После того как Ферми с сотрудниками показали, что в природном уране можно поддерживать цепную реакцию деления, в Хэнфорде (Вашингтон) на уран-графитовых реакторах большего масштаба начали производство . Хэнфорд был вторым объектом Манхэттенского проекта. Со временем там был наработан плутоний в количестве, достаточном для трех бомб, – одна была испытана во взрыве Тринити, вторая разрушила Нагасаки, а третья так и не была использована. Одновременно в г.Клинтон (позднее – Ок-Ридж, Теннесси) выделяли уран-235 из урана-238 для бомбы, которая разрушит Хиросиму. На этом третьем секретном объекте также был реактор по производству плутония. Лос-Аламос стал четвертым объектом, на котором проводились работы по Манхэттенскому проекту. В октябре 1942 года по предложению генерала Гроувса Дж. Роберт Оппенгеймер был назначен директором проекта Y в Лос-Аламосе, где должны были конструироваться и создаваться первые в мире атомные бомбы с использованием материала, поставляемого из Клинтона и Хэнфорда.
После того как твэлы, облученные в реакторе нейтронами, растворили в водном растворе главным образом азотной кислоты, выделенный шлам нитрата стали поставлять в Лос-Аламос, где его переводили в хлорид или фторид плутония. Затем соединения восстанавливали с получением металлического плутония, свойства которого предстояло изучить и исследовать. Тед Магель и Ник Даллас впервые решили проблему восстановления плутония в количествах, больших нескольких микрограммов. Они получили металлический плутоний в графитовой центрифуге.
В то же время для получения большего количества плутония Дик Бейкер приспособил методику восстановления в “бомбе”, разработанную для урана в университете шт. Айова. Он осуществил восстановление галогенида плутония с получением металла в металлотермической реакции типа PuF4+2Ca→Pu+2CaF2. Реакция протекала внутри герметичного стального контейнера с огнеупорной облицовкой в атмосфере инертного газа при высоких температурах. Именно поэтому данную методику назвали методикой восстановления в бомбе. Металлический плутоний представлял собой бесценный продукт. В письме к генералу Гроувсу Оппенгеймер отметил, что к концу августа 1944 года “мы получили 51 грамм этого вещества. Вещество использовали примерно в 2 500 различных экспериментах. Общая потеря в расчете на эксперимент составила около 1%”. После каждого эксперимента плутоний подвергался рециклированию. По словам Оппенгеймера, “потери материала (~1% на эксперимент) многократно окупятся за счет эффективности промышленных партий, когда они станут реальностью”.
Сначала работы в Лос-Аламосе были сконцентрированы на разработке бомбы, основанной на принципе сближения, для которой требовался плутоний высокой чистоты. Но в июле 1944 года было обнаружено, что производимый в хэнфордском реакторе плутоний содержит не только изотоп 239, но и изотоп 240 в количествах, которые могут создать проблему. Более тяжелый изотоп может самопроизвольно делиться и производить нейтроны, которые приведут к преждевременному срабатыванию бомбы. Поэтому от конструкции плутониевой бомбы, основанной на принципе сближения, немедленно отказались и переключились на конструкцию, основанную на принципе имплозии. Как это ни парадоксально, в ходе новой работы не только не были ужесточены требования к содержанию примесей, но, напротив, от металлургов потребовали добавить “примесь” в количестве нескольких атомных процентов галлия для стабилизации кубической фазы плутония, которую можно было бы легко штамповать в окончательной форме для бомб, взорванных в опыте Тринити и в Нагасаки.
К июлю 1945 года химики и металлурги Лос-Аламоса разгадали достаточно много тайн, связанных с плутонием, чтобы изготовить из него полушария и быть уверенными, что заряд из плутония сохранит целостность в течение нескольких недель до использования атомной бомбы. И все же то, что ученые решили испытать плутониевую бомбу и, следовательно, использовать почти половину имеющегося в то время материала, свидетельствует об их достаточно большой неуверенности в том, что бомба сработает как нужно.
Испытание на полигоне Тринити 16 июля 1945 года было вполне успешным. А 9 августа 1945 года плутониевая бомба разрушила Нагасаки.
Назад, в .