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Programa de pesquisa e desenvolvimento de armas nucleares Da Wikipédia, a enciclopédia livre
Projeto Manhattan foi um programa de pesquisa e desenvolvimento que produziu as primeiras bombas atômicas durante a Segunda Guerra Mundial. Foi liderado pelos Estados Unidos, com o apoio do Reino Unido e Canadá. De 1940 a 1946, o projeto esteve sob a direção do major-general Leslie Groves do Corpo de Engenharia do Exército dos Estados Unidos. O componente do exército do projeto foi designado como Distrito Manhattan, sendo que posteriormente o termo "Manhattan" gradualmente substituiu o codinome oficial ("Desenvolvimento de materiais substitutos"). Ao longo do caminho, o programa absorveu o seu homólogo britânico, o Tube Alloys. O Projeto Manhattan começou modestamente em 1939, mas cresceu e empregou quase 130 mil pessoas e custou cerca de dois bilhões de dólares (o equivalente a cerca de 26 bilhões de dólares em 2013[1]). Mais de 90% do custo foi para a construção de fábricas e produção de materiais físseis, com menos de 10% para o desenvolvimento e produção das armas. A pesquisa e produção ocorreu em mais de 30 locais nos Estados Unidos, Reino Unido e Canadá.
| Projeto Manhattan | |
|---|---|
 O primeiro teste nuclear Trinity em 16 de julho de 1945. | |
| País |  Estados Unidos Reino Unido Canadá |
| Aniversários | 13 de agosto de 1942 |
| Extinção | 15 de agosto de 1947 |
| História | |
| Guerras/batalhas | |
| Insígnias | |
| Foi adotado em 1945 para o Distrito Manhattan |  |
| Emblema do Projeto Manhattan (não oficial) |  |
| Comando | |
| Comandante | James C. Marshall Kenneth Nichols |
| Sede | |
| Guarnição | Oak Ridge, Tennessee |
Dois tipos de bomba atômica foram desenvolvidos durante a guerra. Um tipo relativamente simples de arma de fissão, a Little Boy, foi feito utilizando urânio-235, um isótopo que representa apenas 0,7% do urânio natural. Uma vez que é quimicamente idêntico ao isótopo mais comum, o urânio-238, e tem quase a mesma massa, o urânio-235 revelou-se difícil de separar do urânio-238. Três métodos foram utilizados para o enriquecimento do urânio: eletromagnético, gasoso e térmico. A maior parte deste trabalho foi realizado em Oak Ridge, Tennessee.
Em paralelo com o trabalho com urânio, também houve um esforço para produzir plutônio. Reatores foram construídos em Oak Ridge e Hanford, Washington, onde o urânio foi irradiado e transmutado em plutônio, que então foi separado quimicamente do urânio. O projeto, no entanto, se provou impraticável para ser usado com plutônio. A arma do tipo de implosão Fat Man foi desenvolvida em um esforço de construção e pesquisa no Laboratório Nacional de Los Alamos, no Novo México.
O programa também estava encarregado de colher informações sobre o projeto de energia nuclear da Alemanha Nazista. Através da Operação Alsos, as equipes que compunham o Projeto Manhattan serviram na Europa, às vezes atrás das linhas inimigas, onde elas reuniram materiais nucleares e documentos junto a cientistas alemães.
O primeiro dispositivo nuclear a ser detonado foi uma bomba de implosão no teste Trinity, realizado no Campo de Teste de Mísseis de White Sands, no Novo México, em 16 de julho de 1945. Little Boy e Fat Man foram utilizadas nos bombardeios atômicos de Hiroshima e Nagasaki, respectivamente. Nos anos pós-guerra, o Projeto Manhattan realizou testes de armas no Atol de Bikini, como parte da Operação Crossroads, desenvolveu novas armas, promoveu o desenvolvimento da rede de laboratórios nacionais, apoiou a pesquisa médica em radiologia e lançou as bases de uma marinha de propulsão nuclear, que manteve o controle sobre a pesquisa e a produção das armas atômicas norte-americanas, até a formação da Comissão de Energia Atômica em janeiro de 1947. O Projeto Manhattan foi operado sob uma cobertura de segurança rígida, mas os espiões atômicos soviéticos, ainda assim, conseguiram penetrar no programa e colher informações.
