于是，他再次提出：用石墨试试。
对此，美国政府毫无怨言，之前的重水工厂就当打水漂了。
石墨这东西就不那么珍贵了，私营大企业敞开供应。
很快，研究终于取得突破！（核反应堆不能描述太多细节哈）
1942年12月2日下午3点25分。
当中子计数器发出一声轻微的震颤声，人类历史上第一台可控核反应堆诞生了！
这台核反应堆由4万个石墨块包裹着1万9千片铀材料构成，连防护系统都没有，费米等人完全是冒着生命危险。
它最初的输出功率只有0.5瓦特，甚至连一个灯泡都点不起来。
但是它却代表着人类正式开启了原子能时代，迈入新的历史阶段！
这台反应堆后来被称为“芝加哥一号堆（Chicago Pile-1）”，简称为“CP-1”。
费米团队的成功，鼓舞了曼哈顿计划的所有科学家。
这时候，格罗夫斯找到奥本海默，真诚地说道：
“现在铀材料有了，核反应堆的原理也搞定了，可以开始设计和制造原子弹了。”
“但是这些工作总不能在大学内部进行吧。”
奥本海默想想也对，确实需要建造一个专门的实验室来研究。
1943年3月，美国新墨西哥州的一片沙漠中，洛斯阿拉莫斯实验室正式建成④。
格罗夫斯亲自到场坐镇，带领3000名全副武装的士兵保护实验室的安全。
洛斯阿拉莫斯实验室的保密性要求极高。
整个实验室位于山谷之中，与世隔绝，只有一条小路能够进出。
每个工厂和居住区都有代号，往来的任何邮件都要受到严格审查。
实验室内的每一个研究人员的祖上三代都被查了个底朝天。
哪怕是在此工作的普通工人，也要经过严格的筛选。
每个人只能了解自己职责范围内的一点事情，不知道自己到底在干什么，工作有什么意义。
有位工人曾回忆道：
“我的工作就是打开阀门。”
“当数字从0移动到100时，就要打开一次；当数字从100又回到0时，再打开另一个阀门。”
“一整天就过去了。”
“第二天继续如此。”
而且任何人不允许提问或者异议，否则直接被带走隔离审查。
格罗夫斯把这种严格的要求同样带到了橡树岭铀分离工厂。
比如气体扩散分离装置中，有一个关键器件叫滤镜。
当时有一大批女工专门负责加工滤镜的原材料。
奇怪的是，这些女工每个人一旦来了例假，就必须立即上报，绝对不能隐瞒。
例假期间的女工会被安排到另外的小组去工作，等结束后再回来。
女工们虽然很好奇，但没有谁敢问为什么，只能老老实实照做。
原来，女性在例假期间，排汗量会增多，所以手中的汗珠容易污染滤镜原材料，导致纯度不够。
这就是曼哈顿计划的保密性和严格性。
真实历史上，一共只有12个人了解曼哈顿计划的全貌。
甚至于连后来新上任的杜鲁门总统都不知道这个计划具体干什么。
加州大学校长看见奥本海默去了那里，还以为对方在研究“死光”武器呢。
总之，铀分离工厂、芝加哥一号堆等这些都是前置工作。
最终的目的就是要在洛斯阿拉莫斯实验室设计和制造原子弹。
奥本海默成为实验室主任。
CP-1也从芝加哥转移到实验室，并且被重新改进优化为CP-2，满足实验所需。
刚开始，奥本海默信心十足，霸气地说道：
“我只需要6名物理学家和100多名技术工程师，就能造出原子弹。”
然而，原子弹的难度还是超越了他的想象。
很快，研究团队就超过了1000人，当时美国几乎所有物理学家都参与进来了。
实验室中最重要最核心的就是理论部，费曼、费米、玻尔、泰勒、冯诺依曼等大佬都在这里。
该部门负责研究和计算原子弹的爆炸原理，部门主任为37岁的贝特。
贝特是索末菲的博士生，因为犹太血统被迫从德国逃到美国。
他在量子力学、核物理、粒子物理、天体物理领域都有突破性贡献，获得1967年的物理诺奖。（非常牛逼的一个人，但是他的牛逼不好写，过于专业）
