“O genial físico Albert Einstein, um ilustre conhecido e a ENERGIA NUCLEAR. O genial médico Wilhelm Reich, um ilustre desconhecido e a ENERGIA VITAL”.

7ª parte - (parte b).

Albert Einstein.
Origem: Wikipédia, a enciclopédia livre.


“O estudo em geral, a busca da verdade e da beleza são domínios em que nos é consentido ficar crianças toda a vida”. (Albert Einstein).

“O homem moderno é estranho à sua própria natureza”. (Wilhelm Reich).



Difusão gasosa.

     O mais promissor, mas também o mais difícil, método de separação de isótopos era a difusão gasosa. A lei de Graham de que a taxa de efusão de um gás é inversamente proporcional à raiz quadrada da sua massa molecular, assim, uma caixa contendo uma membrana semi-permeável e uma mistura de dois gases, as moléculas mais leves vão passar para fora do recipiente mais rapidamente do que as moléculas mais pesadas.
     O gás que sai do recipiente é ligeiramente enriquecida em moléculas mais leves, ao passo que o gás residual é pouco empobrecido. A ideia era de que tais caixas poderiam ser formadas numa cascata de bombeamento e de membranas, com cada uma das fases sucessivas que contêm uma mistura ligeiramente mais enriquecida.
     A pesquisa sobre o processo foi realizado na Universidade de Columbia por um grupo que incluía Harold Urey, Karl P. Cohen e John R. Dunning.




     “Foto: Fábrica K-25 em Oak Ridge”.
    
     Em novembro de 1942, o Comitê de Política Militar aprovou a construção de uma usina de difusão gasosa de 600 estágios.
     Em 14 de dezembro, M. W. Kellogg aceitou uma oferta para construir a usina, que recebeu o codinome K-25. Um contrato de custo mais taxa fixa foi negociada, eventualmente, totalizando US$ 2,5 milhões. A entidade empresarial separada chamada Kellex foi criada para o projeto, liderado por Percival C. Keith, um dos vice-presidentes da Kellogg.
     O processo enfrentou dificuldades técnicas formidáveis. O gás hexafluoreto de urânio altamente corrosivo teria de ser usado, como um substituto que podia ser encontrado, e os motores e bombas teriam que ser apertados e fechados sob vácuo no gás inerte. O maior problema é o desenho da barreira, o que tem que ser forte, poroso e resistente à corrosão por hexafluoreto de urânio.
     A melhor escolha para este parecia ser níquel. Edward Adler e Edward Norris criou uma barreira de malha de níquel galvanizado. A planta-piloto de seis estágios foi construída na Universidade de Columbia para testar o processo, mas o protótipo de Norris-Adler provou ser muito frágil.
     Uma barreira rival foi desenvolvida a partir de níquel pulverizado por Kellex, Bell Telephone Laboratories e a Bakelite Corporation.
     Em janeiro de 1944, Groves ordenou que a barreira de Kellex para ser produzida.
     Projeto de Kellex para K-25 pediu um prédio de quatro andares 800 m de estrutura longa em forma de U, contendo 54 prédios contíguos. Estes foram divididos em nove seções. Dentro destas células eram de seis fases. As células podem ser operadas de forma independente, ou consecutivamente numa seção.
     Similarmente, as seções podem ser operadas separadamente ou como parte de uma única cascata. Começou a ser construída, marcando o local de 2.0 km2 em maio de 1943. Trabalho sobre o edifício principal começou em outubro de 1943, e a planta-piloto de seis estágios estava pronta para a operação em 17 de abril de 1944.
     Em 1945, Groves cancelou os estágios superiores da usina, dirigidos pela Kellex em vez disso designou e construir uma unidade de alimentação lateral de 540 estágios, que ficou conhecida como K-27.
     Kellex transferiu a última unidade do contratante operacional, Union Carbide and Carbon, em 11 de setembro de 1945. O custo total, incluindo a usina K-27 concluída após a guerra, chegou a US$ 480 milhões.
     A unidade de produção iniciou a operação em fevereiro de 1945, e depois como cascata, a qualidade do produto aumentou. Em abril de 1945, K-25 tinham atingido um enriquecimento de 1,1% e a saída da unidade de difusão térmica S-50 começou a ser utilizado como ração.
     Alguns produtos produzidos no mês seguinte chegou a quase 7% de enriquecimento. Em agosto, o último dos 2.892 estágios começou a operar. K-25 e K-27 alcançaram todo o seu potencial no período pós-guerra, quando eclipsou as demais usinas de produção e tornaram-se os protótipos para uma nova geração de usinas.

Difusão térmica.