Em agosto de 1939, os proeminentes físicos Leó Szilárd e Eugene Paul Wigner escreveram a Carta Einstein-Szilárd, que alertou para o potencial de desenvolvimento de "um novo tipo de bombas extremamente poderosas". A carta pedia que os Estados Unidos tomassem medidas para adquirir estoques de minério de urânio e acelerar a pesquisa de Enrico Fermi e outros sobre a reação nuclear em cadeia. A carta estava assinada por Albert Einstein e foi entregue ao presidente Franklin D. Roosevelt. Roosevelt convidou Lyman James Briggs do Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia para chefiar o Comitê Consultivo do Urânio, que investigaria as questões levantadas pela carta. Briggs realizou uma reunião em 21 de outubro de 1939, que contou com a presença de Szilárd, Wigner e Edward Teller. O comitê relatou a Roosevelt, em novembro, que o urânio "seria uma possível fonte de bombas com um poder destrutivo muito maior do que qualquer coisa hoje conhecida".[2]
Briggs propôs que o National Defense Research Committee (NDRC) gastasse 167 mil dólares em pesquisas sobre o urânio, especialmente o isótopo urânio-235 e o então recém-descoberto plutônio.[3] Em 28 de junho de 1941, Roosevelt assinou a Ordem Executiva 8807, que criou o Office of Scientific Research and Development (OSRD),[4] com Vannevar Bush como seu diretor. O escritório estava habilitado a intervir em grandes projetos de engenharia, além de pesquisa.[3] O Comitê NDRC sobre urânio tornou-se o Comitê do Urânio S-1 OSRD; a palavra "urânio" foi logo trocada por razões de segurança.[5]
No Reino Unido, Otto Frisch e Rudolf Peierls, da Universidade de Birmingham, tinham feito avanços na pesquisa da massa crítica de urânio-235, em junho de 1939.[6] Os cálculos indicaram que ela teria uma ordem de magnitude de dez quilos, suficientemente pequena para ser transportada por um bombardeiro da época.[7] Em março de 1940, o memorando Frisch–Peierls iniciou o projeto da bomba atômica britânica e seu comitê MAUD,[8] que recomendou, por unanimidade, prosseguir o desenvolvimento da arma.[7] Um de seus membros, o físico australiano Marcus Oliphant, voou para os Estados Unidos no final de agosto de 1941 e descobriu que os dados fornecidos pelo comitê MAUD não tinham chegado aos principais físicos estadunidenses. Oliphant, em seguida, partiu para descobrir por que as conclusões do comitê aparentemente tinham sido ignoradas. Ele se reuniu com o comitê de urânio e visitou Berkeley, na Califórnia, onde ele falou de forma convincente a Ernest Lawrence. Lawrence estava suficientemente impressionado para iniciar a sua própria pesquisa sobre o urânio. Ele, por sua vez falou com James Bryant Conant, Arthur Holly Compton e George Braxton Pegram. A missão de Oliphant foi, portanto, um sucesso; os físicos norte-americanos estavam agora conscientes do poder potencial de uma bomba atômica.[9][10]
Em uma reunião em 9 de outubro de 1941 entre o presidente Roosevelt, Vannevar Bush e o vice-presidente Henry A. Wallace, o presidente aprovou o programa atômico. Para controlá-lo, ele criou o Top Policy Group composto por ele mesmo (embora ele nunca tenha participado de uma reunião), Wallace, Bush, Conant, o secretário de guerra Henry L. Stimson e o chefe do estado-maior do exército, o general George Marshall. Roosevelt escolheu o exército para executar o projeto, em vez da marinha, visto que o exército tinha mais experiência com gestão de programas de construção de larga escala. Ele também concordou em coordenar os esforços com os britânicos e, no dia 11 de outubro, enviou uma mensagem ao primeiro-ministro Winston Churchill, sugerindo que eles se correspondessem sobre as questões atômicas.[11]
O Comitê S-1 realizou sua primeira reunião em 18 de dezembro de 1941 "permeado por uma atmosfera de entusiasmo e urgência",[12] na sequência do ataque a Pearl Harbor e da subsequente declaração de guerra pelos Estados Unidos contra o Império do Japão e, depois, a Alemanha Nazista.[13] O trabalho foi prosseguindo em três técnicas diferentes de separação isotópica para desatrelar o urânio-235 do urânio-238. Lawrence e sua equipe da Universidade da Califórnia em Berkeley investigaram a separação eletromagnética, enquanto Eger Vaughan Murphree e a equipe de Jesse Beams focavam na difusão gasosa na Universidade Columbia e Philip Abelson dirigia a investigação sobre a difusão térmica no Instituto Carnegie de Washington e, posteriormente, no Laboratório de Pesquisa Naval.[14] Murphree também era o chefe de um projeto de separação malsucedido usando centrífugas.[15]
Enquanto isso, havia duas linhas de pesquisa em tecnologia de reator nuclear, com a contínua pesquisa de Harold Clayton Urey sobre água pesada em Columbia, enquanto Arthur Compton trouxe os cientistas que trabalhavam sob sua supervisão em Columbia e Princeton para a Universidade de Chicago, onde organizou o Laboratório Metalúrgico, no início de 1942, para estudar plutônio e reatores utilizando grafite como moderador de nêutrons.[16] Briggs, Compton, Lawrence, Murphree e Urey reuniram-se em 23 de maio de 1942 para finalizar as recomendações do comitê S-1, definindo que todas as cinco tecnologias seriam desenvolvidas. Isto foi aprovado por Bush, Conant e o general de brigada Wilhelm D. Styer, chefe de gabinete do major-general Brehon B. Somervell do Services of Supply, que tinha sido designado para representar o exército sobre questões nucleares.[14] Bush e Conant, em seguida, assumiram a recomendação do Top Policy Group com uma proposta de orçamento de 54 milhões de dólares para a construção do Corpo de Engenheiros do Exército, 31 milhões de dólares para a pesquisa e o desenvolvimento de OSRD e cinco milhões de dólares para contingências no ano fiscal de 1943. O Top Policy Group, por sua vez, enviou a proposta ao presidente em 17 de junho de 1942 e ele a aprovou escrevendo no documento "OK FDR".[14]