理论部的第一项任务，就是计算铀235的临界质量。
所谓的临界质量，就是指能维持链式反应所需的最小裂变材料的质量。
因为如果铀的质量很小，意味着体积也很小，那么中子就很容易穿透材料，跑到外面去，导致裂变停止。
因此，原子弹内的铀材料质量必须超过临界质量。
此外，铀材料的形状、纯度等性质，都会影响临界质量的数值。
而要想做成原子弹，铀材料肯定会经过各种结构设计，因此临界质量也会发生轻微的变化。
所以，理论部的物理学家们就计算了一种最简单的情况：完美球形铀材料。
海森堡当时凭借自己一己之力算错了。
但是理论部有十几位超级大佬，几十位大佬，算错的可能性为零。
最后得出结果为50公斤。
就算因为最后的结构设计不同，导致临界质量变化，也不过是增减几公斤而已。
看到这个结果，奥本海默等人顿时心凉了半截。
根据橡树岭铀分离工厂传来的数据，三年之内，他们只能提纯70多公斤的铀235。
换言之，铀材料只够制造出一枚原子弹！
那还怎么试爆呢？
不试又怎么能确定理论和设计正确呢？
万一投了一个哑弹，那估计会被樱族给笑死。
就在众人一筹莫展、焦头烂额之际，西博格（不是西拉德哈）忽然想到自己曾创造的94号元素钚。
“钚239同样能发生核裂变。”
“为何不用它试试？”
众人大喜。
经过计算，钚239的临界质量只有区区5公斤。
而且制造钚239的工艺很成熟，所用的原材料正是之前铀分离工厂不需要的铀238。
中子照射铀238即可得到钚239。
很快，西博格按照费米的经验，带领团队制造出钚反应堆，验证了钚链式反应的机理。
接着，美国政府大笔一挥，耗资3.9亿美元，在华盛顿州汉福特城又建造了一个钚239制造工厂⑥。
顺便提一下，后来橡树岭铀分离工厂也开始提纯钚239。
根据汉福特城工厂的进度反馈，钚239的量足够制造出2枚原子弹的。
至此，奥本海默等人终于放下心来。
紧接着，理论部要攻克第二项任务，也是最关键的任务：
“原子弹的结构到底怎么设计？”
如果不考虑任何因素，左手拿一块30公斤的铀235，右手也拿一块30公斤的铀235。
双手只要一合并，核链式反应就启动了。（因为空气中也存在游离中子，可能引发核反应。）
这种方式估计是恐怖分子最爱。
但是要想制造成原子弹这种可控的武器，那么要考虑的东西就复杂了。
随着大佬们的深入研究和计算，这时，出现了两种截然不同的设计方法。
奥本海默思考后，大手一挥：
“理论部划分为两个小组，同时研究这两种设计原理！”
第699章 枪式！内爆式！核弹小型化！【瘦子】【胖子】【小男孩】！
原子弹的基本原理很简单。
只要铀235的质量超过临界质量，“点火”中子源释放中子，就能启动链式反应。
基于这个原理，洛斯阿拉莫斯实验室理论部的诸多大佬们，很快就想到了一种简单结构。
这种结构被命名为【枪式】，属于简单粗暴的物理拼装。
枪式原子弹一般是细长圆柱形，整体结构和炮弹很类似。
枪式的核心原理是：
“通过高能炸药产生的冲击波，将两块亚临界质量的核材料在毫秒级时间内拼接在一起。”
“然后在合并的一瞬间，启动点火中子源，释放中子，发生链式反应。”
在枪式原子弹中，两块核材料被分别置于钢管的两端，后端核材料的后面装有高能炸药。
起爆后，冲击波使后端核材料以300m/s的速度撞击到前段核材料，从而引爆。
这种方式很像寻常枪械中火药的推动过程，所以被命名为“枪式”，也称为“子弹法”。
这种方式的优点就是结构非常简单，技术门槛很低，甚至不需要复杂的核试验就能制造。
然而，枪式原子弹的缺点也很明显。
第一，威力有上限。
前后两端的核材料的质量必须低于临界质量。
也就是说，原子弹中核材料的总质量最多是临界质量的2倍，上限被锁死。