This new phenomenon would also lead to the construction of bombs, and it is conceivable — though much less certain — that extremely powerful bombs of a new type may thus be constructed.

Einstein & Szilárd

Fra tankespin til kædereaktion

Det viste sig forholdsvist hurtigt, at de $6000 som Roosevelt havde bemidlet, ikke rigtigt strakte til udviklingen af et atomvåben. Den såkaldte Advisory Committee on Uranium skulle godt nok heller ikke fremstille selve bomben, men bare lægge grunden for et eventuelt udviklingsarbejde, men alligevel.

Urankomiteen hygger sig i Bohemian Grove – herefter gik det løs!

Problemet var, at det fissile uranisotop 235 udgør under 1% af den uran man graver op af jorden. Beregninger havde vist, at de 0,72% U-235 langt fra rakte til en kædereaktion. Hvis en bombe skulle fremstilles, så skulle man altså opfinde en metode der kunne udskille det fissile isotop fra den naturlige Uran. Det resulterede materiale ville have en langt højere procentdel af U-235 og derfor kaldes det beriget uran (enriched uranium). Materialet der udskilles i processen er næsten udelukkende uran-238 og kaldes forarmet uran (depleted uranium).

Gruppen kom også frem til en anden løsning. I december 1940 havde et hold amerikanske forskere under ledelse af kemikeren Glenn T. Seaborg fremstillet et nyt grundstof, som de navngav Plutonium. Stoffet indeholdt et isotop (Plutonium-239) der havde samme ønskede egenskaber som uran-235 – navnlig at det kunne bruges i et atomvåben.

Atomalkymisten Glenn Seaborg spiller sprød foran det periodiske system

Plutonium var syntetiseret ved at bombarderer uran-238 med deuteriumatomer, hvorved neutroner absorberes og danner uran-239. Dette isotop har en henfaldstid på omkring tyve minutter, hvorefter man står med neptunium-239, der slutteligt henfalder til plutonium-239 efter et par dage. Grundlæggende er uran-238 ligeglad med hvorfra neutronerne kommer, så med lidt snedighed kan man derfor fremstille den ønskede plutonium-239, ved at anvende naturlig uran i en fissionsreaktor. I stedet for neutroner fra deuterium, vil fission i de 0,7% u-235 danne grundlag for processen.

Der var altså tilsyneladende to veje til en fissionsbaseret bombe. Enten berigede man naturlig uran til procentdelen af u-235 nåede det ønskede niveau, eller man måtte selv fremstille plutonium-239 i en fissionsreaktor. Da begge processor var uafprøvede, var gruppens konklusion derfor, at der skulle findes tilstrækkelige mængder uran uanset hvad.

60” Cyclotronen på University of California, hvor Seaborg syntetiserede Plutonium

Samtidig med amerikanernes første spæde undersøgelse af fissionsbaserede våben, havde Storbritannien en tilsvarende komite kørende: The MAUD Committee. I februar 1940 havde de to tyske fysikere Otto Frisch og Rudolf Peierls skrevet et memorandum om deres arbejde med uran på universitetet i Birmingham. Papiret faldt i hænderne på Committee on the Scientific Survey of Air Defence, der var landets ledende videnskabelige våbengruppe, dette ledte umiddelbart til MAUD.

Grundet Frisch og Peierls tyske statsborgerskab, var de officielt klassificerede som ”enemy aliens” og kunne ikke optages i MAUD komiteen. Amerikanerne havde dog ikke så mange kvaler og begge udførte senere betydeligt arbejde i Los Alamos under Manhattan Projektet.

Resultatet af deres undersøgelse viste sig at ligge tæt op den amerikanske, idet også briterne anså isotopadskillelse for centralt for udviklingen af et atomvåben. Deres rapport adskilte sig dog fra amerikanernes på to væsentlige punkter. Sekundært affejede de ideen om plutonium som upraktisk, men primært argumenterede de for muligheden af, at fremstille en uran-235 baseret atombombe hurtigt nok, til at indflydelse på krigens udfald – en tidshorisont amerikanerne, der endnu ikke var i krig, ikke havde beskæftiget sig nærmere med.

Otto Frisch under mere afslappede forhold i studiet hos KRS radiostationen i Los Alamos 1943

Storbritannien var klar over, at de med en krig i Europa ikke havde økonomisk mulighed, for at kaste sig over et udviklingsarbejde af den krævede størrelse. MAUD komiteen havde dog affødt to rapporter, som de i august 1941 afleverede til den amerikanske regering: ‘Use of Uranium for a Bomb‘ og ‘Use of Uranium as a Source of Power‘. Rapporterne kom sammen med et forslag om et fælles udviklingssamarbejde.

7. december 1941 angreb japanerne som bekendt den amerikanske flådebase ved Pearl Harbor og bragte USA ind i anden verdenskrig. Agenturet der indtil videre havde drevet urankomiteens arbejde (Office of Scientific Research and Development (OSRD)), fik på dette tidspunkt nærmest uindskrænkede midler at råde over. Deres opgave var ikke specifikt relateret til atomvåben, men til udvikling og forbedring af krigsmateriel i almindelighed. Krigserklæringen fik dog OSRD til at kaste en enorm mængde af ressourcer i retning af uranarbejdet, som de nu navngav the S-1 Project.

Hvor urankomiteen havde været en forskningsgruppe med et forholdsvist bredt mål, var S-1 Project stilet direkte på udviklingen af en atombombe. OSRD oprettede laboratoriet University of Chicago Metallurgical Laboratory. Et skalkeskjul for et forskningscenter, der skulle udvikle en primitiv reaktor, hvor fissionsprocesser kunne studeres og uran omdannes til plutonium. For yderligere at accelererer beregningerne omkring fissile kædereaktioner indkaldte de fysikeren J. Robert Oppenheimer.

Manhattan projektet var startet i alt andet end navn.

Did somebody order a nuclear weapon?