Compton convidou o físico teórico Robert Oppenheimer, da Universidade da Califórnia em Berkeley, para assumir a pesquisa sobre cálculos de nêutrons rápidos — a chave para cálculos de massa crítica e de detonação de armas — de Gregory Breit, que tinha sido interrompida em 18 de maio de 1942 por causa de preocupações sobre negligência na segurança operacional.[17] John H. Manley, um físico do Laboratório Metalúrgico, foi designado para ajudar Oppenheimer no contato e coordenação de grupos de física experimental espalhados por todo o país.[18] Oppenheimer e Robert Serber da Universidade de Illinois examinaram os problemas de difusão de nêutrons em uma cadeia de reação nuclear e hidrodinâmica — como a explosão produzida por uma reação em cadeia poderia se comportar. Para comentar sobre este trabalho e sobre a teoria geral das reações de fissão, Oppenheimer convocou reuniões na Universidade de Chicago em junho e na Universidade da Califórnia em Berkeley em julho de 1942, com os físicos teóricos Hans Bethe, John Hasbrouck Van Vleck, Edward Teller, Emil Konopinski, Robert Serber, Stan Frankel e Eldred C. Nelson (os últimos três, ex-alunos de Oppenheimer) e os físicos experimentais Felix Bloch, Emilio Gino Segrè, John Manley e Edwin Mattison McMillan. Eles preliminarmente confirmaram que uma bomba de fissão era teoricamente possível.[19]
Ainda havia muitos fatores desconhecidos. As propriedades do urânio-235 puro eram relativamente obscuras, assim como as propriedades do plutônio, um elemento que só tinha sido descoberto em fevereiro de 1941 por Glenn Theodore Seaborg e sua equipe. Os cientistas na conferência de Berkeley imaginaram a criação de plutônio em reatores nucleares, onde átomos de urânio-238 absorveriam nêutrons que tinham sido emitidos a partir da fissão de átomos de urânio-235. Nesse ponto, nenhum reator havia sido construído e apenas pequenas quantidades de plutônio estavam disponíveis a partir de cíclotron.[20] Até dezembro de 1943, apenas dois miligramas tinham sido produzidos.[21] Havia muitas maneiras de organizar o material físsil para uma massa crítica. O mais simples era atirar um "tampão cilíndrico" sobre uma esfera de "material ativo", com um material denso que forçaria a incidência dos nêutrons para dentro e faria a massa reagir em conjunto para aumentar a sua eficiência.[22] Eles também exploraram projetos envolvendo esferoides, uma forma primitiva de "implosão" sugerida por Richard Chace Tolman, e a possibilidade de métodos autocatalíticos, que aumentariam a eficiência da bomba ao explodir.[23]
Considerando-se a ideia da bomba de fissão teoricamente resolvida, pelo menos até que mais dados experimentais estivessem disponíveis na conferência em Berkeley, a pesquisa, em seguida, virou-se em uma direção diferente. Edward Teller empurrou a discussão para uma bomba mais poderosa: a "super", hoje geralmente referida como "bomba de hidrogénio", que usaria a força explosiva de uma bomba de fissão detonante para a ignição de uma reação de fusão nuclear em deutério e trítio.[24] Teller propôs esquema após esquema, mas Bethe recusou cada um. A ideia de fusão foi posta de lado para se concentrar na produção de bombas de fissão.[25] Teller também levantou a possibilidade especulativa de que uma bomba atômica poderia "incendiar" a atmosfera da Terra por causa de uma reação hipotética de fusão de núcleos de nitrogênio.[26] Bethe calculou que isto não poderia acontecer[27] e um relatório com a coautoria de Teller mostrou que "nenhuma cadeia de autopropagação de reações nucleares é provável de ser iniciada.[28] No relato de Serber, Oppenheimer mencionou a possibilidade deste cenário a Arthur Compton, que "não teve bom senso suficiente para se calar sobre isso. De alguma forma, entrou em um documento que foi para Washington" e "nunca foi enterrado".[nota 1]
Em junho de 1942, o Chefe de Engenheiros, o major-general Eugene Reybold, selecionou o coronel James C. Marshall para dirigir a parte do exército do projeto. Marshall criou um gabinete de ligação em Washington, D.C., mas estabeleceu sua sede provisória no 18º andar de Broadway 270, em Nova York, onde ele poderia recorrer ao apoio administrativo do Corpo de Divisão de Engenheiros do Atlântico Norte. Era perto do escritório de Manhattan Stone & Webster, o principal contratante do projeto, e da Universidade de Columbia. Ele tinha permissão de recorrer ao antigo comando, o Syracuse District, para recrutar uma equipe e ele começou com o tenente-coronel Kenneth Nichols, que se tornou seu vice.[30][31]
Como a maior parte de sua tarefa envolvia a construção, Marshall trabalhou em cooperação com o chefe do Corpo de Engenheiros da Divisão de Construção, o major-general Thomas M. Robbins, e seu vice, o coronel Leslie Groves. Reybold, Somervell e Styer decidiram chamar o projeto "Desenvolvimento de Materiais Substitutos", mas Groves sentiu que isso iria chamar a atenção. Como as divisões de engenharia normalmente levavam o nome da cidade onde estavam localizadas, Marshall e Groves concordaram em nomear o componente do exército do projeto de "Distrito de Manhattan". Isto tornou-se oficial no dia 13 de agosto, quando Reybold emitiu a ordem de criação do novo distrito. Informalmente, ele era conhecido como "Distrito de Engenharia de Manhattan" (ou MED, na sigla em inglês). Ao contrário de outros distritos, o "Manhattan" não tinha limites geográficos e Marshall tinha a autoridade de um engenheiro de divisão. O Desenvolvimento de Materiais Substitutos manteve-se como o codinome oficial do projeto como um todo, mas foi substituído ao longo do tempo apenas por "Manhattan".[31]
Marshall mais tarde admitiu: "Eu nunca tinha ouvido falar de fissão atômica, mas eu sabia que não poderia construir muito de uma fábrica, muito menos quatro delas, por 90 milhões de dólares".[32] Uma única fábrica de TNT que Nichols tinha recentemente construído na Pensilvânia tinha custado 128 milhões de dólares.[33] Eles também não ficaram impressionados com as estimativas para a ordem mais próxima de magnitude, que Groves comparou com solicitar a um fornecedor de refeições que se preparasse para entre dez e mil convidados.[34] A equipe de pesquisa de Stone & Webster já havia pesquisado um local para as fábricas. O Conselho de Produção de Guerra recomendou locais em torno de Knoxville, no Tennessee, uma área isolada, onde a Tennessee Valley Authority poderia fornecer energia elétrica e os rios poderiam proporcionar água de refrigeração para os reatores. Depois de analisar vários locais, a equipe de pesquisa selecionou um local próximo de Elza, Tennessee. Conant aconselhou que ele fosse adquirido imediatamente e Styer concordou, mas Marshall contemporizou, aguardando os resultados de experimentos com reatores de Conant antes de agir.[35] Dos processos prospectados, somente a separação eletromagnética de Lawrence apareceu suficientemente avançada para a construção começar.[36]
