główny ośrodek badań przeniesiono do tajnego laboratorium w Los Alamos[8], a w roku 1945 zakończono produkcję pierwszej bomby atomowej, a 16 lipca przeprowadzono jej eksplozję na poligonie wojskowym w stanie Nowy Meksyk. Był to prawdopodobnie pierwszy w dziejach ludzkości wybuch bomby jądrowej[b][9][10]. Eksperyment, którego podstawą była detonacja ładunku, otrzymał kryptonim Trinity, bombę zaś nazwano Gadget[8]. Według szacunków siła wybuchu ładunku plutonu wykorzystanego w bombie nie miała przekroczyć 500 ton trotylu (inaczej TNT). W trakcie wybuchu odnotowano siłę odpowiadającą wybuchowi 18 600 ton TNT. Podobne opracowane w programie konstrukcje zostały wykorzystane przeciwko Japonii w ataku na Nagasaki. Trzy dni wcześniejszy atak na Hiroszimę został przeprowadzony przy użyciu bomby innej konstrukcji, opracowanej również podczas tego programu.

Program Manhattan w części niedestrukcyjnej

USS „Nautilus” (SSN-571) – pierwszy na świecie okręt podwodny napędzany energią jądrową powstały w dużej mierze dzięki pracom w ramach MED

W sierpniu 1944 roku, szef projektu Manhattan, generał Leslie Groves powołał pięcioosobowy komitet w celu określenia możliwości niedestrukcyjnego użycia energii atomowej[7]. Przewodniczącym komitetu został długoletni dziekan California Institute of Technology i szef doradców naukowych generała Grovesa dr Richard S. Tolman.

Innymi członkami komitetu zostało dwóch cywilów oraz dwaj oficerowie marynarki: kadm. Earle W Mills – asystent szefa Bureau of Ships (BuShips), powstałego z połączenia Biura Inżynieryjnego Pary z Biurem Konstrukcji i Napraw, oraz kpt. Thorwald A. Solberg – także z BuShips. W sierpniu tego samego roku, członkowie komitetu spotkali się w Naval Research Laboratory z Gunnem i Abelsonem, którzy przekonywali, że program napędu jądrowego powinien uzyskać najwyższy priorytet w sporządzanym przez komitet raporcie. W grudniu 1944 roku, siedem miesięcy przed pierwszą próbą atomową, komisja sporządziła swój formalny raport, w którym zaznaczyła:

„rząd powinien rozpocząć i wspierać pilny projekt oraz studia badawczo–rozwojowe zmierzające do zapewnienia energii ze źródeł nuklearnych dla okrętów marynarki”[7].

Rok później, po zakończeniu wojny, Senat Stanów Zjednoczonych powołał Specjalną Komisję Energii Atomowej, przed którą zeznania składał m.in. Ross Gunn. W swoim oświadczeniu Gunn stwierdził m.in. „najważniejszym zadaniem energii atomowej jest obracać koła Ziemi i napędzać okręty”[7]. Już pod koniec tego samego roku sprawą napędu nuklearnego zajmowało się wielu amerykańskich uczonych i inżynierów, którzy rozważali możliwość budowy okrętów podwodnych napędzanych energią jądrową. Prace te doprowadziły do powstania pierwszej praktycznie działającej jądrowej siłowni okrętu USS „Nautilus”.

Osoby biorące udział w projekcie

W projekcie brali udział m.in. (większość wymienionych to nobliści):

oraz:

Zobacz też

Uwagi

  1. ↑ Dwa dni po kapitulacji Japonii w 1945 roku, Gunn i Abelson za odkrycie procesu separacji uranu zostali odznaczeni Distinguished Civilian Service Award.
  2. ↑ W niektórych publikacjach pojawiają się informacje o rzekomych hitlerowskich próbnych wybuchach jądrowych dokonywanych w marcu 1945 w Turyngii, są to jednak obecnie poglądy traktowane przez większość historyków jako sensacyjne hipotezy.

Przypisy

  1. ↑ a b c Manhattan projekt, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2020-11-19].
  2. ↑ Lech Zacher: Nauka, technika, społeczeństwo. books.google.pl, 1981. [dostęp 2020-11-19]. (pol.).
  3. ↑ Manhattan Project, [w:] Encyclopædia Britannica [online] [dostęp 2020-11-19] (ang.).
  4. ↑ Program Manhattan, [w:] Encyklopedia PWN [online] [dostęp 2020-11-19].
  5. ↑ Manhattan, NY. atomicheritage.org. [dostęp 2020-11-19]. (ang.).
  6. ↑ The Manhattan Project: Making the Atomic Bomb. [w:] History [on-line]. atomicarchive.com. [dostęp 2020-11-19]. (ang.).
  7. ↑ a b c d e f g h i j k Norman Polmar: Cold War Submarines, The Design and Construction of U.S. and Soviet Submarines. K.J. More. Potomac Books, Inc, 2003. ISBN 1-57488-530-8.
  8. ↑ a b Mirosław Dworniczak. Sukces projektu Manhattan. „Wiedza i Życie”. 8 (968), s. 64–69, sierpień 2015. Prószyński Media. ISSN 0137-8929. 
  9. ↑ Leszek Adamczewski:Długi warkocz ognia, Odkrywca nr 10 (105), 2007, ISSN 1505-6104
  10. ↑ Rainer Karlsch, Atomowa bomba Hitlera, Jerzy Pasieka (tłum.), Wrocław: Wydawnictwo Dolnośląskie, 2006, ISBN 83-7384-512-7, ISBN 978-83-7384-512-1, OCLC 76359651.

Bibliografia

  • Norman Polmar: Cold War Submarines, The Design and Construction of U.S. and Soviet Submarines. K.J. More. Potomac Books, Inc, 2003. ISBN 1-57488-530-8.
  • Manhattan Project, Black DOG & Leventhal Publishers INC, 2009, ISBN 978-1-57912-808-1.
  • Grzegorz Jezierski, Energia jądrowa wczoraj i dziś, Warszawa: Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 2006, ISBN 83-204-3246-4, OCLC 749829213.
  • Richard Rhodes, Jak powstała bomba atomowa, Piotr Amsterdamski (tłum.), Warszawa: Prószyński i S-ka, 2000, ISBN 83-7255-131-6, OCLC 749536424.

Media użyte na tej stronie

Ames Process pressure vessel lower.jpg
A pressure vessel being lowered into a furnace during the Manhattan Project for reduction to uranium metal. Uranium halide and sacrificial metal are in the vessel. This is part of the Ames process.
Attribution: The Ames Laboratory, USDOE (http://www.ameslab.gov/)
Richard Feynman ID badge.png
Autor: user:Fastfission, Licencja: Attribution
Los Alamos wartime badge photo: Richard Feynman
John von Neumann ID badge.png
Autor: unknown, Licencja: Attribution
Trinity shot color.jpg
Famous color photograph of the "Trinity" shot, the first nuclear test explosion.