     O processo de difusão térmica foi baseada na teoria de Sydney Chapman e David Enskog, o que explica que, quando uma mistura gasosa passa através de um gradiente térmico, a mais pesada tende a concentrar-se na extremidade fria o acendedor e uma na extremidade quente.  
     Uma vez que os gases quentes tendem a aumentar e os frios tende a diminuir, isto pode ser usado como um meio de separação isotópica. Este processo foi demonstrado pela primeira vez por H. Clusius e G. Dickel na Alemanha, em 1938.
     Ele foi desenvolvido por cientistas da Marinha dos Estados Unidos, mas não foi uma das tecnologias de enriquecimento inicialmente selecionadas para uso no Projeto Manhattan.

     “Foto: A S-50 é a usina do prédio escuro no canto superior esquerdo por trás da usina de Oak Ridge (com chaminés)”.

     O Laboratório de Pesquisa Naval continuou a pesquisa sob a direção de Philip Abelson, mas houve muito pouco contato com o Projeto Manhattan, até abril de 1944, quando o capitão William Sterling Parsons, o oficial naval que estava no comando do desenvolvimento de material bélico em Los Alamos, trouxe notícias do Oppenheimer sobre progressos encorajadores em experimentos da Marinha na difusão térmica.
     Oppenheimer escreveu a Groves, sugerindo que a produção de uma unidade de difusão térmica pode ser introduzida na Y-12. Groves criou uma comissão composta por Warren Lewis, Eger Murphree e Richard Tolman para investigar a ideia, e estima-se que uma usina de difusão térmica custando US$ 3,5 milhões poderia enriquecer 50 kg de urânio por semana para quase 0,9% de urânio-235.
     Groves aprovou sua construção em 24 de junho de 1944.
     Groves contratou a H. K. Ferguson Company de Cleveland, Ohio, para construir a usina de difusão térmica, que foi designada como S-50. Groves aconselhou, Karl Cohen e W. I. Thompson da Standard Oil, estimou que seriam necessários seis meses para construir. Groves deu a Ferguson apenas quatro.
     Projeto para a instalação de 2.142 de 48 metros de altura colunas de 15 m difusão organizados em 21 suportes de produção. Dentro de cada coluna havia três tubos concêntricos.
     Vapor, obtido a partir da vizinha central eléctrica K-25 a uma pressão de 100 libras por polegada quadrada (690 kPa) e à temperatura de 285°C, fluindo para baixo através de um tubo de 32 mm com interior de níquel, enquanto a água a 68°C fluía para cima através do tubo de ferro externo. Separação isotópica ocorrida no gás hexafluoreto de urânio entre o níquel e tubos de cobre.
     O trabalho começou em 9 de julho de 1944, a S-50 entrou em operação parcialmente em setembro. Ferguson operava a usina através de uma subsidiária conhecida como Fercleve. A usina produzia apenas 4,8 kg de 0,852% de urânio-235, em outubro. Vazamentos de produção limitada e desligamentos forçados durante os meses seguintes, mas em junho de 1945, produziu 5,770 kg.
     Em março de 1945, todos os 21 suportes de produção estavam operando. Inicialmente, a produção da S-50 foi alimentada pela Y-12, mas a partir de março de 1945 os três processos de enriquecimento foram executados em série.
     S-50 se tornou a primeira fase, o enriquecimento de 0,71% para 0,89%. Este material foi alimentado no processo de difusão gasosa para a usina K-25, o que produziu um produto enriquecido em cerca de 23%.
     Este foi, por sua vez, introduzido na Y-12, que impulsionou a cerca de 89%, suficiente para armas nucleares.

Design do tipo da arma.

      “Foto: Bomba nuclear Little Boy”.
  
     Cerca de 50 quilos de urânio enriquecido a 89% de urânio-235 foram entregues a Los Alamos até julho de 1945. Isto foi usado para criar uma bomba balística de fissão.
     Funciona por montagem mecânica de uma massa crítica de duas massas subcríticas de urânio-235: uma "bala" e um "alvo". Quando eles colidem, o polônio-berílio iniciador de nêutrons modulado iria produzir uma explosão de nêutrons, que iria iniciar uma reação em cadeia no urânio-235.
     A configuração da massa crítica determina quanto do material físsil reage no intervalo entre a montagem e dispersão e, portanto, o rendimento da bomba explosiva. Mesmo 1% de fissão do material que resultaria numa bomba funcional, igual a milhares de toneladas de explosivos potentes.
     Uma má configuração, ou a montagem lenta iria libertar energia suficiente para dispersar rapidamente a massa crítica, e o rendimento seria muito reduzido, o que equivale apenas a algumas toneladas de explosivos potentes.
     O projeto da bomba foi conhecido por ser ineficiente e propenso a descarga acidental.
     O esforço de desenvolvimento da arma modelo foi realizado em Los Alamos por Parsons' O Division. O grupo do tenente-comandante A. Francis Birch terminou o projeto, que se tornou Little Boy, em fevereiro de 1945.
     Não havia urânio enriquecido disponível para um teste. Little Boy usou todo os 89% do urânio-235 enriquecido, juntamente com outros cerca de 50% enriquecido, com uma média de 85% de enriquecimento.
          O método da arma foi considerada tão segura de trabalhar que nenhum teste foi considerado necessário, apesar de um extenso programa de testes de laboratório foi realizado para certificar-se as hipóteses fundamentais estavam corretas.

