由此可见,德国当时真是伤透了犹太科学家的心。
罗斯福不懂物理,他理解不了怎么可能存在那么恐怖的“新型超威力炸弹”。
而且当时也没有什么先例,德国的计划也只是捕风捉影,没有实质进展。
因此,他很纠结。
不过,罗斯福在详细咨询了军方和科学家团体后,最终还是同意了爱因斯坦的建议。
但是他为了稳妥,刚开始只是成立一个“铀顾问委员会”来主抓这件工作,进行前期调研。
然而,随着调研的深入和对德国行为的监控,比如德国突然宣布捷克斯洛伐克境内的铀矿禁止交易。
美国越来越意识到原子弹的重要性。
于是在1940年6月,铀顾问委员会升级,被划入国防部重点科研项目。
但哪怕到了这个时候,美国的投入依然很小,罗斯福只批准了几十万美元用于前期的基础实验。
这笔钱甚至只够费米和西拉德购买铀和石墨的。
而且整个计划也没有什么强力的机构系统负责,比较佛系。
就在这时,英国主动找上门来。
“原子弹的威力非常恐怖!德国距离成功只有一步之遥了!世界马上就要毁灭了!”
“我们一起合作吧!”
美国在看完了英国提供的研究资料后,认识到研发原子弹的消耗远远比想象中大无数倍。
于是,美国开始动真格了。
1942年6月,罗斯福正式批准原子弹计划,并且大手一挥,拨下了4亿美元的财政支持。
英国科学家听到这个消息后,羡慕的眼泪都流出来了。
因为英国从开始研究到和美国计划合并,三年时间只凑出来50万英镑.
美国的财大气粗可见一斑。
这时候,原子弹计划由军方全权负责,并且被命名为“代用材料发展实验室”。
美国陆军军事工程部的马歇尔上校担任负责人。
然而,马歇尔这个人循规蹈矩,脾气又很臭,导致那帮科学大佬们根本不鸟他。
项目进展得非常缓慢。
没办法,事情没成功时,科学家都是爷,只能哄着。
1942年9月,美国国防部命令格罗夫斯上校代替马歇尔,并且在他赴任前,提拔其为准将。
格罗夫斯这个人确实牛逼,他在上任后48小时之内,就把原子弹计划的优先级成功升级到了最高级。
这意味着,一切资源都要向原子弹倾斜。
如果要征用公民的地,只需出示一张纸,对方立刻就得搬走。
什么美式民主也不好使了。
接着,格罗夫斯亲自找到奥本海默,希望对方能负责原子弹的研发部分。
“科学方面的事情,我一概不管。”
这句话打动了奥本海默。
有了这句话,奥本海默才能管理好那些桀骜不驯的科学大佬们。
于是,美国的原子弹计划有了两个领导,一个是行政领导格罗夫斯,一个是科研领导奥本海默。
最后,格罗夫斯嫌弃原本的“代用材料发展实验室”代号不好听。
当时军方的指挥总部就位于曼哈顿区,于是,他便随口取了个“曼哈顿计划”。
“嗯,朗朗上口,很好听!”
在格罗夫斯的大刀阔斧改革和对科学家的最高尊重下,曼哈顿计划的进展堪称神速。
第698章 揭秘曼哈顿计划!铀分离工厂!核反应堆!设计和制造实验室!
曼哈顿计划之所以能那么快成功,并不是因为没有遇到什么研发困难。
相反,奥本海默等人遇到了很多技术性方面的难题。
但是这些问题在美国政府疯狂砸钱,从4亿美元追加到20亿美元的情况下,就变得不难了。
“钱能解决的问题都不是问题!”
“有任何想法立刻去试!”
科学家如果拥有无限的资源,确实能爆发出可怕的力量。
从一张图就能看出曼哈顿计划的复杂和庞大。
1942年9月,格罗夫斯上任之后,首先在美国田纳西州橡树岭购买了第一块土地⑤。
这里建成了曼哈顿计划的核心工厂之一:铀235分离工厂。
对于武器级铀而言,其纯度必须达到90%以上,否则无法进行链式反应。
而天然存在的铀元素,其中铀235的丰度只有0.7%。
从0.7%到90%,这是何等恐怖的提纯倍率!
