프로젝트 Y

로스 알라모스 연구소

1945년 10월 16일 풀러 로지(Fuller Lodge)에서 열린 육군-해군 'E'상을 받은 로스앨러모스 연구소(왼쪽), 레슬리 그로브스(가운데), 로버트 스프룰(오른쪽)의 시상식장.
확립된	1943년 1월 1일 (1943-01-01)
연구종류	분류됨
예산	5788만 달러
연구분야	핵무기
감독	로버트 오펜하이머 노리스 브래드베리
위치	로스 알라모스, 미국 뉴멕시코 주 35°52′50″N 106°18′14″w/35.88056°N 106.30389°W/ 35.88056; -106.30389좌표: 35°52′50″N 106°18′14″W / 35.88056°N 106.30389°W / 35.88056; -106.30389
운영기관	캘리포니아 대학교
로스 알라모스 과학 연구소
미국 국립 사적지 목록
미국 국립역사 랜드마크 지구
뉴멕시코 주의 지도 표시 미국의 지도 표시
위치	센트럴 Ave, 로스 알라모스, 뉴멕시코 주
좌표	35°52′54″N 106°17′54″w/35.88167°N 106.29833°W/ 35.88167; -106.29833
빌드됨	1943
건축양식	분갈로/크래프트맨, 모던 무브먼트
NRHP 참조	66000893[1]
NRHP에 추가됨	1966년 10월 15일

Y프로젝트로도 알려진 로스앨러모스 연구소는 맨해튼 프로젝트에 의해 설립되어 제2차 세계 대전 당시 캘리포니아 대학이 운영한 비밀 실험실이었다.그것의 임무는 최초의 원자 폭탄을 설계하고 만드는 것이었다.로버트 오펜하이머는 1943년부터 노리스 브래드베리의 뒤를 이어 1945년 12월까지 재임한 최초의 감독이었다.과학자들이 보안을 유지하면서 자유롭게 자신의 연구를 논의할 수 있도록 하기 위해 실험실은 뉴멕시코의 외딴 곳에 위치해 있었다.전시 실험실은 한때 로스앨러모스 랜치 스쿨의 일부였던 건물들을 점유했다.

개발 노력은 처음에 Thin Man이라고 불리는 플루토늄을 이용한 총형 핵분열 무기에 집중되었다.1944년 4월, 로스 알라모스 실험실은 원자로에서 배양된 플루토늄의 자발적 핵분열 비율이 플루토늄-240의 존재로 인해 너무 크고 노심이 완전히 조립되기 전에 핵 연쇄 반응인 전조를 일으킬 것이라고 결정했다.그 후 오펜하이머는 실험실을 재정비하고 전면적인 노력을 조정했으며 결국 '뚱뚱한 남자'라고 불렸던 내분형 핵 무기인 존 폰 노이만이 제안한 대체 설계에 대한 성공적인 노력을 기울였다.리틀 보이라고 알려진 총기 형태의 설계의 변종은 우라늄-235를 사용하여 개발되었다.

로스 알라모스 연구소의 화학자들은 우라늄과 플루토늄을 정화시키는 방법을 개발했는데, 후자는 프로젝트 Y가 시작되었을 때 미세한 양으로만 존재했던 금속이다.그것의 금속학자들은 플루토늄이 예기치 않은 성질을 가지고 있다는 것을 발견했지만 그럼에도 불구하고 그것을 금속 구에 주조할 수 있었다.이 실험실은 수성 동질 원자로인 워터 보일러를 건설했는데, 이 원자로는 세계 세 번째로 가동되었다.그것은 또한 중수소와 삼중수소의 핵융합 반응을 점화하기 위해 핵분열 폭탄을 사용할 수소 폭탄인 슈퍼에 대해서도 연구했다.

Fat Man 디자인은 1945년 7월 삼위일체 핵실험에서 시험되었다.Y프로젝트 인력은 히로시마와 나가사키의 원자폭탄테러를 위해 피트 크루와 조립팀을 구성했고, 폭격에 무기와 관찰자로 참여했다.전쟁이 끝난 후 실험실은 비키니 환초에서 오퍼레이션크로스 핵실험을 지원했다.산디아 기지에 집중되어 있던 시험, 비축, 폭탄 조립 활동을 통제하기 위해 새로운 Z 사단이 창설되었다.로스 알라모스 연구소는 1947년에 로스 알라모스 과학 연구소가 되었다.

오리진스

핵분열과 원자폭탄

1932년 제임스 채드윅에 의한 중성자 발견에 ^[2]이어 1938년 화학자 오토 한과 프리츠 스트라스만에 의한 핵분열 발견,^[3][4] 곧이어 물리학자인 리세 메이트너와 오토 프리슈의 설명(그리고 명명)은 우라늄을 이용한 통제된 핵 연쇄반응의 가능성을 열어놓았다.^[5][6]당시 미국 내에서는 원자폭탄이 실용적이라고 생각하는 과학자는 거의 없었지만 독일의 원자폭탄 프로젝트가 나치 독일 등 파시스트 국가들의 난민 과학자들을 우려해 핵무기를 개발할 가능성이 제기돼 프랭클린 D 대통령에게 경고하는 아인슈타인-실라드 서신의 초안을 작성하게 됐다.[7] 루즈벨트.이것은 1939년 후반에 시작된 미국의 예비 연구를 촉진시켰다.^[8]

미국에서는 진보가 더디었지만 영국에서는 버밍엄 대학의 독일 출신 난민 물리학자인 오토 프리슈와 루돌프 페얼스가 원자폭탄의 개발, 생산, 사용과 관련된 이론적 문제를 검토했다.그들은 순수한 우라늄-235의 구체에 어떤 일이 일어날지 고려했고, 연쇄반응이 일어날 수 있을 뿐만 아니라, 수백 톤의 TNT의 에너지를 방출하기 위해서는 1kg(2.2lb)의 우라늄-235가 필요할 수도 있다는 것을 발견했다.그들의 상관인 마크 올리판트는 Frisch-Peierls 비망록을 공중전 과학조사위원회(CSSAW)의 헨리 티저드 경에게 가져갔고, 그는 이를 조지 패짓 톰슨에게 넘겨주었고, 그는 CSSAW가 우라늄 연구에 대한 책임을 위임했다.^[9]CSSAW는 조사할 MAUD 위원회를 만들었다.^[10]MAUD 위원회는 1941년 7월 최종 보고서에서 원자폭탄은 실현가능할 뿐만 아니라 이르면 1943년에 생산될 수 있다고 결론지었다.^[11]이에 대응하여 영국 정부는 튜브 합금으로 알려진 핵무기 프로젝트를 만들었다.^[12]

영국과는 달리 아직 제2차 세계대전에 참가하지 않은 미국에는 아직 긴박함이 거의 없었기 때문에 올리판트는 1941년 8월 말에 그곳으로 날아가 그의 친구 어니스트 로렌스를 비롯한 미국 캘리포니아 대학교의 과학자들과 이야기를 나누었다.^[13]그는 그들에게 원자폭탄이 실현 가능하다고 간신히 납득시켰을 뿐만 아니라, 로렌스가 그의 37인치(94cm) 사이클로트론을 동위원소 분리를 위한 거대한 질량 분광계로 바꾸도록 고무시켰는데,^[14] 이것은 올리판트가 1934년에 개척한 기술이다.^[15]이에 로렌스는 1941년 10월 21일 뉴욕주 셰넥타디의 종합전기연구소에서 열린 회의에서 논의된 MAUD 위원회 보고서의 물리학을 다시 확인하기 위해 친구 겸 동료 로버트 오펜하이머를 데려왔다.^[16]

1941년 12월, 과학연구개발국(OSRD)의 S-1부에서는 아서 H. 콤프턴을 폭탄의 설계를 담당하게 했다.^[17][18]그는 '급속파열 공동지휘자'라는 칭호를 부여받은 그레고리 브라이트와 조력자 오펜하이머에게 임계 질량과 무기 폭발의 계산의 열쇠인 고속 중성자 계산에 대한 폭탄 설계와 연구 업무를 위임했다.그러나 Breit은 금속 연구소에서 일하고 있는 다른 과학자들, 특히 엔리코 페르미(Enrico Fermi)와 보안 준비에 대해 동의하지 않았고 1942년 5월 18일 사임했다.^[19][20]그리고 나서 콤프턴은 오펜하이머를 후임으로 임명했다.^[21]야금연구소의 물리학자 존 H. 맨리는 전국에 흩어져 있는 실험물리학 그룹과 접촉하고 조정하여 오펜하이머를 보좌하는 임무를 맡았다.^[20]일리노이 대학의 오펜하이머와 로버트 세르버는 중성자 확산의 문제, 즉 중성자가 핵 연쇄 반응에서 어떻게 움직이는지, 그리고 연쇄 반응에 의해 생성된 폭발이 어떻게 행동할 수 있는지에 대한 문제를 조사했다.^[22]

폭탄 설계 개념

오펜하이머와 페르미는 이 연구와 핵분열반응의 일반이론을 검토하기 위해 6월 시카고대학과 7월 버클리 캘리포니아대학에서 이론물리학자 한스 베테, 존 반 벨렉, 에드워드 텔러, 에밀 코노핀스키, 로버트 세르버, 스탠 프랑켈, 엘드레드 C와 회의를 소집했다.오펜하이머의 후기 세 명의 제자였던 넬슨과 실험 물리학자인 에밀리오 세그레, 펠릭스 블로흐, 프랑코 라세티, 존 맨리, 에드윈 맥밀런 등이 있다.그들은 이론적으로 핵분열 폭탄이 가능하다는 것을 잠정적으로 확인했다.^[23]

아직 알려지지 않은 요소들이 많았다.순수 우라늄-235의 성질은 비교적 알려지지 않았다; 훨씬 더 그러하게도 1941년 2월 글렌 시보그와 그의 팀에 의해 최근에야 발견되었지만 이론적으로는 핵분열이었다.버클리 회의의 과학자들은 우라늄-238 원자를 핵분열하여 중성자를 흡수하는 우라늄-238 원자의 원자로에서 플루토늄을 번식시키는 것을 구상했다.이 시점에서 원자로는 건설되지 않았고 사이클로트론자들이 생산한 플루토늄의 극소량만 이용할 수 있었다.^[24]

핵분열 물질을 임계 질량으로 배열하는 방법은 여러 가지가 있었다.가장 간단한 것은 "실린지 플러그"를 "탐퍼(tamper)"로 "능동 물질"의 영역에 쏘아 넣는 것인데, 이 물질은 중성자의 내부에 초점을 맞추고 반응 질량을 함께 유지하여 효율을 높이는 것이다.^[25]그들은 또한 리차드 C에 의해 제안된 원시적인 형태의 "임플로시온"인 스페로이드와 관련된 디자인을 탐구했다. 톨만, 그리고 폭발하면서 폭탄의 효율을 높일 수 있는 자기 분석법의 가능성.^[26]

핵분열 폭탄에 대한 생각이 이론적으로, 적어도 더 많은 실험 데이터를 이용할 수 있을 때까지, 그 후 버클리 회의는 다른 방향으로 방향을 틀었다.에드워드 텔러는 보다 강력한 폭탄인 "슈퍼"에 대한 논의를 추진했는데, 이 폭탄은 보통 오늘날 "수소 폭탄"이라고 일컬어지는데, 중수소와 삼중수소 사이의 핵융합 반응을 점화시키기 위해 폭발하는 핵분열 폭탄의 폭발력을 이용한다.^[27]텔러는 계속해서 계획을 제안했지만, 베테는 각각의 계획을 거절했다.핵융합 아이디어는 핵분열 폭탄 생산에 집중하기 위해 마련되었다.^[28]텔러는 또 질소핵의 가상 핵융합 반응 때문에 원자폭탄이 대기권을 '무시'할 수 있다는 추측성 가능성을 제기했지만 ^[29]베테흐는 이런 일이 있을 수 없다고 계산했고 ^[30]텔러와 공동 저술한 보고서에는 "자체 핵반응 체인은 시작되지 않을 것 같다"^[31]고 밝혔다.