Plutônio.

     A segunda linha de desenvolvimento prosseguida pelo Projeto Manhattan usava o elemento físsil plutônio. Embora pequenas quantidades de plutónio existem na natureza, a melhor maneira de obter grandes quantidades do elemento é em um reator nuclear, em que o urânio natural é bombardeado com nêutrons. O urânio-238 é transmutado em urânio-239, que decai rapidamente, pela primeira vez para neptúnio-239 e, em seguida, em plutônio-239.
     Apenas uma pequena quantidade do urânio-238 irá ser transformada, de modo que o plutônio deve ser separado quimicamente a partir do restante do urânio, a partir de quaisquer impurezas iniciais, e a partir de produtos de fissão.

Reator de Grafite X-10.




     “Foto: Trabalhadores carregando barras de urânio para o Reator de Grafite X-10”.

     Em março de 1943, a DuPont começou a construção de uma usina de plutônio de 0,5 km2 em Oak Ridge. Concebido como uma instalação piloto para as instalações de produção maiores em Hanford, que incluía o ar-refrigerado do Reator de Grafite X-10, uma usina de separação química, e instalações de suporte.
     Por causa da decisão subsequente de construir reatores refrigerados a água em Hanford, apenas a usina de separação química funcionou.
     O reator de grafite X-10 consistiu de um enorme bloco de grafite de 7,3 m de comprimento, de cada lado, pesando cerca de 1,500 t, rodeado por 2,1 m de concreto de alta densidade como um escudo de radiação.
     A maior dificuldade foi encontrada com as barras de urânio produzidas pela Mallinckrodt e Metal Hydrides. Estes tinham de alguma forma a ser revestidos em alumínio para evitar a corrosão e a evacuação dos produtos de fissão no sistema de refrigeração.
     A Grasselli Chemical Company tentou desenvolver um processo de imersão quente, sem sucesso. Enquanto isso Alcoa tentou enlatamento. Um novo processo para a soldagem de fluxo-inferior foi desenvolvido, e 97% dos recipientes de passar por um teste padrão de vácuo, mas os testes de alta temperatura indicaram uma taxa de mais de 50% de falha. No entanto, a produção começou em junho de 1943.
     O Laboratório Metalúrgico, eventualmente, desenvolveu uma técnica de soldagem melhorada com a ajuda da General Electric, que foi incorporada no processo de produção em outubro de 1943.
     Observado por Fermi e Compton, o reator de grafite X-10 foi crítico em 4 de novembro de 1943, com cerca de 30 t de urânio. Uma semana mais tarde, a carga foi aumentada para 37 t, aumentando a sua geração de energia a 500 kW, e até ao final do mês, os primeiros 500 miligramas (0,018 oz) de plutônio foi criado.
     Modificações ao longo do tempo elevou a potência a 4.000 kW, em julho de 1944. X-10 funcionou como uma fábrica de produção até janeiro de 1945, quando foi entregue a atividades de pesquisa.

Reatores de Hanford.

     Apesar de um design escolhido para o reator de Oak Ridge, para facilitar a construção rápida, foi reconhecido que este seria impraticável para os reatores de produção maiores. Projetos iniciais por parte do Laboratório de Metalúrgica e da DuPont, hélio usado para refrigeração, antes que determinaram que um reator de refrigerado a água seria mais simples, mais barato e mais rápido para construir.
     O projeto não se tornou disponível até 4 de outubro de 1943; entretanto, Matthias concentrou-se em melhorar Hanford, erguendo acomodações, melhorando as estradas, a construção de uma linha de ferroviária, e modernização das linhas de energia elétrica, água e telefone.


     “Foto: Vista aérea do local do Reator B, junho de 1944.