Marshall e Nichols começaram a reunir os recursos de que precisavam. O primeiro passo era a obtenção de uma classificação de alta prioridade para o projeto. As melhores notas iam de AA-1 até AA-4, em ordem decrescente, embora houvesse também uma classificação especial, AAA, reservada para emergências. Avaliações AA-1 e AA-2 eram para armas e equipamentos essenciais, assim o coronel Lucius D. Clay, o vice-chefe de gabinete de Serviços e Abastecimento para as requisições e recursos, sentiu que a classificação mais alta que ele poderia atribuir era AA-3, embora ele estivesse disposto a fornecer uma classificação AAA, para pedido de materiais críticos em caso de necessidade.[37] Nichols e Marshall estavam decepcionados; AA-3 foi a mesma prioridade que Nichols tinha conseguido com a fábrica de TNT na Pensilvânia.[38]
Bush ficou insatisfeito com o fracasso do coronel Marshall em começar o projeto e avançar rapidamente, especificamente pela falta de aquisição do local no Tennessee, pela baixa prioridade atribuída ao projeto pelo exército e pela localização de sua sede em Nova York.[40] Bush sentiu que uma liderança mais agressiva era exigida e falou com Harvey Hollister Bundy e os generais Marshall, Somervell e Styer sobre suas preocupações. Ele queria que o projeto fosse colocado sob a administração de um comitê de política sênior, com um oficial de prestígio, de preferência Styer, como diretor geral.[38]
Somervell e Styer selecionaram Groves para o cargo, informando-o em 17 de setembro sobre tal decisão, e o general Marshall ordenou que ele fosse promovido a general de brigada,[41] já que sentiu que o título de "general" iria assegurar mais influência com os cientistas acadêmicos que trabalhavam no Projeto Manhattan.[42] As ordens de Groves o colocaram diretamente sob o comando de Somervell em vez de Reybold, com o coronel Marshall agora a responder perante Groves.[43] Groves estabeleceu sua sede em Washington, D.C., no quinto andar do New War Department Building, onde o coronel Marshall tinha seu escritório.[44] Ele assumiu o comando do Projeto Manhattan em 23 de setembro. Mais tarde naquele dia, ele participou de uma reunião convocada por Stimson, que estabeleceu um Comitê de Política Militar, responsável pela Top Policy Group, composto por Bush (com Conant como uma alternativa), Styer e o contra-almirante William R. Purnell.[41] Tolman e Conant foram posteriormente nomeados como conselheiros científicos de Groves.[45]
Em 19 de setembro, Groves comunicou-se com Donald M. Nelson, o presidente do Conselho de Produção de Guerra, e pediu ampla autoridade para emitir uma classificação AAA sempre que fosse necessária. Nelson inicialmente recusou, mas logo cedeu quando Groves ameaçou ir ao Presidente dos Estados Unidos.[46] Groves prometeu não usar a classificação AAA, a menos que fosse necessário. Logo transpirou que, para os requisitos de rotina do projeto, a classificação AAA era muito alta, mas a classificação AA-3 era muito baixa. Depois de uma longa campanha, Groves finalmente recebeu a classificação AA-1 em 1 de julho de 1944.[47]
Um dos primeiros problemas de Groves era encontrar um diretor para o projeto Y, o grupo que iria projetar e construir a bomba. A escolha mais óbvia era um dos três cientistas-chave, Urey, Lawrence ou Compton, mas eles não podiam ser disponibilizados. Compton recomendou Oppenheimer, que já estava intimamente familiarizado com os conceitos do projeto da bomba. No entanto, Oppenheimer tinha pouca experiência administrativa e, ao contrário de Urey, Lawrence ou Compton, não tinha ganhado um Prêmio Nobel, o que muitos cientistas sentiam que o chefe de um laboratório tão importante deveria ter. Havia também preocupações sobre o status de segurança de Oppenheimer, uma vez que muitos de seus companheiros eram comunistas, incluindo o seu irmão, Frank Oppenheimer; sua esposa, Kitty; e sua namorada, Jean Tatlock. Uma longa conversa em um trem em outubro de 1942 convenceu Groves e Nichols de que Oppenheimer entendia perfeitamente as questões envolvidas na criação de um laboratório em uma área remota e deveria ser nomeado como diretor. Groves pessoalmente dispensou os requisitos de segurança e permitiu a Oppenheimer uma folga no dia 20 de julho de 1943.[48][49]
Os britânicos e os norte-americanos trocavam informações nucleares, mas inicialmente não combinavam seus esforços. Em 1941, o Reino Unido rejeitou as tentativas de Bush e Conant de reforçar a cooperação com o seu próprio projeto, de codinome Tube Alloys,[50] porque ele estava relutante em compartilhar seu avanço tecnológico e ajudar os Estados Unidos a desenvolver a sua própria bomba atômica. Um cientista norte-americano, que trouxe uma carta pessoal de Roosevelt para Churchill se oferecendo para financiar toda a pesquisa e desenvolvimento de um projeto anglo-americano, foi maltratado, e Churchill não respondeu à carta. Os Estados Unidos, como resultado, decidiram, já em abril de 1942, que se sua oferta tinha sido rejeitada, eles prosseguiriam sozinhos.[51] O Reino Unido, que tinha feito grandes contribuições no início da guerra, não tinha recursos para avançar em uma pesquisa deste porte enquanto lutava pela sua sobrevivência. Como resultado, a Tube Alloys logo ficou atrás de seu correspondente norte-americano.[52] Em 30 de julho de 1942, sir John Anderson, o ministro responsável pela Tube Alloys, aconselhou Churchill: "Temos que encarar o fato de que ... [nosso] trabalho pioneiro ... é um ativo cada vez menor e que, a menos que capitalizemos rapidamente, seremos ultrapassados. Temos agora uma contribuição real para fazer uma 'fusão'. Logo teremos pouca ou nenhuma".[53] Naquele mês, Churchill e Roosevelt fizeram um acordo informal, não escrito, de colaboração atômica.[54]
Entretanto, a oportunidade de uma parceria entre iguais não existia mais, como mostrado em agosto de 1942, quando os britânicos exigiram, sem êxito, um controle substancial sobre o projeto, mesmo sem pagar os custos. Em 1943, os papéis dos dois países tinham se invertido em relação ao final de 1941;[51] em janeiro, Conant notificou o Reino Unido que eles deixariam de receber informações atômicas, exceto em determinadas áreas. Apesar de os britânicos terem ficados chocados com a revogação do acordo de Churchill-Roosevelt, o chefe do Conselho Nacional de Pesquisa do Canadá, C. J. Mackenzie, ficou menos surpreso: "Eu não posso deixar de sentir que o grupo do Reino Unido superestima a importância de sua contribuição, em comparação com os americanos".[54] Como Conant e Bush disseram ao Reino Unido, a ordem veio "de cima".