폭탄실험실개념

오펜하이머의 7월 회의의 능숙한 대처는 동료들에게 깊은 인상을 주었다; 그의 통찰력과 가장 어려운 사람들조차 다룰 수 있는 능력은 그를 잘 아는 사람들에게도 놀라운 일로 다가왔다.^[32]오펜하이머는 회의 후, 그들이 물리학을 이해하게 되었지만, 원자 폭탄을 만드는 공학적, 화학적, 야금적, 서던스적 측면에 대해 여전히 상당한 노력이 필요하다고 보았다.그는 폭탄 설계가 사람들이 자유롭게 문제를 토론할 수 있는 환경을 필요로 할 것이고 그로 인해 낭비적인 노력의 중복을 줄일 수 있을 것이라고 확신하게 되었다.그는 이것이 격리된 장소에 중앙 실험실을 만들어 보안과 가장 잘 조화될 수 있다고 생각했다.^[33][34]

레슬리 R 준장. 그로브스 주니어는 1942년 9월 23일 맨해튼 프로젝트의 감독이 되었다.^[35]그는 로렌스의 칼루트론을 보기 위해 버클리를 방문했고, 10월 8일 그에게 폭탄 디자인에 대한 보고서를 준 오펜하이머를 만났다.^[36]그로브스는 오펜하이머가 제안한 폭탄 설계 실험실을 별도로 설립하는 것에 관심이 있었다.일주일 뒤 시카고에서 다시 만났을 때 그는 오펜하이머를 초청해 이 문제를 논의하게 했다.그로브스는 뉴욕행 기차를 타야 했기 때문에 오펜하이머에게 그들이 논의를 계속할 수 있도록 동행해 달라고 부탁했다.그로브스, 오펜하이머, 그리고 제임스 C 대령. 마샬과 케네스 니콜스 중령은 모두 폭탄 실험실이 어떻게 만들어질 수 있는지, 그리고 그것이 어떻게 기능할 것인지에 대해 이야기를 나누었다.^[33]그로브스는 그 후 오펜하이머를 워싱턴 D.C.로 오게 했고, 그곳에서 OSRD의 이사인 바네바 부시와 제임스 B와 이 문제가 논의되었다. 코넌트 국방연구위원회(NDRC) 위원장.10월 19일 그로브스는 폭탄 실험실의 설립을 승인했다.^[34]

오펜하이머는 Y프로젝트로 알려지게 된 새로운 실험실을 지휘할 논리적인 사람으로 보였지만, 그는 행정 경험이 거의 없었다; 부시, 코넌트, 로렌스, 그리고 해롤드 유레이 모두 이것에 대해 의구심을 표했다.^[37]게다가, 그의 다른 프로젝트 리더들인 버클리 방사선 연구소의 로렌스, 시카고의 메탈릭 프로젝트의 콤프턴, 뉴욕의 샘 연구소의 유레이와는 달리, 오펜하이머는 노벨상을 받지 못했기 때문에, 그가 뛰어난 과학자들을 대할 위신이 없을 수도 있다는 우려를 불러일으켰다.오펜하이머의 최측근들 중에는 그의 아내 키티,^[39] 여자친구 장 태틀록,^[40] 형 프랭크, 프랭크의 아내 재키 등 공산당의 현역 의원들이 다수 포함돼 있었다.^[38][41]결국 그로브스는 1943년 7월 20일 직접 오펜하이머를 정리하라는 지시를 내렸다.^[38]

부지선택

시카고의 메탈릭 연구소에 프로젝트 Y를 배치하거나 테네시주 오크리지에 있는 클린턴 엔지니어 워크스(Clinton Engineer Works)를 배치하는 방안이 검토되었으나, 결국 원격지가 최선이라고 판단되었다.^[42]로스앤젤레스 인근의 한 부지는 보안상의 이유로 거부되었고, 네바다주 리노 인근의 한 부지는 접근성이 너무 낮다는 이유로 거부되었다.오펜하이머의 추천으로 오펜하이머가 상그레 드 크리스토 산맥에 목장을 소유하고 있던 뉴멕시코 주 앨버커키 인근까지 수색 범위가 좁혀졌다.^[43]기후는 온화했고 앨버커키에는 항공과 철도가 연결돼 있었으며, 일본군의 공격이 문제가 되지 않을 정도로 미국 서부 해안과 충분히 떨어져 있었으며, 인구밀도는 낮았다.^[42]

1942년 10월 맨해튼 지구의 존 H. 더들리 소령(맨해튼 프로젝트의 군사적 구성요소)이 갤럽, 라스베이거스, 라 벤타나, 제메즈 스프링스, 오토위 주변 부지를 조사하여 제메즈 스프링스 근처의 부지를 추천했다.^[44][42]11월 16일, 오펜하이머, 그로브스, 더들리 등이 그 현장을 둘러보았다.오펜하이머는 현장을 둘러싼 높은 절벽이 밀실공포증을 느끼게 할 것을 우려했고, 엔지니어들은 침수 가능성에 대해 우려했다.그 후 일행은 로스 알라모스 목장 학교 인근인 오토위 현장으로 이동했다.오펜하이머는 그 자연적인 아름다움과 그가 바라던 상그레 드 크리스토 산맥의 관점을 들어 그 자리에 대한 강한 선호도를 표현하고 감명을 받았다.^[45][46]기술자들은 열악한 진입도로에 대해, 그리고 상수도 공급이 적절한지 걱정했지만, 그렇지 않으면 이상적이라고 느꼈다.^[47]

로버트 P. 패터슨 미 국무부 부장관은 1942년 11월 25일 부지 인수를 승인해 54,000에이커(2만 2천 ha)의 부지 매입에 44만 달러를 승인했으며 이 중 8,900에이커(3,600 ha)는 모두 연방정부가 소유하고 있었다.^[48]농업부 장관 Claude R. 위커드는 "군사적 필요성이 지속되는 한" 미 산림청 부지 약 45,100 에이커(1만8,300 ha)의 사용을 전쟁부에 허가했다.^[49]새로운 도로를 위한 토지의 필요성과 후에 25마일(40km)의 전력선을 위한 통행권 때문에 결국 전시 토지 구입이 45,737에이커(1만8,509.1ha)에 이르렀지만 결국 41만4,971달러만이 지출되었다.^[48]입장권이 큰 품목은 35만 달러인 학교와 2만5000달러인 앵커 랜치였다.^[50]두 사람 모두 정부와 협상하기 위해 변호사를 고용했지만 히스패닉계 홈스테이터들은 에이커당 7달러(2020년 105달러에 상당)에 불과한 보수를 받았다.^[51]방목허가는 철회되었고, 민간의 토지는 제2차 세계대전법의 권한을 이용하여 저명한 영토로 매입되거나 비난되었다.^[52]비난 탄원서는 모든 광물, 물, 목재 및 기타 권리를 다루기 위해 쓰여졌다. 그래서 개인들은 그 지역에 들어갈 어떠한 이유도 갖지 못할 것이다.^[53]반델리에 국립기념물과 아메리카 원주민 신성한 매장지가 인접해 있어 불규칙한 형태를 갖추게 되었다.^[52]

건설

부지 인수에 있어서 중요한 고려사항은 로스앨러모스 목장학교의 존재였다.이는 54개의 건물로 구성되었으며, 그 중 27개는 46,626 평방피트(4,331.7m²)의 숙소를 제공하는 주택, 기숙사 또는 기타 숙소였다.나머지 건물에는 제재소, 얼음집, 헛간, 목공소, 마구간, 차고 등이 포함됐으며 모두 29,560평방피트(2,746m²)에 이른다.근처의 앵커 랜치에는 네 채의 집과 헛간이 있었다.^[54]건설 공사는 1944년 3월 15일까지 앨버커키 엔지니어 구역의 감독을 받았으며, 그 때 맨해튼 엔지니어 구역이 책임을 맡았다.^[52]윌러드 C. 뉴멕시코 주 산타페의 크루거 앤 어소시에이츠는 건축가와 엔지니어로 활동했다.블랙 앤 비치는 1945년 12월에 공익설비 설계를 위해 도입되었다.전자는 74만3,706.68달러, 후자는 1946년 말 맨해튼 프로젝트가 끝날 때까지 16만4,116달러를 받았다.^[55]앨버커키 구역은 로스 알라모스에서 930만 달러의 공사를 감독했고 맨해튼 구역에서는 3040만 달러의 공사를 감독했다.^[52]초기 작업은 1942년 12월 애리조나주 투손의 M. M. Sundt Company와 계약되었고, 작업이 시작되었다.그로브스는 당초 오펜하이머 추정치의 3배인 30만 달러를 건설비로 배정했으며, 계획 완공일은 1943년 3월 15일이었다.Y프로젝트의 범위가 예상보다 훨씬 크다는 것이 곧 분명해졌고, 선트가 1943년 11월 30일 일을 마칠 무렵에는 700만 달러 이상이 지출되었다.^[56]지아 회사는 1946년 4월 정비를 책임졌다.^[57]

오펜하이머는 처음에 50명의 과학자와 50명의 기술자가 이 작업을 수행할 수 있다고 추정했다.그로브스는 이 숫자를 3배인 300으로 늘렸다.^[56]가족을 포함한 실제 인구는 1943년 말 3500명,^[58] 1944년 말 5700명, 1945년 말 8200명, 1946년 말 1만명이었다.가장 바람직한 숙소는 한때 교장선생님과 로스 알라모스 랜치 스쿨 교직원을 수용했던 기존의 통나무와 돌로 된 오두막 6개였다.그들은 로스 알라모스에서 욕조가 있는 유일한 주거지였고, "욕조 줄"로 알려지게 되었다.^[56][59]오펜하이머는 욕조 로에 살았다; 그의 옆집 이웃은 오드넌스 엔지니어링 부서의 책임자인 캡틴 W. S "Deak" 파슨스였다.^[60]파슨스의 집은 약간 더 컸는데, 파슨스는 두 아이를 낳았고 오펜하이머는 그 당시 한 아이밖에 낳지 않았기 때문이다.^[61]욕조 로 다음으로 바람직한 숙소는 선트가 지은 아파트였다.전형적인 2층 건물에는 네 식구가 있었다.각 선트 아파트에는 두세 개의 침실과 짜릿한 검은 석탄 난로가 있는 부엌, 그리고 작은 화장실이 있었다.J. E. Morgan and Sons는 "모건빌"로 알려진 조립식 주택 56개를 공급했다.로버트 E.McKee Company는 "McKeeville"로 알려진 마을의 일부를 지었다.^[56]1943년 6월부터 10월까지, 그리고 1944년 6월과 7월에는 이용 가능한 숙소를 능가하는 숫자들이 생겨났고, 인력은 일시적으로 프리졸스 캐년(Frijoles Canyan)에 수용되었다.^[62]CEW와 HEW의 집들은 기본이지만 로스 알라모스의 집들(그로브스가 지정한 집들)보다 (니콜스가 지정한 집들)이 더 높은 기준이었지만, 니콜스는 로스 알라모스의 과학자들에게 그곳의 주택은 그로브스의 문제가 아니라고 말했다.^[63]

임대료는 입주자의 소득에 따라 책정되었다.^[64]로스 알라모스를 방문하는 일시적인 방문객들은 한때 로스 알라모스 목장 학교의 일부였던 풀러 로지, 게스트 코티지 또는 빅 하우스에 수용되었다.^[65]1943년에 초등학교와 고등학교를 모두 먹여살리는 학교가 설립되었고, 1946년까지 350명의 아이들이 등록되었다.워킹맘을 위한 보육원이 그랬듯이 교육은 무료였다.^[66]초등학교 교사 18명, 고등학교 교사 13명, 교육감 1명으로 우수한 교사:퍼필 비율을 누렸다.^[67]수많은 기술 건물이 건설되었다.대부분은 석고 보드를 사용한 반영구형이었다.그들은 중앙난방공장에서 난방을 받았다.당초 이곳은 두 대의 석탄화력 보일러가 있던 보일러 하우스 1호였다.이것은 6개의 기름화력 보일러를 가지고 있던 보일러 하우스 2호로 대체되었다.로스 알라모스의 주요 부지 외에도 25개소의 외곽 부지가 실험용으로 개발되었다.^[68]