当时,科学家们一共提出了三种分离提纯方法。
第一种是路易斯的学生尤里提出的“气体扩散法”:
首先将铀单质(包含三种同位素)变成氟化铀气体,然后让这些气体钻过有很多细孔的板子。
根据热力学知识,当氟化铀气体通过细孔时,较轻的铀235分子的扩散速度比较重的铀238要快一点。
因此,气孔板一侧的铀235含量就会提高。
按照这种方法,让这些气体分子连续通过5000道板子,铀235的纯度就能大大提高了。
这种方法效率很高,一次性可以同时分离很多铀。
但缺点也很明显,铀235的纯度很难达到90%,因为气体的扩散是杂乱无章的,总会混杂铀234/238。
第二种是劳伦斯提出的“电磁分离法”:
该方法原理很简单,那就是将铀单质置于回旋加速器之中。
由于铀235的质量和铀234/238有细微的区别,因此,三种同位素的旋转半径不同。
通过控制电磁场就能单独分离出铀235原子,并将其从加速器中引导出来。
这种方法的优点就是铀235的纯度很高很高,甚至能达到95%以上。
但是缺点也很明显,那就是效率实在太低了。
因为回旋加速器一次性不能添加太多材料,否则很容易出问题。
这时,聪明的你肯定想到了:
“那把两种方法结合起来啊。”
没错,当时的科学家发现这点后,首先用气体分离法进行“粗浓缩”,然后把粗浓缩后的铀再利用电磁分离法进行“细浓缩”。
如此一来,不仅铀分离的效率提高了,铀235的纯度也大幅提高,满足原子弹的要求。
第三种是艾贝尔森提出的热扩散法。(原理和气体扩散法类似,只不过改成热驱动)
当时,由于不知道哪一种方法好,美国政府当即拍板:
“三种方法同时进行!”
这三种方法,每一种都需要建造单独的工厂,配备庞大的机器设备,而且耗资巨大。(见图)
美国的财力和决心可见一斑。
于是,橡树岭铀分离工厂就变成了一座超级庞大的工厂群,常规工人数量就超过8万人。
它也是曼哈顿计划投资最多的部分。
很快,随着不断试错,最终热扩散法被淘汰。
铀分离工厂决定采用气体扩散和电磁分离混合法。
而这两种方法,每一个都是超级耗电大户,两者一起占据美国同年总用电量的1/6。
曼哈顿计划的三年时间内,橡树岭铀分离工厂一共消耗了几千吨铀矿石,最终只分离出70多公斤的铀235。
原料问题搞定后,另一个问题迫在眉睫。
“要如何用铀实现可控核裂变呢?”
原子弹本身虽然是不可控核裂变,但是研究它却需要进行可控的实验。
而铀235又如此珍贵,一点不能浪费。
这时候,费米临危受命。
他负责在芝加哥大学建造核反应堆③。
顺便提一下,格罗夫斯非常尊敬这些科学家,甚至允许他们在自己的学校工作。
因此你会发现,格罗夫斯领导的行政总部在东海岸的曼哈顿①,奥本海默领导的科学总部却在西海岸的伯克利②。
而费米领导的核反应堆又在中部的芝加哥。
三地交流起来很不方便,但是格罗夫斯依然同意了。
而这一切,只因为奥本海默的一句话:
“我们更喜欢在学校的氛围。”
费米在芝加哥大学率领包括西拉德在内的几十名顶级科学家,开始了可控核反应堆的建造。
而康普顿则负责项目的监管,对外宣称这个项目就是普通的科研项目。
当时,康普顿在得知费米想直接在芝加哥大学内部建造核反应堆时,尿都吓出来了。
“费老弟,万一控制不住,整个芝加哥都会灰飞烟灭。”
然而,费米只是霸气地说道:
“我不会让它发生的。”
核反应堆的建造也不是一帆风顺的。
要进行可控的核链式反应,那就必须能控制中子的速度。
还记得费米之前发现:水中的氢可以减慢中子速度吗?
费米认为如果用重水,效果可能会更好。
大佬提出要求了,美国政府当即斥资2600万美元,在加拿大境内建造重水生产工厂⑦。
然而,费米用重水试验后,发现效果并没有想象中那么好。