     Como em Oak Ridge, a maior dificuldade foi encontrar o local para as balas de urânio, que teve início em Hanford março de 1944. Eles foram decapadas para remover a sujeira e as impurezas, mergulhado em bronze fundido, estanho e ligas de alumínio-silício, prensadas com prensas hidráulicas, e então tapadas utilizando soldagem a arco sob uma atmosfera de árgon.
     Finalmente, elas foram submetidas a uma série de testes para detectar buracos ou soldagens defeituosas. Lamentavelmente, a maior parte balas de urânio inicialmente falharam nos testes, resultando em uma produção de apenas algumas balas em por dia.
     Mas o progresso constante foi feito e em junho de 1944 a produção aumentou até o ponto onde parecer balas de urânio suficientes estariam disponíveis para começar o Reator B no cronograma em agosto de 1944.
     O trabalho começou no Reator B, o primeiro dos seis reatores planejados de 250 MW, em 10 de outubro de 1943. Os complexos do reator foram dadas designações de letras de A a F, com B, D e F em locais escolhidos para ser desenvolvidos pela primeira vez, pois isso maximiza a distância entre os reatores.
     Eles seriam os únicos construídos durante o Projeto Manhattan. Cerca de 400 toneladas de aço, 13.300 m3 de concreto, 50.000 blocos de concreto e 71.000 tijolos de concreto foram utilizados para construir o edifício elevado de 37 m.
     Construção do próprio reator começou em fevereiro de 1944. Observado por Compton, Matthias, Crawford Greenewalt da DuPont, Leona Woods e Fermi, o reator foi ligado começando em 13 de setembro de 1944.
     Ao longo dos próximos dias, os 838 tubos foram carregados quando o reator estava no crítico. Pouco depois da meia-noite em 27 de setembro, os operadores começaram a retirar as hastes de controle para iniciar a produção.
     No começo tudo parecia bem, mas em torno das 03:00 o nível de energia começou a cair e às 06:30 o reator tinha desligado completamente.
     A água de refrigeração foi investigada para ver se houve um vazamento ou contaminação. No dia seguinte, o reator começou a subir de novo, só para desligar mais uma vez.
     Fermi contactou Chien-Shiung Wu, que identificou a causa do problema como uma contaminação de nêutrons a partir de xénon-135, que tem uma meia-vida de 9.2 horas.
     Fermi, Woods, Donald J. Hughes e John Archibald Wheeler, em seguida, calculou-se a seção transversal nuclear de xénon-135, que acabou por ser 30.000 vezes maior do que de urânio.
     Felizmente, o engenheiro da DuPont George Graves havia desviado do projeto original do Laboratório Metalúrgico em que o reator tivera 1.500 tubos dispostos em um círculo, e tinha adicionado mais 504 tubos adicionais para preencher os cantos.
     Os cientistas tinham considerado inicialmente este exagero um desperdício de tempo e dinheiro, mas Fermi percebeu que, carregando todos os 2.004 tubos, o reator poderia alcançar o nível de energia necessário e produzir de forma eficiente plutônio.
     Reator D foi iniciado em 17 de dezembro de 1944 e Reator F em 25 de fevereiro de 1945.

Processo de separação.





     “Foto: Mapa de Hanford Site. Ferrovias flanqueiam as usinas ao norte e ao sul. Reatores são os três quadrados vermelhos setentrionais, ao longo do rio Columbia. As usinas de separação são as menores de dois quadrados vermelhos do sul do grupo dos reatores. O quadrado vermelho inferior é a área 300”.

     Enquanto isso, os químicos consideraram o problema de como o plutónio pode ser separado a partir do urânio, quando as suas propriedades químicas que não eram conhecidas.
     Trabalhar com as pequenas quantidades de plutônio disponível no Laboratório Metalúrgico, em 1942, uma equipe sob Charles M. Cooper desenvolveu um processo de fluoreto de lantânio para a separação de urânio e plutônio, que foi escolhido para a usina de separação piloto.
     O segundo processo de separação, o processo de fosfato de bismuto, foi posteriormente desenvolvido por Seaborg e Stanly G. Thomson. Este processo funcionou alternando plutônio entre as suas +4 e +6 estados de oxidação em soluções de fosfato de bismuto.
     No primeiro estado, o plutônio foi precipitado; no segundo, ele permaneceu em solução e os demais produtos foram precipitados.
     Greenewalt favoreceu o processo de fosfato de bismuto, devido à natureza corrosiva do fluoreto de lantânio, e foi selecionado para as instalações de separação de Hanford. Uma vez que X-10 começou a produzir plutônio, a usina de separação piloto foi posta à prova.
     O primeiro lote foi processado em 40% de eficiência, mas durante os meses seguintes este foi aumentado para 90%.
     Em Hanford, foi inicialmente dada prioridade às instalações na área 300. Este continha edifícios para materiais de teste, preparação de urânio, e montagem e calibração de instrumentação. Um dos prédios abrigava o equipamento de conservas para as balas de urânio, enquanto outro continha um pequeno reator de teste.
     Não obstante a prioridade que lhe foi atribuída, o trabalho sobre a área 300 caiu em atrasados devido à natureza única e complexa das instalações de área 300, e a escassez de trabalho e materiais durante a guerra.
     Os primeiros planos de chamada para a construção de duas usinas de separação em cada uma das áreas conhecidas como 200-West e 200-East. Este foi subsequentemente reduzido para dois, as usinas T e U, em 200-West e um, a usina B, a 200-East.
     Cada usina de separação consistiu de quatro edifícios: um processo de construção de células ou "canyon" (conhecido como 221), a concentração de um edifício (224), uma construção de purificação (231) e um armazenamento de suporte (213). Os canyons eram cada um de 240 m de comprimento e 20 m de largura. Cada um dos quarenta consistiu de 5,4 m por 4,0 m por 6,1 m de células.
     O trabalho começou em 221-T e 221-U, em janeiro de 1944, com o primeiro concluído em setembro e o último em dezembro. O edifício 221-B seguida em março de 1945.
     Por causa dos altos níveis de radioatividade envolvidos, todo o trabalho nas usinas de separação teve que ser conduzida por controle remoto usando o circuito fechado de televisão, algo inédito em 1943.
     A manutenção foi realizada com o auxílio de uma ponte rolante e ferramentas especialmente desenvolvidas. O edifício 224 era menor, porque eles tinham menos material para processar, e era menos radioativo.
     Os edifícios 224-T e 224-U foram concluídos em 8 de outubro de 1944, e 224-B, seguido em 10 de fevereiro de 1945. Os métodos de purificação que acabaram sendo usados em 231-W ainda eram desconhecidos quando a construção começou em 8 de abril de 1944, mas a instalação foi concluída e os métodos foram selecionados até o final do ano.
     Em 5 de fevereiro de 1945, Matthias entregou em mãos a primeira remessa de 80 gramas (2,6 ozt) de 95% de nitrato de plutônio puro para Los Alamos pelo correio em Los Angeles.