그 마을의 성장은 하수도를 능가했고, 1945년 후반에는 정전 사태가 있었다.^[68]낮에는 불을 끄고, 저녁 7시에서 10시 사이에는 불을 꺼야 했다.물도 부족했다.1945년 가을, 소비량은 하루 58만 5천 갤런(2,210,000 l)이었으나, 급수량은 47만 5천 갤런(1,800,000 l)밖에 공급할 수 없었다.12월 19일 1943년 시간 절약을 위해 땅 위에 놓아두었던 배관이 얼어붙으면서 공급이 완전히 끊겼다.주민들은 하루 30만 갤런(110만 l)을 실은 15대의 유조선 트럭에서 물을 끌어와야 했다.^[69]그 이름이 비밀이었기 때문에 로스 알라모스는 "Site Y"라고 불렸고, 주민들에게는 "The Hill"^[70]이라고 불렸다.그들이 연방 땅에 살았기 때문에 뉴멕시코 주는 비록 주 소득세를 내야 했지만 로스 알라모스의 주민들이 선거에서 투표하는 것을 허락하지 않았다.^[71][72]로스 알라모스 주민들이 1949년 6월 10일 뉴멕시코의 완전한 시민이 되기 전에 일련의 법적, 입법적 전투가 기다리고 있었다.^[73]전쟁 중 로스 알라모스에서 태어난 아기들의 출생증명서에는 산타페에서 태어난 아기들의 출생지가 1663번 PO박스로 적혀 있었다.모든 편지와 소포가 그 주소로 배달되었다.^[74]

처음에 로스 알라모스는 오펜하이머와 다른 연구원들이 군대에 임관한 군사 실험실이 될 예정이었다.오펜하이머는 스스로 중령의 제복을 주문하기까지 했지만, 두 명의 핵심 물리학자 로버트 바허와 이시도르 라비는 그 생각에 주저했다.코난트, 그로브스, 오펜하이머는 그 후 캘리포니아 대학에 의해 실험실이 운영되는 절충안을 고안했다.^[75]금융 및 조달 활동은 OSRD로부터 1943년 1월 1일 의향서에 따라 캘리포니아 대학의 책임이었다.이것은 1943년 4월 20일 맨해튼 지구와의 정식 계약으로 대체되었는데, 이 계약은 1월 1일로 소급되었다.재정 운영은 상주 사업 담당자인 J. A. D.가 맡았다.문시.^[76] 마침내 폭탄을 조립할 때가 되면 군국화시키겠다는 취지였지만, 이때쯤 로스 알라모스 실험실은 너무 커져서 위험한 임무를 수행하는 민간인에 관한 예상되는 어려움이 발생하지 않았기 때문에 이것은 비실용적이면서도 불필요하다고 여겨졌다.^[37][76]

조직

군대

존 M 대령하만은 로스 알라모스의 초대 우체국장이었다.1943년 1월 19일 산타페 사무소에 중령으로 입대하였고, 2월 15일 대령으로 진급하였다.^[77]로스 알라모스는 1943년 4월 1일 정식으로 군사기지가 되었고, 4월 19일 로스 알라모스로 이주하였다.^[77][78]그는 C 중령이 계승했다.1943년 5월 로스앨러모스 랜치 스쿨을 졸업한 휘트니 애쉬브리지.^[79]차례로 애쉬브릿지는 제럴드 R 중령이 뒤를 이었다.1944년 10월 타일러,^[77][80] 라일 E 대령1945년 11월 수병, 그리고 허브 C 대령.이런 1946년 9월.^[77]우체국 지휘관은 그로브스에게 직접 대답할 수 있었고, 읍·면·관유재산·군무원 등을 담당했다.^[81]

그 자리에는 4개 부대가 배치되었다.1943년 4월 캔자스 주 포트 라일리로부터 4817 제대군사령부 헌병분대가 도착했다.초기의 힘은 7명의 장교와 196명의 사병이었다. 1946년 12월까지 9명의 장교와 486명의 병사를 거느렸고, 24시간 동안 44개의 초소를 관리했다.^[82]1943년 4월 10일 루이지애나주 캠프 클라이보른에서 4817 제대 서비스 지휘부대인 임시 엔지니어 파견대(PED)가 가동되었다.이 남성들은 보일러 공장, 모터 풀, 그리고 지저분한 홀에서 일하는 것과 같은 포스트 주변에서 일을 했다.그들은 또한 건물과 도로를 유지했다.남성 465명의 정점에 달했고, 1946년 7월 1일 해체되었다.^[83]

1943년 4월 17일 오클라호마주 포트 실에서 제1차 여성군 부대(WAAC) 분대가 활성화되었다.초기 강점은 장교 1명과 보조 7명뿐이었다.WAAC는 1943년 8월 24일 여군단(WAC)이 되었고, 분대는 장교 2명과 사병 43명의 병력으로 제4817군사령부 부대의 일부가 되었다.그들은 애쉬브리지에 의해 미군에 입대했다.1945년 8월 약 260여 명의 여성 최고 체력에 도달했다.WACs는 PED보다 더 다양한 일을 했다; 몇몇은 요리사, 운전사, 전화 교환원이었고, 다른 몇몇은 사서, 사무원, 병원 기술자로 일했다.일부는 기술 영역 내에서 고도로 전문화된 과학 연구를 수행했다.^[83]

특수 기술자 파견대(SED)는 제9812호 기술서비스부대의 일부로 1943년 10월에 활성화되었다.기술력이나 고등교육을 받은 남성들로 이루어져 있었으며, 대부분 없어진 육군 전문 훈련 프로그램에서 뽑힌 것이었다.^[83]전쟁부 정책은 22세 미만 남성에게 징병 유예기간을 주는 것을 금지했기 때문에, 그들은 SED에 배치되었다.^[84]1945년 8월 1823명의 최고 강도에 도달했다.SED 인력은 로스 알라모스 연구소의 모든 분야에서 일했다.^[83]

민간의

로스 알라모스 연구소의 소장으로서 오펜하이머는 더 이상 콤프턴에게 대답할 수 있는 사람이 아니라 그로브스에게 직접 보고했다.^[78]그는 프로젝트 Y의 기술적, 과학적 측면을 책임졌다.^[81]그는 자신을 위해 중성자 계산에 힘써온 그룹들로부터 그의 스태프들의 핵을 모았다.^[85]이러한 그의 비서인 Greene,[86]Serber고 맥밀런 자신의 그룹으로부터와 에밀리오 세그레 캘리포니아 대학의 조셉 W. 케네디의 그룹, 미네소타 대학에서 J.H., 윌리엄스 그룹, 위스콘신의 대학, 스탠포드 대학과 마샬 중공에서 펠릭스 블로흐의 그룹에서 조 McKibben의 그룹을 포함했다.ay의s 퍼듀 대학교 출신이다.그는 또한 MIT의 방사선 연구소의 한스 베테와 로버트 바허의 서비스를 확보했다. 크리스티, 다롤 K. 프로산, 앨빈 C 맨해튼 프로젝트의 Metallurical Laboratory의 Graves와 John H. Manley와 그의 그룹 그리고 Robert R. 윌슨과 그의 그룹은, 프린스턴 대학에서 맨해튼 프로젝트 연구를 수행하고 있던 리처드 파인먼을 포함했다.그들은 귀중한 과학 장비를 많이 가지고 왔다.윌슨 일행은 하버드대에서 사이클로트론을 해체해 로스 알라모스로 보냈고, 맥키벤은 위스콘신에서 밴 드 그라프 발전기 2대를, 맨리는 일리노이 대학에서 코카크로프트-발튼 가속기를 가져왔다.^[85]

외부 세계와의 통신은 단일 산림청 회선을 거쳐 1943년 4월까지 5개 ^[87]육군 전화선으로 대체되었다.이것은 1945년 3월에 8개로 늘어났다.^[88]인코딩기가 달린 텔레타이프 작가도 3명 있었다.첫 번째는 1943년 3월에 설치되었고, 두 개는 1943년 5월에 추가되었다.하나는 1945년 11월에 제거되었다.^[88]사무실에는 전화가 있었지만, 육군이 이를 보안상의 위험으로 간주했기 때문에 개인 주택에는 전화가 없었다.마을에는 비상사태를 대비해 공중전화가 몇 대 있었다.도청되는 회선을 막을 방법이 없어 전화선을 통해 기밀을 논의할 수 없었다.처음에 전화선은 24시간 교환기를 작동시킬 수 있는 충분한 WAC가 도착할 때까지 영업시간 동안만 작동 가능했다.^[89]

로스 알라모스의 여성들은 노동력의 부족과 지역 노동자들의 유입에 대한 안보상의 우려 때문에 일하도록 격려되었다.1943년 9월까지 약 60명의 과학자들의 부인들이 테크니컬 영역에서 일하고 있었다.1944년 10월 실험실과 병원, 학교의 670여 명의 근로자 중 200여 명이 여성이었다.대부분은 행정부에서 일했지만 릴리 호니그,^[90] 제인 해밀턴 홀,^[91] 페기 티터톤과 같은 많은 여성들이 과학자와 기술자로 일했다.^[92]샬롯 세르버가 A-5(도서관) 그룹을 이끌었다.^[93]많은 수의 여성들이 T-5(Computations) 그룹에서 수치 계산을 했다.^[90]도로시 맥키빈은 1943년 3월 27일 이스트 팰리스 애비뉴 109번지에 문을 연 산타페 사무실을 운영했다.^[94]

로스 알라모스 연구소에는 통치 이사회가 있었는데, 그 위원들은 오펜하이머, 바허, 베테, 케네디, D. L. 휴즈(개인 소장), D. P. 미첼(구매이사), 딕 파슨스였다.맥밀런, 조지 키스티아코프스키, 케네스 베인브릿지가 나중에 추가되었다.^[95]실험실은 다음과 같이 5개 부서로 구성되었다.관리(A), 베테 산하의 이론(T), 바허 산하의 실험물리학(P), 케네디 산하의 화학 및 금속학(CM), 파슨스 산하의 오드넌스와 엔지니어링(E) 등이다.^[96][97]1943년과 1944년 사이에 모든 사단이 확장되었지만, T사단은 규모가 3배로 커졌음에도 불구하고 가장 작은 사단으로 남아 있었고, E사단은 가장 큰 사단으로 성장했다.보안 통관이 문제였다.과학자들(처음에는 오펜하이머를 포함)은 적절한 허가 없이 기술 구역에 접근할 수 있도록 해야 했다.효율성의 이익을 위해 그로브스는 오펜하이머가 선임 과학자를 보증하는 약식 과정을 승인했고, 다른 직원 3명은 후배 과학자나 기술자를 보증하기에 충분했다.^[98]

로스 알라모스 실험실은 제임스 채드윅 휘하의 영국 미션에 의해 강화되었다.가장 먼저 도착한 사람은 오토 프리슈와 어니스트 티터톤이었다. 나중에 도착한 사람은 닐스 보어와 그의 아들 에이지 보어, 그리고 레일리-테일러의 불안정성을 이해하는 데 큰 공헌을 한 수역학 전문가 제프리 테일러 경이었다.^[99]서로 다른 밀도의 두 유체 사이의 인터페이스에서 이러한 불안정성은 가벼운 유체가 더 무거운 것을 밀 때 발생하며 폭발의 영향, 중성자 개시자의 설계, 원자폭탄 자체의 설계 등을 예측하는 폭발물 실험 해석에 필수적이었다.^[100]채드윅은 몇 달 동안만 머물렀다. 그는 루돌프 페에를스에 의해 영국선교단장으로 계승되었다.그로브스가 선호하는 원래의 생각은 영국 과학자들이 채드윅 밑에서 그룹으로 일하게 될 것이며, 그들은 그들에게 일거리를 제공하게 될 것이라는 것이었다.이것은 곧 영국임무부가 실험실에 완전히 통합되도록 하기 위해 폐기되었다.그들은 플루토늄 화학 및 야금업에서 제외된 채 대부분의 부서에서 일했다.^[101][99]맥마흔 법으로 알려진 1946년 원자력법이 통과되면서 영국 공무원들은 모두 떠나야 했다.1946년 말까지 모두 떠났는데, 타이튼은 특별 허가를 받았으며, 1947년 4월 12일까지 남아 있었다.영국 임무는 그가 떠나면서 끝났다.^[102][103]

건형무기설계

리서치

1943년, 개발 노력은 Thin Man이라고 불리는 플루토늄을 이용한 총형 핵분열 무기로 향했다.^[104][105]세 개의 원자폭탄 디자인들, 즉 뚱뚱한 남자, 마른 남자, 그리고 작은 소년 모두의 이름은 세르버에 의해 그 모양에 따라 선택되었다.Thin Man은 긴 장치였고, 그것의 이름은 Dashell Hammett 탐정 소설과 같은 이름의 영화 시리즈에서 유래되었다.더 뚱뚱한 남자는 둥글고 뚱뚱했으며, 시드니 그린스트리트의 몰타 팔콘의 "Kasper Gutman" 캐릭터에서 따왔다.리틀 보이(Little Boy)가 꼴찌였고, 험프리 보가트가 언급한 같은 영화에서 엘리사 쿡 주니어의 등장인물의 이름을 따서 명명되었다.^[106]