A posição de barganha do Reino Unido havia piorado; os cientistas norte-americanos tinham decidido que os Estados Unidos já não precisavam de ajuda externa e eles queriam impedir que o Reino Unido explorasse as aplicações comerciais da energia atômica no pós-guerra. O comitê de apoio e Roosevelt concordaram, restringindo o fluxo de informações que o Reino Unido poderia usar durante a guerra, especialmente sobre o design da bomba, mesmo que isso diminuísse a velocidade do projeto norte-americano. No início de 1943, o Reino Unido parou de enviar pesquisas e cientistas para os Estados Unidos e, como resultado, os norte-americanos pararam todo o compartilhamento de informações. O Reino Unido considerou interromper o fornecimento de urânio e água pesada pelos canadenses para forçar os norte-americanos a voltar a partilhar, mas o Canadá precisava dos suprimentos norte-americanos para produzi-los.[55] Eles avaliaram a possibilidade de um programa nuclear independente, mas concluíram que ele não poderia estar pronto a tempo de afetar o resultado da Segunda Guerra Mundial na Europa.[56]
Em março de 1943, Conant decidiu que a ajuda do Reino Unido beneficiaria algumas áreas do projeto. James Chadwick e um ou dois outros cientistas britânicos eram importantes o suficiente para que a equipe de projeto da bomba em Los Alamos precisasse deles, apesar do risco de revelarem segredos do projeto da arma.[57] Em agosto de 1943, Churchill e Roosevelt negociaram o Acordo de Quebec, que resultou em uma retomada da cooperação[58] entre os cientistas que trabalhavam com o mesmo problema. O Reino Unido, no entanto, concordou com restrições de dados sobre a construção de unidades de produção em larga escala necessárias para a bomba.[59] O subsequente acordo de Hyde Park em setembro de 1944 estendeu essa cooperação para o período pós-guerra.[60] O Acordo de Quebec criou o Comitê de Política Combinada para coordenar os esforços dos Estados Unidos, Reino Unido e Canadá. Stimson, Bush e Conant serviram como membros norte-americanos do Comitê de Política Combinada, o marechal de campo sir John Dill e o Coronel J. J. Llewellin foram os membros britânicos e Clarence D. Howe foi o membro canadense.[61] Llewellin retornou ao Reino Unido no final de 1943 e foi substituído na comissão por sir Ronald Ian Campbell, que por sua vez foi substituído pelo embaixador britânico para os Estados Unidos, Lord Halifax, no início de 1945. Sir John Dill morreu em Washington, D.C. em novembro de 1944 e foi substituído como Chefe da Missão Britânica do Estado-Maior Conjunto e como membro do Comitê de Política Combinada pelo marechal de campo sir Henry Maitland Wilson.[62]
Quando a cooperação foi retomada após o Acordo de Quebec, o progresso e os gastos dos norte-americanos surpreenderam os britânicos. Os Estados Unidos já tinham gasto mais de um bilhão de dólares (13,3 bilhões de dólares de hoje),[1] enquanto, em 1943, o Reino Unido tinha gasto cerca de 500 mil libras esterlinas. Chadwick, assim, pressionou pelo envolvimento britânico no Projeto Manhattan em toda a sua extensão e pelo abandono de qualquer esperança de um projeto britânico durante a guerra.[56] Com o apoio de Churchill, tentou garantir que cada pedido de ajuda feito por Groves fosse honrado.[63] A missão britânica que chegou aos Estados Unidos em dezembro de 1943 incluiu Niels Bohr, Otto Frisch, Klaus Fuchs, Rudolf Peierls e Ernest William Titterton.[64] Mais cientistas chegaram no início de 1944. Enquanto aqueles que estavam envolvidos na difusão gasosa deixaram o projeto no outono de 1944, os 35 que trabalharam com Lawrence, em Berkeley, foram integrados aos grupos de laboratórios existentes, onde ficaram até o fim da guerra. Os 19 enviados para Los Alamos também se reuniram aos grupos existentes, relacionados principalmente para pesquisar a implosão e a montagem da bomba, mas não os relacionados com plutônio.[56] Parte do Acordo de Quebec especificou que as armas nucleares não seriam usadas contra outro país sem consentimento mútuo. Em junho de 1945, Wilson concordou que o uso de armas nucleares contra o Japão seria registrado como uma decisão do Comitê de Política Combinada.[65]
O Comitê de Política Combinada criou o Combined Development Trust (CDT) em junho de 1944, com Groves como seu presidente, para adquirir urânio e tório nos mercados internacionais. O Congo Belga e o Canadá tinham a maior parte do urânio do mundo fora da Europa Oriental, e o governo belga no exílio estava em Londres. O Reino Unido concordou em dar aos Estados Unidos a maioria do minério belga, uma vez que não podia utilizar a maior parte dele sem a pesquisa americana restrita.[66] Em 1944, o Combined Development Trust comprou 1 560 toneladas de minério de óxido de urânio em companhias de mineração em operação no Congo Belga. Para evitar ter que se reportar nos Estados Unidos ao Secretário do Tesouro Henry Morgenthau Jr. sobre o projeto, uma conta especial, não sujeita à fiscalização e controle habitual, foi usada para o dinheiro do Trust. Entre 1944 e a época em que se desligou do CDT, em 1947, Groves depositou um total de 37,5 milhões de dólares na conta do Trust.[67]
Groves apreciou no início a pesquisa atômica britânica e as contribuições dos cientistas britânicos para o Projeto Manhattan, mas afirmou que os Estados Unidos teriam conseguido sem eles. A participação dos britânicos no tempo da guerra foi crucial para o sucesso do programa de armas nucleares independente do Reino Unido depois da guerra, quando a Lei McMahon de 1946 encerrou temporariamente a cooperação nuclear norte-americana.[56]