Projeto da arma.





     “Foto: Armas nucleares Thin Man. Fat Man são visíveis no fundo”.
     Em 1943, os esforços de desenvolvimento foram direcionados para uma arma de fissão balístico com plutônio chamado Thin Man. A pesquisa inicial sobre as propriedades do plutônio foi feita usando cíclotron gerando plutônio-239, que era extremamente puro, mas só poderia ser criado em quantidades muito pequenas.
     Los Alamos recebeu a primeira amostra do plutônio a partir do reator Clinton X-10 em abril de 1944 e em poucos dias Emilio Segrè descobriu um problema: o plutônio do reator teve uma maior concentração de plutônio-240, resultando em até cinco vezes a taxa de fissão espontânea do plutônio cíclotron.
     Seaborg havia previsto corretamente em março de 1943 que o plutônio-239 iria absorver um nêutron e se tornar o plutônio-240.
     Este reator fez plutônio impróprio para uso em uma arma. O plutônio-240 iria começar a reação em cadeia muito rapidamente, causando uma pré detonação que iria libertar energia suficiente para dispersar a massa crítica com uma quantidade mínima de plutônio iria reagir (como a Fizzle).
     Uma arma mais rápida foi sugerida, mas encontrou-se impraticável. A possibilidade de separar os isótopos foi considerado e rejeitado, como o plutônio-240 é ainda mais difícil de separar do plutônio-239 que o urânio-235 do urânio-238.
     Os trabalhos sobre um método alternativo para o projeto da bomba, conhecido como implosão, tinha começado mais cedo a pedido do físico Seth Neddermeyer.
     Implosão usava explosivos para destruir uma esfera subcrítica de material físsil para uma forma menor e mais densa. Quando os átomos físseis são embalados aproximos, a taxa de aumento de captura de neutrões, e a massa torna-se uma massa crítica.
     O metal deve percorrer apenas uma curta distância, de modo que a massa crítica é ser montada em menos tempo do que seria necessário com o método da arma.
     Em 1943 e início de 1944 as investigações de Neddermeyer sobre implosão mostrou promissor, mas também deixou claro que o problema seria muito mais difícil a partir de uma perspectiva teórica e engenharia do que o projeto da arma.
     Em setembro de 1943, John von Neumann, que tinha experiência com cargas ocas utilizadas em mísseis perfurantes, argumentou que não só a implosão reduziria o perigo de pré-detonação como a Fizzle, mas tornaria um uso mais eficiente do material físsil.
     Ele propôs usar uma configuração esférica em vez de um cilíndrico como Neddermeyer estava trabalhando.




     “Foto: Bomba nuclear de implosão”.