1943년 4월과 5월 일련의 회의에서는 그 해의 남은 기간 동안 실험실의 계획을 밝혔다.오펜하이머는 스탠 프랑켈과 E. C에 의해 버클리에서 도출된 확산 이론에 기초한 공식으로 우라늄-235 기구의 임계 질량을 추정했다.넬슨.이것은 25 kg의 완벽한 변조를 가진 우라늄-235 기구에 대한 값을 제공했지만, 이것은 근사치에 불과했다.그것은 특히 모든 중성자의 속도가 같으며, 모든 충돌은 탄성성이 있으며, 동위원소적으로 산란되어 있다는 가정과, 핵에 있는 중성자의 평균 자유 경로가 동일하다는 가정을 단순화하였다.베티의 T 부문, 특히 세르베르의 T-2 그룹과 파인만의 T-4 그룹들은 개선된 모델들을 위해 다음 몇 달을 보낼 것이다.^[107][108]베티와 파인만은 반응의 효율성에 대한 공식도 개발했다.^[109]

어떤 공식도 그 안에 입력된 값보다 더 정확할 수 없다; 단면들의 값은 의심스러웠고, 플루토늄에 대해서는 아직 결정되지 않았다.이 값들의 측정이 우선이겠지만 실험실은 우라늄-235 1g, 플루토늄은 몇 마이크로그램에 불과했다.^[107]이 임무는 바허의 P사단에 넘어갔다.윌리엄스 P-2(Electrostic Generator) 그룹은 1943년 7월 첫 번째 실험을 수행했는데, 이때 두 개의 Van de Graaff 발전기 중 큰 발전기를 사용하여 우라늄-235에 대한 플루토늄의 핵분열당 중성자 비율을 측정했다.^[110]이것은 1943년 7월 10일 로스 알라모스에서 받은 165 μg의 플루토늄을 얻기 위한 금속 연구소와 일부 협상을 포함했다.바허는 플루토늄-239의 핵분열당 중성자 수가 2.64±0.2로 우라늄-235의 약 1.2배에 달한다고 보고할 수 있었다.^[111]윌슨의 P-1(사이클로트론) 그룹의 티터톤과 보이즈 맥대니얼은 핵융합 시 우라늄-235 핵에서 중성자가 방출되는 데 걸리는 시간을 측정하려고 시도했다.^[112]그들은 대부분이 1나노초도 안 되는 시간에 방출되는 것으로 계산했다.후속 실험들은 핵분열도 1 나노초도 걸리지 않았다는 것을 증명했다.핵분열당 방출되는 중성자의 수가 빠른 중성자와 느린 중성자 모두에 대해 동일하다는 이론가들의 주장을 확인하는 데 시간이 더 걸렸고, 1944년 가을이 되어서야 완성되었다.^[110]

존 폰 노이만은 1943년 9월 로스 알라모스 연구소를 방문해 원자폭탄이 일으킬 피해에 대한 논의에 참여했다.그는 작은 폭발에 의한 손상은 충동(폭발의 평균 압력이 지속시간을 곱한 시간)에 비례하지만, 원자폭탄과 같은 대형 폭발에 의한 손상은 에너지의 입방근에 따라 달라지는 피크 압력에 의해 결정될 것이라고 설명했다.베테는 그 후 TNT(42TJ) 폭발의 10킬로톤이 발생하면 3.5km(2.2mi)에서 0.1 표준기압(10kPa)의 과압이 발생하여 그 반경 내에서 심각한 손상을 초래할 것이라고 계산했다.폰 노이만은 또 충격파가 고체 물체를 튕겨낼 때 압력이 높아지기 때문에 피해 반경 약 1~2km(3300~6600ft)에 해당하는 고도에서 폭탄을 터뜨리면 피해량이 늘어날 수 있다고 제안했다.^[109][113]

개발

파슨스는 부시와 코난트의 추천으로 1943년 6월 오드넌스 공학과장에 임명되었다.^[114]사단 참모진을 위해 총기 개발 노력의 조정자 역할을 한 톨먼은 국가표준국의 존 스트레이브, 찰스 크래치필드, 세스 네더마이어를 데려왔다.^[115]The division was initially organized into five groups, with original group leaders being McMillan of the E-1 (Proving Ground) Group, Kenneth Bainbridge of the E-2 (Instrumentation) Group, Robert Brode of the E-3 (Fuse Development) Group, Critchfield of the E-4 (Projectile, Target, and Source) Group and Neddermeyer of the E-5 (Implosion) Group.1943년 가을, 노먼 램지 휘하의 E-7(배송) 그룹과 요셉 오 휘하의 E-8(내부 탄도) 그룹이 추가되었다. 허쉬펠더.^[114]

앵커 랜치에 증명장이 설치되었다.그 총은 흔치 않은 것이 될 것이고, 중요한 질량에 대한 결정적인 자료가 없는 상태에서 설계되어야 했다.설계 기준은 총의 입마개 속도가 초당 3,000피트(910m/s), 해당 에너지가 있는 튜브의 경우 튜브의 무게가 기존 5단톤(4.5t)이 아닌 1톤(0.91t)에 불과하며, 그 결과 합금강으로 만들어지며, 최대 7만 5천 po의 브릿지 압력을 가져야 한다는 것이었다.평방인치(52만 kPa) 당 풀림; 그리고 그것은 3개의 독립적인 프라이머를 가져야 한다.한 번만 발사하면 되기 때문에 통은 재래식 총보다 가볍게 만들 수 있었다.또한 그것은 재채기나 반동 메커니즘을 필요로 하지 않았다.압력 곡선은 Hirschfelder가 Los Alamos Laboratory에 입사하기 전에 Geophysical Laboratory에서 감독하에 계산되었다.^[116]

그들이 해군총공장에서 총기가 날조되기를 기다리는 동안 여러 가지 추진체들을 시험해 보았다.허쉬펠더는 존 L. 마지를 펜실베이니아주 브루크톤에 있는 광산국 실험광산으로 보내 추진체와 점화장치를 시험하게 했다.^[117]시험 발사는 앵커 랜치에서 3인치(76mm)/50구경 총으로 진행됐다.이를 통해 시험 계측기를 미세 조정할 수 있었다.처음 두 개의 관은 1944년 3월 10일 로스 알라모스에 도착했고, 토마스 H의 지휘 아래 앵커 랜치에서 시험 발사가 시작되었다.버지니아 주 달그렌의 해군 증명장에서 그런 일을 한 경험이 있는 올름스테드.프라이머는 시험한 결과 평방인치당 최대 8만 파운드(550,000kPa)의 압력에서 작용하는 것으로 밝혀졌다.브로데의 연구팀은 퓨전 시스템, 레이더 고도계, 근접 퓨즈 및 기압 고도계 퓨즈를 조사했다.^[118]

시험은 AYD로 알려진 주파수 변조형 레이더 고도계와 718로 알려진 펄스형으로 수행되었다.AYD 수정은 OSRD 계약에 따라 노든 연구소에 의해 이루어졌다.718 RCA의 제조사와 접촉했을 때, 후에 아치라는 별명을 가진 AN/APS-13이라는 새로운 꼬리 경고 레이더가 막 생산에 들어가고 있다는 것을 알게 되었는데, 이것은 레이더 고도계로 사용하기 위해 개조될 수 있었다.세 번째로 만들어진 부대는 1944년 4월 로스 알라모스에 인도되었다.5월에 AT-11을 다이빙하여 시험했다.이어 6월과 7월 본격적인 낙수시험이 이어졌다.이것은 매우 성공적이었지만, AYD는 계속해서 문제들로 고통 받았다.따라서 아치는 1944년 8월에 유닛의 희소성이 건전한 규모의 파괴 시험을 배제하였지만 채택되었다.^[118]씽맨 폭탄 모양의 실버플레이트 보잉 B-29 슈퍼포트리스 항공기의 시험은 1944년 3월과 6월에 머록 아미 공군기지에서 실시되었다.^[119]

플루토늄

1942년 11월 14일 S-1 집행위원회 회의에서 채드윅은 플루토늄에서 방출되는 알파 입자가 불순물로 존재하는 가벼운 원소에서 중성자를 생성하여 플루토늄에서 핵분열을 일으키고 전조를 일으킬 수 있다는 우려를 표명했는데, 이는 핵이 완전히 조립되기 전의 연쇄반응이다.이는 오펜하이머와 시보르그에 의해 그 전 달에 검토된 것으로, 후자는 붕소와 같은 중성자 방출체를 1,000억분의 1로 제한해야 한다고 계산했다.이 정도의 순도를 보장할 수 있는 화학적 공정이 개발될 수 있을지에 대해 약간의 의구심이 있었고, 채드윅은 이 문제를 S-1 집행위원회의 주의를 끌게 하여 이 문제를 좀 더 검토하게 했다.그러나 나흘 후 로렌스, 오펜하이머, 콤프턴, 맥밀런은 코넌트에게 정확한 순도 요건을 충족할 수 있다는 확신을 갖고 있다고 보고했다.^[120]

1943년 11월 4일 클린턴 엔지니어 워크스의 X-10 흑연 원자로가 온라인에 등장하기 전까지는 극소량의 플루토늄만이 사용 가능했지만,^[121][122] 이미 몇 가지 걱정스러운 징후가 보였다.금속 연구소에서 플루토늄 플루토늄 플루토늄이 생산되었을 때 화학적 과정은 같았지만, 때로는 옅은 색상을 입었고, 때로는 어두운 색상을 입기도 했다.1943년 11월 플루토늄 금속으로 용케 줄일 수 있었을 때, 밀도는 15³ g/cm로 측정되었고, X선 산란 기법을 이용한 측정은 13 g/cm의³ 밀도를 가리켰다.이것은 좋지 않았다; 그것의 밀도는 약 19 g/cm의³ 우라늄과 같다고 추정되었다.만약 이 수치들이 정확하다면, 폭탄에 훨씬 더 많은 플루토늄이 필요할 것이다.케네디는 시보그의 야심차고 주의를 끄는 태도가 싫었고, 아서 월과 함께 시보그의 그룹과는 무관한 플루토늄 정화 절차를 고안해 냈다.그들이 2월에 샘플을 입수했을 때, 이 절차는 테스트되었다.그 달에 메탈릭 연구소는 두 가지 다른 불소가 있다고 결정했다고 발표했다: 가벼운 색의 플루토늄 테트라플루오리드(PuF₄)와 어두운 색의 플루토늄 트리플루오리드(PuF₃)이다.화학자들은 곧 그것들을 선택적으로 만드는 방법을 발견했고, 전자는 금속으로 줄이기 더 쉬운 것으로 밝혀졌다.1944년 3월 측정에서는 19~20g/cm의³ 밀도를 나타냈다.^[123]

에릭 제트의 CM-8(플루토늄 메탈루지) 그룹은 1944년 3월 로스 알라모스 연구소에서 그램 양이 접수된 뒤 플루토늄 금속 실험을 시작했다.그것을 가열함으로써, 야금학자들은 그것이 갑자기 온도를 증가시키지 않고 열을 흡수하기 시작한 137~580℃ (279~1076℃) 사이의 5개의 온도를 발견했다.이것은 플루토늄의 여러 할당량을 나타내는 강력한 표시였다. 그러나 처음에는 사실이기에는 너무 이상한 것으로 여겨졌다.추가 시험을 통해 약 135 °C(275 °F)의 상태 변화를 확인하였으며, Δ 단계로 진입하였으며, 밀도는 16 g/cm이다³.시보르그는 플루토늄의 용융점이 우라늄의 용융점인 약 950~1,000°C(1,740~1,830°F)라고 주장했으나 로스 알라모스 연구소의 야금학자들은 곧 플루토늄이 약 635°C(1,175°F)에서 녹았다는 사실을 발견했다.그 후 화학자들은 플루토늄에서 광원소 불순물을 제거하는 기술로 눈을 돌렸지만, 1944년 7월 14일, 오펜하이머는 케네디에게 이것은 더 이상 필요하지 않을 것이라고 알렸다.^[124]