Um dia depois de assumir o projeto, Groves tomou um trem para o Tennessee com o coronel Marshall para inspecionar o local proposto, e ficou impressionado.[69][70] Em 29 de setembro de 1942, subsecretário de Guerra Robert P. Patterson autorizou o Corpo de Engenheiros a desapropriar 23 mil ha de terra, a um custo de 3,5 milhões de dólares. Uma área adicional de 1,2 mil ha foi posteriormente adquirida. Cerca de mil famílias foram afetadas pela ordem de despejo, que entrou em vigor em 7 de outubro.[71] Os protestos, apelos judiciais e uma investigação do Congresso em 1943 sobre a desapropriação não tiveram êxito.[72] Em meados de novembro, policiais estavam afixando notificações de desocupação nas entradas de fazendas e empreiteiros de construção estavam chegando.[73] Algumas famílias foram notificadas com apenas duas semanas de antecedência para desocupar fazendas que tinham sido seus lares por gerações,[74] outras haviam se estabelecido lá depois de serem despejadas para dar lugar ao Parque Nacional das Grandes Montanhas Fumegantes na década de 1920 ou à Barragem Norris na década de 1930.[72] O custo final de aquisição de terras na região, o que não foi concluído até março de 1945, foi de apenas 2,6 milhões de dólares, ou o mesmo que cerca de 110 dólares por hectare.[75] Quando apresentado à proclamação pública Número Dois, que declarou Oak Ridge uma área de exclusão total na qual ninguém poderia entrar sem permissão militar, o governador do Tennessee, Prentice Cooper, rasgou o documento com raiva.[76]
Inicialmente conhecida como a Faixa de Demolição Kingston, o local foi rebatizado oficialmente como Clinton Engineer Works (CEW) no início de 1943.[77] Enquanto a Stone & Webster se concentrou nas instalações de produção, uma comunidade residencial para 13 mil pessoas foi projetada e construída pela empresa de arquitetura e engenharia Skidmore, Owings and Merrill. A comunidade foi localizada nas encostas de Black Oak Ridge, a partir da qual a nova cidade de Oak Ridge tomou o seu nome.[78] A presença do exército em Oak Ridge aumentou em agosto de 1943, quando Nichols substituiu Marshall como chefe do Distrito de Engenharia de Manhattan. Uma de suas primeiras tarefas foi transferir a sede do Distrito para Oak Ridge, embora o nome do Distrito não se tenha alterado.[79] Em setembro de 1943, a administração das instalações da comunidade foi terceirizada para a Turner Construction Company através de uma subsidiária conhecida como Roane-Anderson Company (a partir dos nomes dos condados Anderson e Roane, nos quais Oak Ridge se localizava).[80] A população de Oak Ridge logo se expandiu muito além dos planos iniciais e atingiu um pico de 75 mil em maio de 1945, época em que 82 mil pessoas estavam empregadas no Clinton Engineer Works,[68] e dez mil na Roane-Anderson.[80]
A ideia da localização do Projeto Y em Oak Ridge foi considerada, mas no final ficou decidido que ele deveria ficar em um local remoto. Por recomendação de Oppenheimer, a busca por um local adequado foi reduzida até as proximidades de Albuquerque, no Novo México, onde Oppenheimer era dono de uma fazenda. Em outubro de 1942, o major John H. Dudley foi enviado para o levantamento da área e ele recomendou um local perto de Jemez Springs.[81] Em 16 de novembro, Oppenheimer, Groves, Dudley e outros visitaram o local. Oppenheimer temia que os altos penhascos que cercam o local fizessem com que os trabalhadores se sentissem claustrofóbicos, enquanto os engenheiros estavam preocupados com a possibilidade de enchentes. O grupo, em seguida, seguiu em frente para as imediações de Los Alamos Ranch School. Oppenheimer ficou impressionado e expressou uma forte preferência pelo local, citando a sua beleza natural e a vista das Montanhas Sangre de Cristo, que, esperava-se, iria inspirar aqueles que trabalhariam no projeto.[82][83] Os engenheiros estavam preocupados com a estrada de acesso precária e se o abastecimento de água seria suficiente, mas por outro lado sentiram que era o local ideal.[84]
Patterson aprovou a aquisição do terreno em 25 de novembro de 1942, ao autorizar 440 mil dólares para a compra do terreno de 22 mil ha, o qual, com exceção de 3,6 mil ha, já era de propriedade do governo federal.[85] O Secretário da Agricultura Claude R. Wickard concedeu o uso de 18,3 mil ha das terras do Serviço Florestal para o Departamento de Guerra "por quanto tempo a necessidade militar continue".[86] A necessidade de terras para uma nova estrada e, mais tarde, para a passagem de uma linha de energia de 40 km posteriormente levou à compra de terras em tempo de guerra para 18 509 ha, mas apenas 414 971 dólares foram gastos.[85] A construção foi contratada pela M. M. Sundt Company de Tucson, Arizona, com Willard C. Kruger and Associates de Santa Fé, no Novo México, como arquiteto e engenheiro. O trabalho começou em dezembro de 1942. Groves inicialmente destinou 300 mil para a construção, três vezes a estimativa de Oppenheimer, com a data de conclusão planejada para 15 de março de 1943. Logo ficou claro que o alcance do Projeto Y era maior que o esperado e quando Sundt terminou em 30 de novembro de 1943, mais de sete milhões de dólares haviam sido gastos.[87]
Por causa do segredo, Los Alamos era referido como "Site Y" (local Y) ou "the Hill" (a Colina).[88] Certidões de nascimento dos bebês nascidos em Los Alamos durante a guerra indicavam seu local de nascimento como PO Box 1663 em Santa Fé.[89] Inicialmente Los Alamos era para ter sido um laboratório militar com Oppenheimer e outros pesquisadores comissionados para o exército. Oppenheimer chegou a encomendar para si um uniforme de tenente-coronel, mas dois físicos fundamentais, Robert Bacher e Isidor Isaac Rabi, rejeitaram a ideia. Conant, Groves e Oppenheimer, em seguida, conceberam um compromisso de que o laboratório seria operado pela Universidade da Califórnia, sob contrato com o Departamento de Guerra.[90]