     Em julho de 1944, Oppenheimer havia concluído que plutônio não poderia ser usado no projeto da arma, e optou por implosão. O esforço acelerado em um projeto de implosão, codinome Fat Man, começou em agosto de 1944, quando Oppenheimer implementou uma reorganização radical do laboratório de Los Alamos para se concentrar em implosão.  
     Dois novos grupos foram criados em Los Alamos para desenvolver a arma de implosão, X (de explosivos) divisão liderada por George Kistiakowsky e G (para o dispositivo) divisão sob Robert Bacher.
     O novo projeto que von Neumann e divisão T (de teórica), principalmente Rudolf Peierls, tinha inventado a lente explosiva utilizada para concentrar a explosão em uma forma esférica utilizando uma combinação de ambos explosivos lentos e rápidos.
     O projeto de lentes que detonam com a forma adequada e com velocidade acabou por ser lenta, difícil e frustrante. Vários explosivos foram testadas antes de se decidir sobre a composição B como o explosivo rápido e Baratol como o explosivo lento.
     O projeto final parecia uma bola de futebol, com 20 lentes hexagonais e 12 pentagonais, cada uma pesando cerca de 36 kg. Introdução a detonação apenas para a direita, confiável e segura, detonadores elétricos, dos quais havia dois para cada lente para a confiabilidade.
     Assim, foi decidido usar detonadores de explosivos bridgewire, uma nova invenção desenvolvida em Los Alamos por um grupo liderado por Luis Alvarez. O contrato para a sua produção foi dado a Raytheon.
     Para estudar o comportamento de convergência das ondas de choque, Robert Serber criou o Experimento RaLa, Que usou o radioisótopo de vida curta lantânio-140, uma poderosa fonte de radiação gama.
     A fonte de raios gama foi colocada no centro de uma esfera metálica cercada pelas lentes explosivas, por sua vez que estavam dentro de uma câmara de ionização. Isto permitiu gravar os raios-X da implosão. As lentes foram projetadas usando principalmente série de testes.
     Em sua história do projeto Los Alamos, David Hawkins escreveu: "O experimento RaLa tornou-se o mais importante e o único afetando, o projeto final da bomba".
     Dentro dos explosivos tinha o impulsor de alumínio grosso de 110 mm, que proporcionou uma transição suave entre a baixa densidade relativamente explosiva para a camada seguinte, de 76 mm de espessura com o urânio natural adulterado.
     Sua principal função era manter a massa crítica em conjunto o maior tempo possível, mas seria reflita além disso nêutrons de volta para o núcleo. Para prevenir uma pré detonação por um nêutron externo, a adulteração foi revestida com uma camada fina de boro.
     O polônio-berílio modulado iniciador de nêutrons, conhecido como um "ouriço" porque sua forma se assemelhava a um ouriço-do-mar, foi desenvolvida pela Monsanto Company para iniciar a reação em cadeia, precisamente no momento certo.
     Este trabalho com a química e metalurgia de polônio radioativo foi dirigido por Charles Allen Thomas e ficou conhecido como o Projeto Dayton.
     Testes necessários até 500 curies por mês de polônio, Monsanto foi capaz de fazer. O conjunto todo é envolto em uma bomba de duralumínio dentro de uma caixa para protegê-lo à prova de bala.





     “Foto: Manipulação remota de uma fonte de curie de lantânio radioativo para o experimento RaLa em Los Alamos”.

     A tarefa final dos Metalúrgicos foi determinar como moldar plutônio em uma esfera. As dificuldades quando as tentativas aparente passou a medir a densidade do plutônio que deram resultados inconsistentes. Na primeira uma contaminação se acreditava ser a causa, mas foi determinada logo que havia múltiplos formas alotrópicas de plutônio.
     A fase α frágil que existe em alterações da temperatura ambiente para a fase β de plástico a temperaturas mais elevadas. Atenção em seguida, deslocado para a fase δ ainda mais maleável que normalmente existe na temperatura de 300°C a 450°C.
     Verificou-se que este era estável à temperatura ambiente quando a liga de alumínio, mas o alumínio emite nêutrons quando bombardeados com partículas alfa, que agravam o problema de pré-ignição.
     Os metalúrgicos, em seguida, atingido mediante uma liga de plutônio-gálio, que estabilizou a fase δ e poderia ser quente para moldar na forma esférica desejada.
     Como plutônio se corroe rapidamente, a esfera foi revestido com níquel.
     O trabalho revelou ser perigoso. Até o final da guerra, metade dos químicos experientes e metalúrgicos tiveram que ser removidos do trabalho com plutônio quando inaceitavelmente altos níveis do elemento apareceram através da urina.
     Um incêndio pequeno em Los Alamos em janeiro de 1945 levou a um temor de que um incêndio no laboratório de plutônio pode contaminar toda a cidade, e Groves autorizou a construção de uma nova unidade para a química de plutônio e metalurgia, que se tornou conhecida como o DP-local.
     A esfera para o primeiro fosso de plutônio foram produzidos e entregues em 2 de julho de 1945. Mais três esferas em 23 de julho e foram entregues três dias depois.

Trinity.
    