자발적 핵분열이라는 개념은 닐스 보어(Niels Bohr)와 존 아치발트 휠러(John Archibald Wheeler)가 1939년 핵분열 메커니즘을 치료하면서 제기해 왔다.^[126]우라늄에서 자발적 핵분열을 발견하려는 첫 시도는 윌러드 리비(Willard Libby)에 의해 이루어졌지만, 그는 그것을 발견하지 못했다.^[127]그것은 영국에서는 프리슈와 티터톤에 의해 관찰되었고, 소련에서는 게오르기 플라이로프와 콘스탄틴 페트르차크가 1940년에 독자적으로 관찰했다. 후자는 일반적으로 이 발견의 공로를 인정받고 있다.^[128][129]콤프턴은 또한 프랑스 물리학자 피에르 오거로부터 프레데릭 졸리오 퀴리가 폴로늄에서 자발적 핵분열이 일어났을 가능성을 발견했다는 소식을 들었다.참일 경우 중성자 개시자에 폴로늄을 사용하지 못할 수 있으며, 플루토늄의 경우 참일 경우 총형 설계가 작동하지 않을 수 있다.로스 알라모스 연구소의 합의는 사실이 아니며 졸리오 퀴리의 결과가 불순물로 인해 왜곡되었다는 것이었다.^[130]

로스 알라모스 연구소에서 에밀리오 세그레의 P-5(방사능) 그룹은 우라늄-234, -235, -238, 플루토늄, 폴로늄, 프로토티늄, 토륨으로 측정을 시작했다.^[131]그들은 플루토늄 자체에 대해 그다지 걱정하지 않았다; 그들의 주된 관심사는 채드윅이 경량 원소 불순물과의 상호작용에 대해 제기했던 문제였다.세그레와 그의 젊은 물리학자들은 로스 알라모스 연구소에서 다른 연구를 위해 방출되는 배경 방사선을 최소화하기 위해 테크니컬 영역에서 약 23km 떨어진 파자리토 캐년의 오래된 산림청 통나무 오두막에서 실험을 시작했다.^[132]

1943년 8월까지 그들은 플루토늄을 제외한 모든 원소에 대해 좋은 값을 갖게 되었는데, 그들이 가지고 있는 샘플은 버클리 60인치 사이클로트론에 의해 만들어진 20μg 샘플 5개뿐이었기 때문에 충분히 정확하게 측정할 수 없었다.^[133]그들은 로스 알라모스에서 측정된 측정치가 버클리에서 측정된 것보다 더 크다는 것을 관찰했다. 그들은 이 측정치는 해발 7,300피트(2,200m)의 로스 알라모스에서 더 많은 우주 광선에 기인했다.^[134]그들의 측정은 시간당 40회의 자발적 핵분열 발생률을 나타냈지만, 이것은 높았지만 허용 가능한 것이었지만, 오류 여유는 받아들일 수 없을 정도로 컸다.1944년 4월 그들은 X-10 흑연 원자로에서 샘플을 받았다.테스트 결과 시간당 그램 당 180회 가량이 나오는 것으로 나타났는데, 이는 받아들일 수 없을 정도로 높은 수치였다.눈에 띄게 흔들린 콤프턴에게 알리는 것이 바허에게 떨어졌다.^[135]아직 발견되지 않았지만 존재가 의심됐던 플루토늄-240은 단순히 중성자를 흡수하는 플루토늄-239 핵에 의해 생성됐다.의심받지 않았던 것은 높은 자발적 핵분열 비율이었다.세그레의 연구팀은 플루토늄-239의 경우 시간당 40만 개에 불과했던 것에 비해 시간당 160만 개로 측정했다.^[136] 이는 원자로가 파괴된 플루토늄이 총형 무기에 사용하기에 부적합하다는 것을 의미했다.플루토늄-240은 연쇄 반응을 너무 빨리 일으켜, 충분한 플루토늄이 반응하기 전에 임계 질량을 분산시킬 수 있는 충분한 에너지를 방출할 수 있는 예측을 야기할 것이다.더 빠른 총이 제안되었지만 비현실적인 것으로 밝혀졌다.플루토늄-240은 우라늄-235와 우라늄-238보다 플루토늄-239와 분리하기가 더 어렵기 때문에 동위원소를 분리할 가능성도 역시 마찬가지였다.^[137]

임포션형 무기 설계

네드더마이어의 E-5(임플로시온) 집단에 의해 폭발물 설계의 대체 방법에 대한 작업이 시작되었다.세르버와 톨먼은 1943년 4월 회의 동안 핵분열성 물질의 조각들을 함께 조립하여 임계 질량을 형성하는 수단으로 붕괴를 생각해 왔다.네드더마이어는 속이 빈 실린 원통을 단단한 막대 모양으로 부수려고 시도하면서 다른 방침을 취했다.^[138]그 아이디어는 폭발물을 사용하여 임계 이하의 핵분열 물질을 더 작고 밀도가 높은 형태로 분쇄하는 것이었다.핵분열 원자가 더 가깝게 포장이 되면 중성자 포획 속도가 증가하여 임계 질량을 형성하게 된다.금속은 아주 짧은 거리만 이동하면 되기 때문에 임계 질량은 총기 방법보다 훨씬 짧은 시간에 조립된다.^[139]당시 이런 식으로 폭발물을 사용한다는 생각은 꽤 참신했다.작업을 용이하게 하기 위해 앵커 랜치에 폭발물을 주조하는 작은 공장이 설립되었다.^[138]

1943년 내내, 어떤 이유로든 총기 종류가 비실용적인 것으로 판명될 경우에 대비하여, 내부는 예비 프로젝트로 간주되었다.^[140]베테, 오펜하이머, 텔러와 같은 이론 물리학자들은 핵분열 물질을 보다 효율적으로 사용할 수 있게 하는 원자폭탄의 설계에 흥미를 느꼈고, 순도가 낮은 물질의 사용을 허용했다.이것들은 그로브스에 대한 특별한 매력의 장점이었다.그러나 네드더마이어가 1943년과 1944년 초의 내란사건에 대한 조사는 장래성을 보였지만, 그 문제는 총기 설계보다 이론적, 공학적 관점에서 보면 훨씬 더 어려울 것이 분명했다.1943년 7월, 오펜하이머는 존 폰 노이만에게 편지를 보내 그의 도움을 요청했고, 그가 "이 다소 벅 로저스 프로젝트에 대해 더 잘 알 수 있는" 로스 알라모스를 방문할 것을 제안했다.^[141]

당시 폰 노이만은 오드넌스 해군국, 프린스턴 대학교, 육군 애버딘 증명 그라운드, NDRC에서 근무하고 있었다.오펜하이머, 그로브스, 파슨스는 톨만과 윌리엄 R 제독에게 호소했다. 폰 노이만을 풀어줄 푸르넬.그는 1943년 9월 20일부터 10월 4일까지 로스 알라모스를 방문했다.그는 최근 폭발파와 갑옷을 뚫는 포탄에 사용되는 형상의 전하를 이용하여 구형 핵에 폭약을 가할 것을 제안했다.9월 23일 이사회 회의는 OSRD에서 일하던 유명한 폭발물 전문가인 조지 키스티아코프스키에게 로스앨러모스 연구소에 합류할 것을 결의했다.^[142]내키지 않았지만 11월에는 그렇게 했다.그는 1944년 2월 16일 전 직원이 되어 파슨스의 탄원 부관이 되었고, 맥밀란은 총기류의 부관이 되었다.이때 B-29의 5x12피트(1.5x3.7m)짜리 폭탄베이의 크기부터 폭탄의 최대 크기가 결정됐다.^[143]

1944년 7월, 오펜하이머는 플루토늄이 총 설계에 사용될 수 없다고 결론지었고, 붕괴를 선택했다.내분 설계에 대한 가속화된 노력은 1944년 8월 오펜하이머가 내분 설계에 초점을 맞추기 위해 로스 알라모스 연구소의 전면적인 재편을 실행하면서 시작되었다.^[144]로스 알라모스에서 두 개의 새로운 그룹이 생겨나 폭발물 공격용 X 사단과 로버트 바허 산하의 G 사단을 개발하였다.^[145][146]텔러가 T-1(임플로시온과 슈퍼) 그룹의 수장이었지만, 베테는 텔러가 베테와 오펜하이머로부터 낮은 우선순위를 부여받은 슈퍼에 너무 많은 시간을 소비하고 있다고 판단했다.1944년 6월 오펜하이머는 텔러 산하에 전용 슈퍼 그룹을 만들었는데, 그는 오펜하이머에게 직접 책임을 지게 되었고, 페얼스는 T-1(임플로시온) 그룹의 수장이 되었다.^[147][148]9월에 텔러 그룹은 엔리코 페르미의 새로운 F(페르미) 사단의 일부인 F-1(슈퍼 및 일반 이론) 그룹이 되었다.^[149]

폰 노이만과 T 디비전, 특히 루돌프 페얼스가 고안한 새로운 디자인은 폭발렌즈를 사용하여 느린 고폭발물과 빠른 고폭발물을 결합하여 구면형태에 폭발력을 집중시켰다.^[150]1944년 5월 제프리 테일러 경의 방문은 핵물질과 고갈된 우라늄 변조 사이의 인터페이스의 안정성에 대한 의문을 제기했다.그 결과 디자인은 더욱 보수적으로 만들어졌다.이것의 궁극적인 표현은 핵심이 텅 빈 것이 아니라 견고하다는 크리스티의 제안을 채택한 것이었다.^[151]적절한 모양과 속도로 폭발한 렌즈의 디자인은 느리고 어렵고 답답했던 것으로 드러났다.^[150]다양한 폭발물을 실험한 후 B조직을 빠른 폭발물로, 그리고 느린 폭발물로 바라톨로 정착시켰다.^[152]최종 디자인은 축구공을 닮았는데, 각각 약 80파운드(36kg)의 무게가 나가는 육각형 20개와 오각형 렌즈 12개가 달려 있었다.폭발을 정확히 맞추려면 빠르고, 믿을 수 있고, 안전한 전기 폭발 장치가 필요했는데, 그 중 신뢰도를 위해 렌즈마다 2개가 있었다.^[153][154]따라서 루이스 알바레즈가 이끄는 그룹에 의해 로스 알라모스에서 개발된 새로운 발명품인 폭발 브리지 와이어 기폭장치를 사용하기로 결정되었다.그들의 제조 계약이 레이시온에게 주어졌다.^[155]

충격파가 수렴하는 행동을 연구하기 위해 로버트 세르버는 감마선의 강력한 공급원인 단명 방사성 동위원소 란타넘-140을 이용한 라라 실험을 고안했다.감마선 선원은 폭발성 렌즈로 둘러싸인 금속 구체의 중심에 놓였고, 그 중심은 차례로 이온화 챔버 안에 있었다.이것은 붕괴의 엑스레이 영화를 촬영할 수 있게 했다.그 렌즈는 주로 이 일련의 테스트를 사용하여 디자인되었다.^[156]로스 알라모스 프로젝트의 그의 역사에서, 데이비드 호킨스는 다음과 같이 썼다: "라라는 최종 폭탄 설계에 영향을 미치는 가장 중요한 단일 실험이 되었다."^[157]

폭발물 안에는 4.5인치(110mm) 두께의 알루미늄 푸셔가 들어 있었는데, 이 푸셔는 상대적으로 밀도가 낮은 폭발물에서 다음 층인 천연 우라늄의 3인치(76mm) 두께의 변조로 순조롭게 이행할 수 있었다.그것의 주요 임무는 임계 질량을 가능한 한 오래 함께 유지하는 것이었지만, 또한 중성자를 다시 코어에 반사시킬 것이다.그것의 일부분 또한 핵분열을 일으킬 수 있다.외부 중성자에 의한 예방을 위해 변조를 붕소 얇은 층으로 코팅했다.^[153]

모양이 성게와 닮아 '우르친'으로 알려진 폴로늄-베릴륨 변조 중성자 개시자가 ^[158]개발돼 정확한 순간 연쇄 반응을 시작했다.^[159]방사성 폴로늄의 화학 및 야금성을 이용한 이 작품은 몬산토 회사의 찰스 앨런 토머스가 감독을 맡아 데이톤 프로젝트로 알려지게 되었다.^[160]테스트에는 월 최대 500개의 폴로늄이 필요했는데, 몬산토는 이를 전달할 수 있었다.^[161]총회는 총탄과 낙상으로부터 보호하기 위해 두랄루민 폭탄 케이스에 싸여 있었다.^[153]