Em 25 de junho de 1942, um conselho Exército-OSRD decidiu construir uma planta piloto para produção de plutônio em Red Gate Woods, ao sudoeste de Chicago. Em julho, Nichols providenciou um contrato de arrendamento de 415 ha na reserva florestal do distrito do Condado de Cook e o capitão James F. Grafton foi nomeado engenheiro da área de Chicago. Logo se tornou evidente que a escala de operações era muito grande para a área e decidiu-se construir a usina em Oak Ridge, além de manter um centro de pesquisa e testes em Chicago.[91][92]
Atrasos no estabelecimento da fábrica em Red Gate Woods levaram Compton a autorizar o Laboratório Metalúrgico a construir o primeiro reator nuclear sob as arquibancadas do Amos Alonzo Stagg Field da Universidade de Chicago. O reator precisava de uma quantidade enorme de blocos de grafite e pastilhas de urânio. Naquele momento, no entanto, havia uma fonte limitada de urânio puro. Frank Spedding, da Universidade Estadual de Iowa, foi capaz de produzir apenas duas toneladas curtas de urânio puro. Outras três toneladas curtas de urânio metálico foram fornecidas pela fábrica de lâmpadas Westinghouse, que foi produzido às pressas através de um processo improvisado. Um grande balão quadrado foi construído pela Goodyear Tire para envolver o reator.[93][94] Em 2 de dezembro de 1942, uma equipe liderada por Enrico Fermi iniciou a primeira reação nuclear em cadeia autossustentável artificial[nota 2] em um reator experimental conhecido como Chicago Pile-1.[96] O ponto no qual a reação fica autossustentável tornou-se conhecido como "acontecimento crítico". Compton relatou o sucesso para Conant em Washington D.C., por um telefonema codificado, dizendo: "O navegador italiano [Fermi] acaba de desembarcar no novo mundo".[97][nota 3]
Em janeiro de 1943, o sucessor de Grafton, o major Arthur V. Peterson, ordenou que o Chicago Pile-1 fosse desmontado e remontado no Red Gate Woods, já que ele considerava a operação de um reator muito perigosa para uma área densamente povoada.[98] Após a guerra, as operações que permaneceram em Red Gate Woods mudaram-se para o novo Laboratório Nacional de Argonne, a cerca de 9,7 km.[92]
Em dezembro de 1942, havia a preocupação de que até mesmo Oak Ridge estava muito perto de um grande centro populacional, como Knoxville, no caso improvável de um grande acidente nuclear. Groves recrutou a DuPont em novembro de 1942 para ser o contratante principal para a construção do complexo de produção de plutônio. À DuPont foi oferecido um contrato padrão de custo mais taxa fixa, mas o presidente da empresa, Walter S. Carpenter, Jr., não queria lucro de qualquer espécie e pediu que o contrato proposto fosse alterado para excluir explicitamente a empresa de adquirir quaisquer direitos de patente. Esta proposta foi aceita, mas por razões legais foi acordada uma taxa nominal de um dólar. Depois da guerra, a DuPont pediu para ser liberada do contrato mais cedo e teve que devolver 33 centavos.[99]
A DuPont recomendou que o complexo fosse localizado distante da unidade de produção de urânio existente em Oak Ridge.[100] Em dezembro de 1942, Groves despachou o coronel Franklin Matthias e engenheiros da DuPont para explorar potenciais locais. Matthias relatou que Hanford Site, perto de Richland, Washington, era "ideal em praticamente todos os aspectos". Era isolada e perto do rio Columbia, que poderia fornecer água suficiente para resfriar os reatores que produziriam plutônio. Groves visitou o local em janeiro e estabeleceu o Hanford Engineer Works (HEW), codinome "Local W".[101]
O subsecretário Patterson deu sua aprovação em 9 de fevereiro, destinando cinco milhões de dólares para a aquisição de 16 mil ha de terra na área. O governo federal realocou cerca de 1,5 mil moradores de White Bluffs, Hanford e povoados próximos, bem como os indígenas Wanapum e outras tribos que utilizavam a área. Surgiu uma disputa com os agricultores sobre a compensação para as plantações, que já haviam sido plantadas antes de os terrenos serem adquiridos. Sempre que o cronograma permitia, o exército autorizava a colheita das plantações, mas isso nem sempre era possível.[101] O processo de aquisição de terras arrastou-se e não foi concluído antes do final do Projeto Manhattan, em dezembro de 1946.[102]
A disputa não atrasou os trabalhos. Embora o progresso no projeto do reator no Laboratório Metalúrgico e na DuPont não estivesse suficientemente avançado para prever com precisão o escopo do projeto, foi dado início em abril de 1943 à construção com cerca de 25 mil trabalhadores, metade dos quais deveriam viver no local. Em julho de 1944, cerca de 1,2 mil edifícios tinham sido erguidos e quase 51 mil pessoas viviam no canteiro de obras. Como engenheiro da área, Matthias exercia controle total do local.[103] No seu auge, o canteiro de obras era a terceira cidade mais populosa do estado de Washington.[104] Hanford operava uma frota de mais de 900 ônibus, mais do que a cidade de Chicago.[105] Como Los Alamos e Oak Ridge, Richland era uma comunidade fechada com acesso restrito, mas mais parecia uma típica cidade próspera norte-americana em tempos de guerra: o perfil militar era menor e os elementos de segurança física, como cercas altas, torres e cães de guarda, eram menos evidentes.[106]
A Cominco produzia hidrogênio eletrolítico em Trail, Colúmbia Britânica, no Canadá, desde 1930. Urey sugeriu, em 1941, que poderia produzir água pesada. À fábrica de 10 milhões de dólares já existente, que consistia em 3 215 células consumindo 75 MW de energia hidroelétrica, células de eletrólise secundárias foram adicionadas para aumentar a concentração de deutério na água de 2,3% para 99,8%. Para este processo, Hugh Taylor, de Princeton, desenvolveu um catalisador de platina-carbono para os primeiros três estágios, enquanto Urey desenvolveu um outro de níquel-cromo para a torre do quarto estágio. O custo final foi de 2,8 milhões de dólares. O governo canadense não soube oficialmente do projeto até agosto de 1942. A produção de água pesada em Trail começou em janeiro de 1944 e continuou até 1956. A água pesada da região foi utilizada no reator de Argonne, o primeiro reator com água pesada e urânio natural, que foi crítico em 15 de maio de 1944.[107]