     Devido à complexidade de uma arma de estilo implosão, decidiu-se que, apesar dos restos de matéria físsil, um teste inicial seria necessário. Groves aprovou o teste, sujeito ao material ativo ser recuperado.
     Consideração, portanto, foi dada a um Fizzle controlado, mas Oppenheimer optou em vez de um teste nuclear em grande escala, de codinome "Trinity".




     “Foto: Os explosivos do "the gadget" sendo levantados para o topo da torre para a montagem final”.

     Em março de 1944, o planejamento para o teste foi atribuído a Kenneth Bainbridge, um professor de física na Universidade de Harvard, trabalhando sob Kistiakowsky. Bainbridge selecionou o alcance da explosão perto de Alamogordo Army Airfield como o local para o teste.
     Bainbridge trabalhou com o capitão Samuel P. Davalos sobre a construção da Trinity Base Camp e suas instalações, que incluiu quartéis, depósitos e oficinas.
     Groves não gostava da perspectiva de explicar a perda de um bilhão de dólares de plutônio para uma comissão do senado, para um recipiente de contenção cilíndrico codinome "Jumbo" foi construído para recuperar o material ativo, no caso de um fracasso.
     Medindo 7,6 m de comprimento e 3,7 m de largura, foi fabricado com grandes despesas de 217 t de ferro e aço por Babcock & Wilcox em Barberton, Ohio.
     Trazido em um vagão de trem especial para um revestimento de Pope, no Novo México, foi transportado nos últimos 40 km até o local de teste em um reboque puxado por dois tratores.
          No momento em que chegou, no entanto, a confiança no método da implosão era alto o suficiente, ea disponibilidade de plutônio era suficiente, Oppenheimer decidiu não usá-lo. Em vez disso, ele foi colocado no topo de uma torre de aço a 730 m da arma, como uma medida aproximada da explosão.
     No final, Jumbo sobreviveu, apesar de sua torre não, acrescentando credibilidade à crença de que o Jumbo teria contido com sucesso uma explosão fracassada.
     A explosão do pré-teste foi realizado em 7 de maio de 1945 para calibragem dos instrumentos. A plataforma de teste de madeira foi erguida a 730 m do Ground Zero e empilhadas com 100 t de TNT cravadas com produtos de fissão nuclear na forma de uma bala de urânio irradiado a partir de Hanford, que foi dissolvido e vertida para dentro do tubo de explosivos.
     Esta explosão foi observada por Oppenheimer e Groves novo vice-comandante, brigadeiro-general Thomas Farrell.
     Para o teste atual, a arma, apelidado de "the gadget", foi inçada no topo de uma torre de aço de 30 m, como a detonação em que altura lhe daria uma melhor indicação de como a arma se comportaria quando caísse de um bombardeiro.
     Detonação no ar maximizava a energia aplicada diretamente para o alvo, e gerou menos consequências nucleares.
     The gadget foi montada sob a supervisão de Norris Bradbury nas proximidades do McDonald Ranch House no dia 13 de julho, e precariamente içado até a torre no dia seguinte.
     Observadores incluído Bush Chadwick, Conant, Farrell, Fermi, Groves, Lawrence, Oppenheimer e Tolman. Às 05:30 em 16 de julho de 1945, the gadget explodiu com uma energia equivalente a cerca de 20 quilotons de TNT, deixando uma cratera de Trinitite (vidro radioativo) no deserto de 76 m de largura.
     A onda de choque foi sentida mais de 160 km de distância, e a nuvem de cogumelo chegou a 12,1 km de altura.
     Foi ouvido tão longe como El Paso, Texas, para Groves publicou uma reportagem de capa de revista sobre a explosão de munição em Alamogordo Field.

Mão de obra.

     Em junho de 1944, o Projeto Manhattan empregava cerca de 129.000 trabalhadores, dos quais 84.500 eram trabalhadores da construção civil, 40.500 eram operadores das usinas e 1.800 eram militares.
     Como a atividade de construção caiu, a força de trabalho caiu para 100.000, mas um ano depois, o número de militares aumentou para 5.600.
     A demanda de trabalhadores, em especial os trabalhadores altamente qualificados, em concorrência com outros programas vitais em tempos de guerra provou ser muito difícil.
     Em 1943, Groves obteve uma prioridade especial temporária para o trabalho da War Manpower Commission. Em março de 1944, tanto o War Production Board e da War Manpower Commission deu o projeto a sua maior prioridade.





     “Foto: O destacamento Women's Army Corps marchando em Oak Ridge”.