야금주의자들의 궁극적인 임무는 플루토늄을 구체로 주조하는 방법을 결정하는 것이었다.상온에서 존재하는 깨지기 쉬운 α 위상은 높은 온도에서 플라스틱 β 위상으로 변한다.그런 다음 300~450°C(572~842°F) 범위에서 일반적으로 존재하는 훨씬 더 쉽게 Δ 위상으로 주의를 옮겼다.알루미늄 합금 시 상온에서는 안정적이었지만 알파 입자 포화 시 알루미늄이 중성자를 방출해 발화 전 문제를 악화시키는 것으로 조사됐다.그리고 나서 야금업자들은 플루토늄-갈륨 합금을 발견했는데, 이 합금은 Δ 단계를 안정시켰고 원하는 구형 모양으로 뜨겁게 압착될 수 있었다.플루토늄이 쉽게 부식되는 것으로 밝혀지면서 구에 니켈을 입혔다.^[162]

그 일은 위험하다고 판명되었다.전쟁이 끝날 무렵, 경험 많은 화학자와 야금학자의 절반은 그들의 소변에서 받아들일 수 없을 정도로 높은 수준의 원소가 나타났을 때 플루토늄으로 작업하는 것에서 제거되어야 했다.^[163]1945년 1월 로스 알라모스에서 발생한 사소한 화재는 플루토늄 실험실의 화재가 마을 전체를 오염시킬 수 있다는 우려로 이어졌고 그로브스는 새로운 플루토늄 화학 및 야금 시설을 건설하는 것을 허가했는데, 이 시설은 DP 사이트로 알려지게 되었다.^[164]최초의 플루토늄 피트(또는 핵)를 위한 반구는 1945년 7월 2일에 생산되어 전달되었다.7월 23일에 이어 3개의 반구가 더 이어져 3일 후에 전달되었다.^[165]

리틀 보이

1944년 7월 오펜하이머가 로스 알라모스 연구소를 개편한 데 이어 우라늄 총형 무기 관련 작업이 프랜시스 버치의 O-1(군) 그룹에 집중됐다.^[166][167]이 개념은 핵폭탄을 개발하지 못할 경우 최소한 농축우라늄을 사용할 수 있도록 추진됐다.^[168]따라서 총형은 농축 우라늄으로만 작업해야 했고, 이것은 Thin Man 디자인을 크게 단순화할 수 있게 했다.고성능 총은 더 이상 필요하지 않았고, B-29 폭탄만에 들어갈 수 있을 만큼 짧은, 더 단순한 무기가 대체될 수 있었다.이 새로운 디자인은 리틀 보이라고 불렸다.^[169]

거듭 미끄러진 끝에 1944년 3월 오크리지에서 경농축우라늄(우라늄-235) 1차 선적분이 도착했다.고농축 우라늄의 출하는 1944년 6월에 시작되었다.임계 실험과 워터보일러는 우선권이 있었기 때문에 야금업자들은 1944년 8월까지 아무것도 받지 못했다.^[170][171] 그 사이 CM사단은 우라늄 하이드라이드를 실험했다.^[172]이는 T디비전에서 전향적인 활동 자료로 간주되었다.중성자 감속재로서의 수소의 능력이 효율성 상실을 보상한다는 생각이었으나, 베테가 나중에 회상했듯이 그 효율성은 "파인만이 말하는 것처럼 불가결하거나 그 이하"였고, 1944년 8월까지는 그 생각이 없어졌다.^[173]

프랭크 스페딩의 아메스 프로젝트는 산업 규모로 우라늄 금속을 생산하는 방식인 아메스 공정을 개발했지만, CM 부서의 야금 담당 부책임자인 ^[174]시릴 스탠리 스미스는 임계 질량 형성의 위험 때문에 고농축 우라늄과 함께 사용하는 것을 우려했다.^[175]고농축 우라늄도 천연 우라늄보다 훨씬 값진 것이었고, 1mg이라도 손실되는 일은 피하고 싶었다.그는 리처드 D를 영입했다.스파딩과 함께 일했던 화학자인 베이커는 함께 로스 알라모스 실험실에서 사용하기 위해 아메스 과정을 채택했다.^[174]2월에 베이커와 그의 그룹은 고농축 우라늄 테트라플루오라이드를 통해 20 360g을 줄이고 27 500g을 줄였다.^[176]

총기 설계는 다음과 같은 두 가지 유형으로 제작되었다.A형은 고합금강, B형은 보다 일반강이었다.B형은 가벼워서 제작에 선택되었다.프리머와 추진체는 앞서 씽맨스케일 시험발사에 선정된 것과 동일했다.^[177]중공형 발사체와 표적 삽입물은 3인치/50구경 포와 20mm(0.79인치) 히스파노 포탄으로 진행됐다.12월부터 본격적인 시험 발사가 이뤄졌다.놀랍게도, 생산된 첫 번째 테스트 케이스가 지금까지 만들어진 것 중 가장 잘 만들어진 것으로 밝혀졌다.앵커 목장에서의 네 번의 시험발사에 사용되었고, 궁극적으로는 히로시마의 폭격에 사용된 리틀 보이에서 사용되었다.설계사양서는 1945년 2월에 완성되었고, 부품 제작을 위한 계약이 허용되었다.세 개의 다른 식물들이 사용되어 아무도 완전한 설계의 복사본을 갖지 못하게 되었다.총과 동전은 워싱턴 D.C.의 해군 총공장이 만들었고, 타겟, 케이스 그리고 다른 부품들은 미시간 주 센터 라인의 해군 군수공장이 만들었으며, 미시간 주 디트로이트의 전문가 도구와 다이 컴퍼니에 의한 꼬리 다듬기와 장착 브래킷이 제작되었다.^[178][177]

버치의 정돈된 스케줄은 12월에 그로브스가 오펜하이머에게 폭침보다 총형을 우선하라고 명령하여 무기가 1945년 7월 1일까지 준비되도록 함에 의해 차질을 빚었다.^[179]우라늄 탑재량을 제외한 폭탄은 1945년 5월 초에 준비되었다.^[180]우라늄-235 발사체는 6월 15일에, 목표물은 7월 24일에 완성되었다.^[181]목표물과 폭탄 사전조립(분열체 부품 없이 부분적으로 폭탄을 조립한 것)은 7월 26일 도착하는 순양함 USS 인디애나폴리스호를 타고 7월 16일 캘리포니아 헌터스포인트 해군 조선소를 출발했다.^[182]목표물은 7월 30일 공기에 이어 삽입된다.^[181]

비록 그것의 모든 구성품들이 표적과 낙하 실험으로 시험되었지만, 히로시마 이전에 총형 핵무기의 완전한 실험은 일어나지 않았다.^[181]Little Boy 타입의 기기를 시험하지 않은 몇 가지 이유가 있었다.우선 우라늄-235가 부족했다.^[183]또한 무기 설계는 총형 어셈블리로 실험실 시험만 하면 된다고 간주될 정도로 간단했다.형태 폭발물 전하의 정교한 조율이 필요한 내분 설계와 달리 총기형 설계는 거의 확실한 효과가 있는 것으로 간주됐다.^[184]웬도버에서 32번의 낙하 실험이 실시되었고, 단 한 번만 폭탄이 발사되지 않았다.총기를 발사한 추진체의 분말 주머니를 폭탄 만 안에 실을 수 있도록 마지막 1분 수정 작업이 이뤄졌다.^[177]

우발적인 폭발의 위험이 안전을 걱정하게 했다.리틀보이는 기본적인 안전 메커니즘을 통합했지만, 우발적인 폭발은 여전히 일어날 수 있다.실험은 충돌로 속이 빈 '탄소'가 '표적' 실린더에 도달하여 방사선이 대량으로 방출되거나 핵폭발로 이어질 수 있는지를 확인하기 위해 수행되었다.이는 중력의 500배에 달하는 충격이 필요함을 보여줘 가능성이 매우 낮았다.^[185]추락과 화재가 폭발물을 유발할 수 있다는 우려는 여전했다.^[186]물에 담그면 우라늄 반쪽은 중성자 감속재 효과를 받았다.이것이 폭발을 일으키지는 않았지만, 광범위한 방사능 오염을 일으킬 수도 있었다.이 때문에 조종사들은 해상보다는 육지에서 추락하라는 권고를 받았다.^[185]

물보일러

워터보일러는 수용성 우라늄 황산염의 형태의 핵연료가 물에 녹는 원자로의 일종인 수용성 동질 원자로였다.^[187][188]황의 중성자 포획 단면이 질소 포획 단면보다 작기 때문에 질산 우라늄 대신 황산 우라늄이 선택되었다.^[189]이 프로젝트는 1943년 4월 바허에 의해 체인 반응 시스템에서 임계 질량을 측정하는 진행 중인 프로그램의 일환으로 제안되었다.그는 또한 그것을 임계 질량 시스템에서 다양한 물질을 시험하는 수단으로 보았다.T사단은 원자폭탄에서 발견되는 연쇄반응의 형태와 관련된 연구를 방해하는 것으로 보이는 이 프로젝트에 반대했지만, 바허는 이 점에 대해 우세했다.^[190]물 보일러와 관련된 계산은 1943년 T사단의 과도한 시간을 차지했다.^[188]페르미가 개발한 원자로 이론은 워터보일러에는 적용되지 않았다.^[191]

1943년에 원자로를 건설하는 것에 대해서는 거의 알려져 있지 않았다.찰스 P가 포함된 P-7(워터 보일러) 그룹인 바허의 P 디비전(Bacher's P 디비전)에 찰스 P가 포함된 그룹이 만들어졌다.^[192]베이커, 게르하르트 프리드랜더, 린제이 헬름홀츠, 마샬 할로웨이, 레이머 슈라이버.로버트 F.T-1 그룹의 Christy는 이론적 계산, 특히 임계 질량의 계산을 지원했다.그는 600그램의 우라늄-235가 무한대의 크기를 변조하여 임계 질량을 형성할 것이라고 계산했다.당초 물보일러는 10kW로 가동할 예정이었으나 페르미와 사무엘 K가 운행했다. 앨리슨은 1943년 9월에 방문했고 제안된 디자인을 검토했다.그들은 우라늄 소금이 분해될 위험성을 지적하고, 더 무거운 차폐를 권고했다.화학적으로 제거해야 할 방사성 핵분열 생성물이 생성될 것이라는 점도 주목됐다.이에 따라 더 많은 운전경험이 축적될 때까지 1kW에서만 물보일러를 가동하기로 했으며, 고출력 운전 시 필요한 기능도 당분간 보류하기로 했다.^[190]

크리스티는 또 우발적인 폭발이 발생할 경우 오염될 지역을 계산했다.로스 알라모스 캐년의 부지가 선정되었는데, 이 부지는 마을과 하류로부터 안전한 거리였다.오메가라고 알려진, 그것은 1943년 8월 19일에 이사회에 의해 승인되었다.물보일러는 건설이 간단하지 않았다.보일러였던 12.0625인치(306.39mm) 스테인리스강 구의 두 반쪽은 땜납이 우라늄 소금에 의해 부식되기 때문에 아크 용접을 해야 했다.CM-7(기타 금속) 그룹은 1943년 12월과 1944년 1월에 워터보일러의 변조를 위해 베릴리아 벽돌을 생산했다.그들은 1000 °C (1,830 °F)에서 1평방인치(690 kPa) 당 100 파운드 (690 kPa)의 흑연에서 5분에서 20분 동안 뜨겁게 눌렀다.53개의 벽돌을 만들어 보일러 주위로 모양을 만들었다.오메가 사이트의 건물은 불완전하더라도 1944년 2월 1일까지는 준비가 완료되었고, 물 보일러는 4월 1일까지 완전히 조립되었다.5월까지 충분한 농축 우라늄이 도착하여 그것을 시작하게 되었고, 1944년 5월 9일에 임계치에 도달했다.^[190][193]이 원자로는 세계에서 세 번째 원자로에 불과했는데, 첫 번째 두 원자로는 금속 연구소의 시카고 파일-1 원자로와 클린턴 엔지니어 워크스의 X-10 흑연 원자로였다.^[187]개선된 단면 측정은 크리스티가 임계 추정치를 575그램으로 세분화할 수 있도록 했다.실제로 요구량은 565g에 불과했다.그의 예언의 정확성이 크리스티를 누구보다도 놀라게 했다.^[190]