A unidade de Chalk River, em Ontário, foi criada para realojar o esforço aliado do Laboratório de Montreal para longe de uma área urbana. Uma nova comunidade foi construída em Deep River, Ontário, para fornecer residências e instalações para os membros da equipe. O local foi escolhido por sua proximidade com a área industrial de Ontário e Quebec e pela proximidade com a grande base militar Petawawa. Localizado às margens do rio Ottawa, tinha acesso a água abundante. O primeiro diretor do novo laboratório foi John Cockcroft, que foi substituído por Wilfrid Bennett Lewis em setembro de 1946. Um reator piloto conhecido como ZEEP (zero-energy experimental pile) tornou-se o primeiro reator canadense e o primeiro a ser concluído fora dos Estados Unidos, quando ficou crítico em setembro de 1945. ZEEP permaneceu em uso por pesquisadores até 1970. Um reator maior de 10 MW NRX, que foi projetado durante a guerra, foi concluído e se tornou fundamental em julho de 1947.[107]
A Mina de Eldorado, em Port Radium, era uma fonte de minério de urânio para o projeto.[108]
Embora os projetos preferenciais da DuPont para os reatores nucleares fossem resfriados a hélio e usassem grafite como moderador, a empresa ainda manifestou interesse em usar água pesada como um backup, caso o projeto do reator de grafite fosse inviável por algum motivo. Para este fim, calculou-se que três toneladas curtas (2,7 t) de água pesada seriam necessárias por mês. Visto que as instalações em Trail, que na época estavam em construção, poderiam produzir 0,5 tonelada curta (0,45 t) por mês, capacidade adicional foi necessária. Groves, portanto, autorizou a DuPont a construir instalações de água pesada no Morgantown Ordnance Works, perto de Morgantown, Virgínia Ocidental; no Wabash River Ordnance Works, perto de Dana e Newport, Indiana; e no Alabama Ordnance Works, perto de Childersburg e Sylacauga, Alabama. Embora conhecidos como Ordnance Works e pagos por força de contratos do Departamento de Material Bélico, eles foram construídos e operados pelo Corpo de Engenheiros do Exército. As usinas norte-americanas usaram um processo diferente de Trail; a água pesada era extraída por destilação, aproveitando-se do ponto de ebulição ligeiramente maior da água pesada.[109][110]
A matéria-prima essencial para o projeto era o urânio, o qual foi utilizado como combustível para os reatores, como alimentação para transformação em plutônio e, na sua forma enriquecida, na própria bomba atômica. Havia quatro grandes depósitos conhecidos de urânio em 1940: no Colorado, no norte do Canadá, em Joachimstal na Checoslováquia e no Congo Belga.[111] Todos, menos Joachimstal, estavam nas mãos dos Aliados. Uma pesquisa em novembro de 1942 determinou que quantidades suficientes de urânio estavam disponíveis para satisfazer os requisitos do projeto.[112] Nichols organizou com o Departamento de Estado os controles de exportação para o óxido de urânio e a negociação para a compra de 1,1 mil toneladas de minério de urânio do Congo Belga, que estavam sendo armazenadas em um depósito em Staten Island, mais os estoques remanescentes no próprio Congo. Ele negociou com a Eldorado Gold Mines a compra de minério de sua mina em Port Hope, Ontário, e a sua transferência em lotes de cem toneladas. O governo canadense, posteriormente, comprou as ações da empresa até adquirir uma participação majoritária.[113]
Apesar de essas compras assegurarem um suprimento suficiente para atender às necessidades em tempo de guerra, os líderes americanos e britânicos concluíram que era do interesse de seus países ter o controle de tantos depósitos de urânio no mundo quanto possível. A fonte mais rica de minério era a mina Shinkolobwe, no Congo Belga, mas ela tinha sido inundada e fechada. Nichols tentou em vão negociar a sua reabertura e venda para os EUA de toda a produção futura com Edgar Sengier, o diretor da empresa proprietária da mina, a Union Minière du Haut Katanga (UMHK).[114] A questão foi retomada pelo Comitê de Política Combinada. Como 30% das ações da UMHK eram controladas por britânicos, estes assumiram a liderança nas negociações. Sir John Anderson e o embaixador John Gilbert Winant elaboraram um acordo com Sengier e o governo belga em maio de 1944 para a mina ser reaberta e 1 560 toneladas de minério serem fornecidas.[115] Para evitar a dependência de britânicos e canadenses para o minério, Groves também organizou a compra de estoques de US Vanadium Corporation's em Uravan, Colorado. A mineração de urânio do Colorado rendeu cerca de 730 toneladas de minério.[116]
Mallinckrodt Incorporated, em St. Louis, Missouri, pegou o minério bruto e o dissolveu em ácido nítrico para produzir nitrato de uranilo. Éter foi adicionado, em seguida, em um processo de extração líquido-líquido, para separar as impurezas do nitrato de uranilo. O composto depois foi aquecido para formar trióxido de urânio, que foi reduzido ao dióxido de urânio altamente puro.[117] Em julho de 1942, Mallinckrodt estava produzindo uma tonelada de óxido altamente puro por dia, mas transformar isso em urânio metálico mostrou-se inicialmente mais difícil para os contratantes da Westinghouse e Metal Hydrides.[118] A produção era muito lenta e a qualidade era inaceitavelmente baixa. Um ramo especial do Laboratório Metalúrgico foi estabelecido para investigar alternativas na Universidade Estadual de Iowa, em Ames, sob o comando de Frank Spedding. O processo criado em Ames tornou-se disponível em 1943.[119]