     Tolman e Conant, na sua função de conselheiros científicos do projeto, elaboraram uma lista de cientistas candidatos e eles tinham sido avaliados por cientistas que já trabalham no projeto.
     Groves, em seguida, enviou uma carta pessoal ao chefe da sua universidade ou companhia pedindo para que eles sejam liberados para o trabalho de guerra essencial.
     Na Universidade de Wisconsin-Madison, Stanislaw Ulam deu a uma de suas alunas, Joan Hinton, um exame mais cedo, para que ela pudesse sair para fazer o trabalho de guerra.
     Algumas semanas mais tarde, Ulam recebeu uma carta de Hans Bethe, convidando-o para participar do projeto.
     Conant pessoalmente persuadiu o perito em explosivos George Kistiakowsky para participar do projeto.
     Uma fonte de mão de obra qualificada foi do próprio exército, em particular o Army Specialized Training Program. Em 1943, o MED criou o Special Engineer Detachment (SED), com uma força autorizada de 675.
     Técnicos e trabalhadores qualificados convocados para o exército foram designados para o SED. Outra fonte era do Women's Army Corps (WAC). Inicialmente destinados a tarefas de escritório de manipulação de materiais classificados, o WAC foram logo para tarefas técnicas e científicas também.
     Em 1 de fevereiro de 1945, todos os militares designados para o MED, incluindo todos os destacamentos SED, foram designados para 9812th Technical Service Unit, exceto em Los Alamos, onde os militares além do SED, incluindo o WAC e a Polícia Militar, foram designados para 4817th Service Command Unit.
     Um professor adjunto de radiologia da Universidade de Rochester School of Medicine, Stafford Warren, foi comissionado como um coronel do United States Army Medical Corps, e apontado como chefe da Seção Médica do MED e Groves pra conselheiro médico.
     A missão inicial da Warren foi para a equipes dos hospitais em Oak Ridge, Richland e Los Alamos.
     A Seção Médica foi responsável pela pesquisa médica, mas também para os programas de saúde e segurança do MED.
     Isto apresentou um desafio enorme, porque os trabalhadores foram lidar com uma variedade de produtos químicos tóxicos, usando líquidos e gases perigosos sob altas pressões, trabalhando com altas tensões, e realização de experimentos envolvendo explosivos, para não mencionar os perigos em grande parte desconhecidos apresentados pela radioatividade e na manipulação de materiais físseis.
     No entanto, em dezembro de 1945, o Conselho Nacional de Segurança presenteou o Projeto Manhattan com o Prêmio de Honra por Serviços Distintos de Segurança em reconhecimento ao seu histórico de segurança.
     Entre janeiro de 1943 e junho de 1945, ouve 62 mortes e 3.879 feridos incapacitantes, que era cerca de 62% abaixo da taxa da indústria privada.

Segredo.





     “Foto: O encorajador outdoor entre o segredo dos trabalhadores de Oak Ridge”.
     Um artigo de 1945 da revista Life, estimou que antes dos bombardeios de Hiroshima e Nagasaki "provavelmente não mais do que uma dúzia de poucos homens em todo o país sabiam o significado do Projeto Manhattan, e, talvez, apenas uns milhares de outros até mesmo estavam cientes de que o trabalho sobre átomos de estava envolvido."
     A revista escreveu que os outros mais de 100.000 empregados do projeto "trabalharam como toupeiras no escuro".
     Advertiu que divulgar segredos do projeto era punível com 10 anos de prisão ou US$ 10 000 (US$ 128 000 hoje) de multa, que viam enormes quantidades de matérias-primas entrar nas fábricas mas sem sair nada, e monitorados "seletores e interruptores por trás de grossas paredes de concreto reações misteriosas assumiam o lugar", sem saber o propósito de seu trabalho.
     Não ver ou entender os resultados de suas funções, muitas vezes entediantes com efeitos colaterais, mesmo típicos do trabalho da fábrica, tais como a fumaça das chaminés e da guerra na Europa terminando sem o uso de seu trabalho, causou sérios problemas de moral entre os trabalhadores e causou muitos boatos a se espalhar.
     Um gerente declarou depois da guerra:

Bem, não era de que o trabalho era duro... Era confuso. Vejam, ninguém sabia o que estava sendo feito em Oak Ridge, nem mesmo eu, e um monte de gente pensou que eles estavam perdendo seu tempo aqui.
     Coube a mim de explicar aos trabalhadores insatisfeitos que eles estavam fazendo um trabalho muito importante.
     Quando me chamaram o que eu teria que dizer a eles que era um segredo. Mas eu quase fiquei louco tentando descobrir o que estava acontecendo.

     Outra trabalhadora contou que, trabalhando em uma lavanderia, ela todos os dias segurava "um instrumento especial" para os uniformes e escutava as vezes "um estalo".
     Ela aprendeu só depois da guerra que ela vinha desempenhando uma importante tarefa de verificação de radiação com um contador Geiger. Para melhorar o moral entre tais trabalhadores Oak Ridge criou um amplo sistema de ligas esportivas intramuros, incluindo 10 equipes de beisebol, 81 equipes de softbol e 26 times de futebol. (continua a 7ª parte - (parte c).