1944년 9월, P-7(물보일러) 그룹이 페르미 F 사단의 일부인 F-2(물보일러) 그룹이 되었다.^[194]1944년 6월 계획된 일련의 실험이 완료됨에 따라 보다 강력한 원자로로 재구축하기로 결정되었다.당초 목표했던 10kW 전력은 5kW를 유리하게 폐기해 냉각 요구사항이 단순하게 유지되도록 했다.초당 1제곱 센티미터 당 5 x¹⁰ 10 중성자 유속이 될 것으로 추정되었다.추가적인 제어봉과 함께 수냉이 설치되었다.이번에는 황산우라늄 대신 질산우라늄을 사용했는데, 전자가 더 쉽게 오염을 제거할 수 있었기 때문이다.베릴리아 벽돌의 변조는 베릴리아가 조달하기 어려웠기 때문에 흑연 블록으로 둘러싸여 있었고,^[195] 원자로 생성 중성자에 의해 생성되는 감마선이 베릴륨에서 발생하는 (1998, n) 반응을 피하기 위해 다음과 같이 되어 있었다.^[196]

⁹
₄Be
+
γ
→ ⁸
₄Be
+
n
- 1.66 MeV

원자로는 1944년 12월에 가동을 시작했다.^[195]

잘 하는 군요

첫 번째부터 슈퍼에 대한 연구는 텔러가 감독을 맡았는데 텔러가 가장 열성적인 지지자였다.비록 이 작업은 핵분열 폭탄 개발이라는 목표에는 항상 부차적인 것으로 여겨졌지만, 보다 강력한 폭탄을 만들 것이라는 전망은 그것을 계속 유지하기에 충분했다.버클리 여름 회의는 텔러에게 슈퍼가 기술적으로 실현 가능하다고 확신시켰다.중요한 기여는 중수소가 삼중수소와 섞이면 더 쉽게 발화할 수 있다고 제안한 에밀 코노핀스키에 의해 이루어졌다.베테는 삼중수소-중수소(T-D) 반응이 중수소-중수소(D-D) 반응보다 5배나 많은 에너지를 방출한다고 언급했다.삼중수소는 구하기 어려웠고, 핵분열 폭탄에 의해 중수소가 쉽게 점화될 수 있다는 희망이 있었지만, T-D와 D-D의 단면은 시카고의 맨리 그룹과 퍼듀의 할로웨이 그룹에서 측정했기 때문에, 이것은 즉시 추적되지 않았다.^[197]

1943년 9월까지 D-D와 T-D의 값이 위쪽으로 수정되어 낮은 온도에서 핵융합 반응이 시작될 수 있다는 희망을 불러일으켰다.텔러는 슈퍼에 대해 충분히 낙관적이었고, 독일인들이 중수소에 관심이 있다는 보도에 대해서는 충분히 염려하여, 이사회에 우선 순위를 올려달라고 요청했다.이사회는 어느 정도 동의했지만 한 사람만이 정규직으로 일할 수 있다고 판단했다.오펜하이머는 코노핀스키를 지정했는데, 코노핀스키가 나머지 전쟁을 위해 시간을 보낼 것이다.그럼에도 불구하고 1944년 2월 텔러는 자신의 T-1 그룹에 스타니슬라프 울람, 제인 로버그, 제프리 츄, 그리고 해롤드와 메리 아르고를 추가했다.울람은 역 콤프턴 냉각을 계산했고, 로버그는 T-D 혼합물의 점화 온도를 계산했다.^[197][198]마리아 괴페르트는 1945년 2월에 이 단체에 가입했다.^[199]

텔러는 슈퍼리서치가 예상보다 훨씬 어려워 보인다는 근거로 슈퍼리서치의 자원 증대를 주장했다.이사회는 전쟁이 끝나기 전에 결실을 맺을 것 같지 않다는 이유로 이를 거절했지만 완전히 잘라내지는 않았다.실제로 오펜하이머는 그로브스에게 X-10 흑연 원자로의 중수소로부터 일부 삼중수소를 번식시킬 것을 요청했다.몇 달 동안 텔러와 베테는 슈퍼 연구의 우선순위에 대해 논쟁했다.1944년 6월 오펜하이머는 텔러와 그의 슈퍼그룹을 베테의 T사단에서 제거하여 바로 자기 밑에 두었다.9월에는 페르미 F 디비전의 F-1(슈퍼) 그룹이 되었다.^[197][198]그 후 몇 달 동안, 슈퍼 연구는 끊임없이 계속되었다.액체 중수소를 1입방미터(35 cu ft) 연소시키면 TNT(4.2 PJ)의 1메가톤 에너지가 방출돼 2600km²(1,000평방마일)의 에너지를 황폐화시킬 수 있다고 계산됐다.^[200]Super Group은 1945년 11월 14일에 T Division으로 다시 이전되었다.^[201]

1946년 4월 로스 알라모스 연구소에서 전쟁 중 행해진 작업을 검토하기 위한 '슈퍼에 관한 콜로키움'이 열렸다.텔러는 자신의 "클래식 슈퍼" 개념의 개요를 제시했고 니콜라스 메트로폴리스와 앤서니 L. 터케비치는 열핵반응과 관련해 그동안 만들어졌던 계산 결과를 제시했다.6월에 발행되고 텔러와 그의 그룹이 준비한 슈퍼에 관한 최종 보고서는 콜로키움에서 참석한 사람들 사이에서 그 인상이 보편적이지는 않았지만 슈퍼가 성공적으로 개발될 것이라는 전망에 대해 낙관적이었다.^[202]1946년 6월 직원 감소로 인해 업무가 축소되어야 했다.^[203]1950년까지 계산에 따르면 클래식 슈퍼는 작동하지 않을 것이다; 그것은 중수소 연료에서 열핵연소를 지속할 수 없을 뿐만 아니라, 애초에 그것을 점화시킬 수 없을 것이다.^[202]

삼위일체

파괴형 무기의 복잡성 때문에 핵분열성 물질의 낭비에도 불구하고 초기 테스트가 필요하다고 결정했다.그로브스는 회수되는 활성 물질에 따라 테스트를 승인했다.따라서 통제된 혼란에 대한 고려가 있었지만, 오펜하이머는 "트리니티"^[204]라고 명명된 전면적인 핵실험을 선택했다.1944년 3월, 키스티아코프스키 밑에서 일하는 하버드대 물리학과 교수 케네스 베인브리지에게 시험 계획 책임이 부여되었다.베인브릿지는 알라모고르도 육군비행장 인근 폭격장을 시험장으로 선정했다.^[205]베인브릿지는 새뮤얼 P 대위와 함께 일했다.다발로스는 삼위일체 베이스 캠프와 그 시설들을 건설하는데, 여기에는 막사, 창고, 작업장, 폭발물 잡지와 통신원이 포함되어 있었다.^[206]

그로브스는 10억 달러어치의 플루토늄 손실을 상원 위원회에 설명할 수 있다는 전망을 달가워하지 않았기 때문에, 실패 시 활성 물질을 회수하기 위해 원통형 격납 용기 '점보'를 건설했다.길이 25피트(7.6m)에 폭 12피트(3.7m)로 오하이오 주 바버튼에 있는 밥콕 & 윌콕스가 만든 철과 강철 214t(217t)을 큰 비용으로 제작했다.뉴멕시코 주 포프에서 특별 철도 차량을 측면으로 가져온 이 차량은 트랙터 2대가 끄는 트레일러를 타고 마지막 25마일(40km)을 시험장으로 이송됐다.^[207]그것이 도착했을 때, 붕괴 방법에 대한 신뢰는 충분히 높았고, 플루토늄의 가용성은 충분했고, 오펜하이머는 그것을 사용하지 않기로 결정했다.대신 폭발의 위력을 가늠할 수 있는 대략적인 척도로 무기로부터 800야드(730m) 떨어진 철탑 꼭대기에 배치했다.결국 점보는 비록 탑은 아니었지만 살아남아, 점보가 성공적으로 지글지글한 폭발을 억제했을 것이라는 믿음에 신빙성을 더했다.^[208][209]

시험 전 폭발은 1945년 5월 7일에 계측기를 교정하기 위해 실시되었다.그라운드 제로에서 800야드(730m) 떨어진 곳에 나무로 만든 시험 플랫폼이 세워졌고, 핸포드 사이트에서 방사된 우라늄 슬러그 형태로 핵분열생성물을 스파이크한 TNT 108 단톤(98t)이 쌓여 폭발물 내부 튜빙에 쏟아졌다.이 폭발은 오펜하이머와 그로브스의 신임 부사령관 토머스 패럴 준장이 관측했다.사전 테스트는 삼위일체 테스트에 필수적인 것으로 입증된 데이터를 생성했다.^[209][210]

실제 시험을 위해, "장난감"이라는 별명을 가진 이 장치는 100피트(30m) 높이의 철탑 꼭대기에 올려졌다. 그 높이에서 폭발하면 폭탄에서 떨어졌을 때 그 무기가 어떻게 행동할지 더 잘 알 수 있기 때문이다.공중 폭발은 목표물에 직접 가해지는 에너지를 극대화시켰고, 핵 낙진은 적게 발생시켰다.이 기계는 7월 13일 근처 맥도널드 랜치 하우스에 있는 노리스 브래드베리 감독 아래 조립되었고, 다음 날 조심스럽게 탑을 들어올렸다.^[211]관찰자 중에는 부시, 채드윅, 코난트, 파렐, 페르미, 그로브스, 로렌스, 오펜하이머, 톨먼 등이 포함되어 있었다.1945년 7월 16일 05:30분에 이 기기는 TNT의 약 20킬로톤에 해당하는 에너지로 폭발하여 넓이 250피트(76m)의 사막에 트리니타이트(방사성 유리)의 분화구를 남겼다.충격파는 160km(100마일) 이상 떨어진 곳에서 느껴졌고 버섯구름의 높이는 7.5마일(12.1km)에 달했다.텍사스 엘파소까지 멀리까지 들려 그로브스는 알라모고르도 필드에서 탄약지 폭발에 대한 커버스토리를 발표했다.^[212][213]

프로젝트 앨버타

프로젝트 A로도 알려진 프로젝트 알버타는 폭탄 제조와 배달 작업을 하던 파슨스의 O사단의 기존 그룹을 흡수하면서 1945년 3월 결성되었다.여기에는 램지의 O-2(배달) 그룹, 버치의 O-1(건), 베인브리지의 X-2(개발, 엔지니어링, 테스트) 그룹, 브로드의 O-3(퓨즈 개발)^[214][215] 그룹, 조지 갤러웨이의 O-4(엔지니어링) 그룹이 포함됐다.그것의 역할은 폭탄 전달 노력을 지원하는 것이었다.파슨스는 램지를 그의 과학 기술 부관으로, 아스호르스는 그의 작전 장교와 군사 교대로 프로젝트 알버타의 책임자가 되었다.^[216]프로젝트 알버타는 모두 51명의 육군, 해군, 민간인으로 구성되었다.^[217]프로젝트 알버타의 인력이 행정적으로 배치된 제1차 기술서비스 분대는 페어 드 실바 중령이 지휘했으며,^[218] 티니안에 대한 보안과 주택 서비스를 제공했다.^[219]폭탄 조립팀 두 개, 노리스 브래드베리 사령관과 로저 워너 사령관의 휘하에 있는 뚱뚱한 남자 조립팀, 버치 휘하의 리틀 보이 조립팀 등이 있었다.필립 모리슨은 피트 크루의 단장이었고, 버나드 월드먼과 루이스 알바레스가 항공관측팀을 이끌었으며,^[216][215] 쉘던 디케는 항공기 오드넌스팀을 맡았다.^[219]물리학자인 로버트 세르버와 윌리엄 페니, 그리고 미 육군 대위 제임스 F.의료 전문가인 놀란은 특별 컨설턴트였다.^[220]알버타 프로젝트의 모든 구성원들이 그 임무에 자원했다.^[221]

프로젝트 알버타는 8월 1일까지 리틀 보이를 준비한다는 계획을 진행했고, 그 후 첫 뚱뚱한 남자는 가능한 한 빨리 사용할 수 있도록 준비했다.^[222]한편, 폭발물을 탑재한 Fat Man 버전인 고폭 호박 폭탄을 사용한 일본의 목표물들을 상대로 7월 20일에서 29일 사이에 12개의 전투임무가 연속적으로 비행되었다. 그러나 핵분열 핵은 비행하지 않았다.^[223]프로젝트 알버타의 쉘든 다이크와 밀로 볼스테드는 영국 관찰자 그룹 선장 레너드 체셔가 그랬던 것처럼 이러한 임무들 중 일부를 수행했다.^[224]L-1, L-2, L-5, L-6 등 4개의 리틀 보이 사전 조립품이 시험 낙하물에 사용됐다.^[225][226]리틀 보이 팀은 실탄을 완전히 조립하여 7월 31일에 사용할 준비를 했다.^[227]작전의 최종 준비 항목은 1945년 7월 29일이었다.공격 명령은 7월 25일 토마스 T 장군의 서명으로 칼 스파아츠 장군에게 내려졌다. 핸디, 조지 C 육군장군 이래 미국 육군 참모총장 직무대행이었습니다. 마샬은 해리 S 대통령과 포츠담 회의에 참석했다. 트루먼.^[228]이 명령은 다음 네 가지 목표를 지정했다.히로시마, 고쿠라, 니가타, 나가사키 등은 「8월 3일 이후가 되면 날씨가 허락하는 대로」 공격을 명령했다.^[229]

'뚱뚱한 남자' 부대의 조립은 고폭, 핏, 퓨즈, 발포팀 직원들이 참여하는 복잡한 작업이었다.파슨스는 조립 건물이 과밀해져 사고가 발생하는 것을 막기 위해 언제든 안에서 허용되는 숫자를 제한했다.특정 업무를 수행하기 위해 대기하는 인력은 건물 밖에서 차례를 기다려야 했다.F13으로 알려진 Fat Man의 첫 번째 사전 조립은 7월 31일까지 조립되었고, 다음 날 낙하 테스트로 완성되었다.이는 다음 날 투하된 8월 4일 F18에 이은 것이다.^[230]F31, F32, F33으로 명명된 Fat Man 사전 조립 3세트는 지난 8월 2일 509 복합그룹과 216 육군 공군기지 부대의 B-29에 도착했다.점검 결과 F32의 높은 폭발성 블록은 균열이 심하고 사용불능인 것으로 드러났다.나머지 두 개는 조립되었고, F33은 리허설용으로, F31은 운용용으로 배정되었다.^[231]

파슨스는 무기로서 히로시마 임무를 지휘하고 있었다.모리스 중위와 함께. 제1 오드넌스 대대의 젭슨은 비행 중 에놀라 게이의 폭탄만에 리틀 보이의 파우더 백을 꽂았다.목표물에 접근하여 고도까지 오르기 전에 젭슨은 3개의 안전 플러그를 내부 배터리의 전기 커넥터와 점화 메커니즘 사이에 녹색에서 적색으로 바꾸었다.폭탄은 그때 완전무장을 하고 있었다.젭슨은 회로를 감시했다.^[232]프로젝트 알버타의 네 명의 다른 멤버들은 히로시마 임무를 수행했다.루이스 알바레스, 해롤드 애그뉴, 로렌스 H. 존스턴이 계기비행기 The Great Artiste에 타고 있었다.이들은 폭발력을 측정하기 위해 '방광계' 통을 떨어뜨렸지만, 당시 수율을 계산하는 데는 사용하지 않았다.^[233]버나드 월드먼은 관측 항공기의 카메라 조작자였다.그는 폭발 장면을 녹화하기 위해 6초 분량의 필름을 가진 특수 고속 패스트액스 영화 카메라를 장착했다.불행히도 월드만은 카메라 셔터를 여는 것을 잊었고 필름은 노출되지 않았다.^[234][235]팀의 다른 멤버들은 에놀라 게이가 강제로 그곳에 착륙할 경우를 대비해 이우지마로 날아갔지만, 이것은 필수가 아니었다.^[236]

푸르넬, 파슨스, 폴 티벳, 스파아츠, 커티스 르메이는 히로시마 공격 다음날인 8월 7일 괌에서 만나 다음에 무엇을 해야 할지를 논의했다.파슨스는 알버타 프로젝트가 당초 계획대로 8월 11일까지 '뚱뚱한 남자' 폭탄을 준비하게 될 것이라고 말했지만 티벳은 폭풍으로 인해 비행 상태가 좋지 않다는 기상 보고서를 가리키며 8월 9일까지 읽을 수 있는지 물었다.파슨스는 그렇게 하기로 동의했다.^[237]이 임무를 위해 애슈워스는 제1차 오드넌스 중대의 필립 M. 반스 중위를 B-29 보크스카르에서 보조 오드넌스 대위로 둔 무그노네르였다.월터 굿맨과 로렌스 H. 존스턴이 계기 비행기인 위대한 예술가에 탑승하고 있었다.레너드 체셔와 윌리엄 페니는 관측 비행기 빅 악취에 타고 있었다.^[238]로버트 세르버는 승선하기로 되어 있었지만 낙하산을 잊어버렸기 때문에 항공기 지휘관에게 뒤처졌다.^[239]

건강과 안전

제임스 F 대위 휘하의 로스 알라모스에 의료 프로그램이 설립되었다.미국 육군 의료단의 놀란.^[240][241]당초 민간인을 위한 소규모 5병상 의무실과 군인을 위한 3병상 의무실이 설치됐다.산타페에 있는 육군 브룬스 종합병원에서 더 심각한 사건들이 처리되었지만, 이는 긴 여행으로 인한 시간 손실과 보안 위험으로 인해 곧 만족스럽지 못한 것으로 간주되었다.놀란은 의무실을 통합하고 60병상 규모의 병원으로 확장할 것을 권고했다.54개의 병상이 있는 병원은 1944년에 육군 요원에 의해 개원되었다.1944년 3월에 치과의사가 도착했다.^[242]수의대 장교인 J. 스티븐슨 대위는 이미 경비견들을 돌보는 임무를 부여받은 상태였다.^[240]

의학 연구를 위한 실험실 시설은 제한되어 있었지만, 방사선의 효과, 특히 플루토늄과 베릴륨 등 금속의 흡수 및 독성 효과에 대한 일부 연구가 주로 사고의 결과로 행해졌다.^[243]보건 그룹은 1945년 초에 실험실 근로자들을 대상으로 소변 검사를 실시하기 시작했고, 이 중 많은 수가 위험한 수준의 플루토늄을 발견했다.^[244]워터보일러에서의 작업 또한 때때로 노동자들을 위험한 핵분열 생성물에 노출시켰다.^[245]로스 알라모스에서는 1943년 개장과 1946년 9월 사이에 24건의 사망 사고가 있었다.대부분 건설 노동자들이 관여했다.해리 다글리언과 루이 슬라틴을 포함한 4명의 과학자들이 악마 중심부와 관련된 위중 사고로 사망했다.^[246]

보안

1945년 3월 10일, 일본 열기구 한 대가 송전선을 들이받았고, 이로 인한 전력 급증으로 인해 핸포드 부지에 있는 맨해튼 프로젝트의 원자로가 일시적으로 정지되었다.^[247]이것은 로스 알라모스에서 이 사이트가 공격을 받을지도 모른다는 큰 우려를 불러일으켰다.어느 날 밤 하늘에서 이상한 불빛을 응시하고 있는 모든 사람들을 발견했다.오펜하이머는 나중에 이것이 "과학자들 조차도 제안과 히스테리의 오류에 대한 증거가 되지 못한다"^[248]는 것을 증명했다고 회상했다.

이렇게 많은 사람들이 연루되어 있는 상황에서 보안은 어려운 일이었다.맨해튼 프로젝트의 보안 문제를 처리하기 위해 특별 반정보단 분대가 구성되었다.^[249]1943년이 되자 소련이 이 프로젝트에 침투하려고 시도하고 있는 것이 분명해졌다.^[250]가장 성공한 소련 스파이는 영국선교단의 클라우스 푸흐스였다.^[251]1950년 그의 첩보활동 폭로로 미국은 영국과 캐나다와의 핵협력에 타격을 입었다.^[252]그 후 다른 스파이 사례가 적발되어 해리 골드, 데이비드 그린글라스, 에델과 줄리어스 로젠버그가 체포되었다.^[253]테오도르 홀과 같은 다른 스파이들은 수십 년 동안 알려지지 않았다.^[254]

전후

1945년 8월 14일 전쟁이 끝난 후 오펜하이머는 그로브스에게 로스 알라모스 연구소 소장직에서 사임할 뜻을 알렸으나 적당한 대체품이 나올 때까지 남아 있기로 합의했다.그로브스는 이 프로젝트에서 탄탄한 학력과 높은 지위를 모두 갖춘 사람을 원했다.오펜하이머는 노리스 브래드베리를 추천했다.이것은 해군 장교로서 브래드베리가 군인이자 과학자라는 사실을 좋아했던 그로브스에게 호감이 가는 일이었다.브래드베리는 6개월간의 시험삼아 그 제안을 받아들였다.그로브스는 9월 18일 사단장회의에서 이 같은 사실을 발표했다.^[255]파슨스는 브래드베리를 해군에서 빨리 제대시키도록 주선했는데,^[256] 브래드베리는 전시 복무에 대한 공로로 레지옹 훈장을 수여했다.^[257]하지만 그는 해군 예비역에 남았고, 결국 1961년에 함장 계급으로 은퇴했다.^[258]1945년 10월 16일 로스 알라모스에서 그로브스가 연구소에 육군-해군 'E'상을 수여하고 오펜하이머에게 감사장을 수여하는 행사가 있었다.브래드베리는 그 다음날 그 실험실의 두 번째 원장이 되었다.^[259][260]

브래드베리의 감독직 첫 달은 특히 노력했다.그는 1946년의 원자력법이 의회에서 빨리 통과되고 전시 맨해튼 프로젝트가 새로운 상설기구로 대체되기를 바랐었다.이것은 곧 6개월 이상이 걸릴 것이라는 것이 분명해졌다.대통령 해리 S.트루먼은 1946년 8월 1일까지 원자력 위원회를 법으로 제정하는 행위에 서명하지 않았으며, 1947년 1월 1일이 되어서야 활동하게 되었다.그동안 그로브스의 법적 행동 권한은 제한적이었다.^[261]

로스 알라모스의 대부분의 과학자들은 그들의 연구소와 대학으로 돌아가기를 열망했고 1946년 2월까지 전시 사단장은 모두 떠났지만 재능 있는 핵심이 남아 있었다.다롤 프로판은 로버트 바허의 G사단장이 되었고, 지금은 M사단이라고 개명했다.에릭 제트는 화학 및 메탈러지를, 존 H. 맨리는 물리학, 조지 플래섹은 이론, 맥스 로이는 폭발물, 로저 와그너는 오드넌스를 담당하게 되었다.^[259]Z사단은 1945년 7월 시험, 재고 쌓기, 폭탄 조립 활동을 통제하기 위해 창설되었다.1945년 10월 17일 MIT로 복귀할 때까지 지도자인 제롤드 R. 자차리아스의 이름을 따 이름이 지어졌으며, 로저 S. 워너(Roger S. Warner)의 뒤를 이었다.1947년 2월에 이은 Z-4(기계공학)그룹을 제외한 1946년 3월부터 7월 사이에 산디아 기지로 이동했다.^[262]

로스앨러모스 연구소의 인력은 전시 정점 3,000여 명에서 1,000여 명으로 급감했지만, 여전히 많은 사람들이 표준 이하의 임시 전시 숙소에서 생활하고 있었다.^[261]줄어든 인원에도 불구하고 브래드버리는 태평양에서의 핵실험인 작전 크로스를 지원해야 했다.^[263]랄프 A. 소여는 B 디비전의 마샬 할로웨이, Z 디비전의 로저 워너와 함께 부감독으로 기술이사로 임명되었다.로스 알라모스 연구소 직원, USS 컴벌랜드 사운드와 알베말레에 두 척의 배가 배정되었다.교차로 운영은 로스앨러모스 연구소가 100만 달러 이상을 들여 9개월간 150명(직원의 약 8분의 1)의 인력을 투입했다.^[264]미국은 1946년 중반에 겨우 10개의 원자폭탄만 가지고 있었기 때문에 비축량의 약 5분의 1이 소모되었다.^[265]

로스 알라모스 연구소는 1947년 1월 로스 알라모스 과학 연구소가 되었다.^[266]1943년 협상한 캘리포니아 대학과의 계약으로 대학은 적대행위 종료 후 3개월 후에 이를 종료할 수 있게 되었고, 통지가 되었다.캘리포니아 주 외곽에서 대학이 실험실을 운영하는 것에 대한 우려가 있었다.이 대학은 통고를 철회하도록 설득되었고, 운영 계약은 1948년 7월까지 연장되었다.^[267][268]브래드베리는 1970년까지 감독으로 남을 것이다.^[269]Y프로젝트의 총비용은 1946년 말까지 5788만 달러(2020년 7억7000만 달러와 동일)이었다.^[65]

메모들

참조