En av de store sakene var isotopseparasjon. Å utvinne uran 235 fra uranitt var et stort problem som det ble ganske forsøkt å overvinne. Faktisk, like før krigen startet, trodde Niels Bohr at utvinning av nok uran 235 til å bygge en bombe ville være en umulig oppgave (se Margaret Gowing s Niels Bohr og atomvåpen , i Niels Bohr: A Centenary Volume (Harvard University Press, 1987)).

Jeg foreslår at du leser Richard Rhodes ' The Making of the Atomic Bomb .

Noen av de mest kritiske tallene som trengs er reaksjonstverrsnittene. Det var i utgangspunktet ingen seriøs måte å beregne dem utover størrelsesorden. Tverrsnittene måtte måles, og dette er en kjedelig prosess, selv med gode kilder og rene prøver.

Deretter forstås (i en tid hvor alle datamaskiner var menneskelige) hydrodynamikken til sjokkbølgen forplantning i plasma begrenset av et medium som er i ferd med å bli blåst i stykker var en stor hodepine, og husk refleksjonen av sjokkbølgene for å produsere sfærisk kompresjon. De nøyaktige tidspunktene for de forskjellige fysiske fenomenene, og hvordan ett trinn i sekvensen påvirket senere trinn, måtte forstås. Termodynamikken alene er ikke akkurat likevektsting. Faktisk var den faktiske kompresjonsdesignen ganske kontroversiell, da den krevde bearbeidingsnøyaktighet som på den tiden var utsøkt. Å utarbeide den faktiske geometrien til linsene, og kvitte seg med ufullkommenhetene, var også nødvendige gjennombrudd. boken De fysiske prinsippene for kjernefysiske eksplosive enheter av F. Winterberg. Dette er ikke det du ber om, men det vil gi deg en følelse av at ideene kanskje ikke er så kompliserte, men matematikken er fortsatt utfordrende og teknikken for å få den til å fungere er enda mer sofistikert.

(1) Våpen av uran er vanskelig å lage - det tok nesten et år å skille 64 kg uran av våpen til bomben i Y-12 Oak Ridge-anlegget, så " Little boy "bombe ble ikke engang testet (de hadde ikke ekstra). Og på grunn av "Little boy" -bombeutformingen var det meste av det dyre uran IKKE involvert i atomeksplosjonen (bomben eksploderte i underkritisk masse før det meste av uranet var involvert i kjedereaksjonen).

Hvor vanskelig er det å lage våpenkvalitets uran: i Y-12-komplekset i Oak Ridge brukte de elektromagnetisk isotopseparasjon 12 300 tonn (1 tonn = 1000 kg = 2204 lb, 300 millioner dollar verdt) av sølv (kobber som strategisk materiale var ikke tilgjengelig i nødvendige mengder) omgjort til ledninger for spolene. Etter å ha produsert ledningene ble anlegget brent ned for å trekke sølt søl fra asken. Mindre enn 0,036% gikk tapt. Som du kan se, er Y-12 ekstremt kompleks prosess som resulterer i å bygge en bombe per år.

(2) Men å ha mer gjennomførbar kjernefysisk bombe (" Fat Man "), trenger du plutonium som må isoleres først (i 1940) og undersøkes, deretter industrielle mengder av tilstrekkelig ren spesifikk isotop av plutonium (Pu-239, fordi ikke alle isotoper er like gode for kjedereaksjon - et av problemene de trenger å finne ut og for å overvinne) må produseres i en oppdrettsreaktor , som også er et lett å bombe mål (og ekstremt dyrt å bygge ).

(3) Formet eksplosjon: Forskere var godt klar over ineffektiviteten til "Little boy" -designet, derfor brukte de formet eksplosjon for å skape en supertitisk masse på 11 kg av Plutonium - som må lages av uran i industrien (ikke våpen) i en avlsreaktorer, så det er mye billigere og raskere prosess (det tok omtrent 1 måned å avle nok Plutonium til 1 bombe). Men du må bygge oppdretterreaktorer for å produsere plutonium. Prosjekter bestemte seg for å investere i begge tilnærminger for å spare tid og halvere risikoen.

(4) Beregning av eksplosjonsformet ladning brukt i Fett Mann -design er vesentlig mer kompleks design (sammenlignet med bare to metallstykker som treffer hverandre som i Little boy): krever presis synkronisering av flere eksplosjoner (for å forme eksplosjonen innover: hundre nanosekunder forskjell kan gjøre det eller ødelegge det), så matematiske modeller av slike eksplosjoner måtte utvikles og beregnes (for hånd), derfor ble det testet - Trinity - og de kunne ikke bruke datasimulering for eksplosjon fordi datamaskiner ikke ble oppfunnet ennå, ble all beregning gjort for hånd. Og ledninger for å levere signaler for å starte formede eksplosjoner trengte å bli oppfunnet og testet.

(5) Bombelevering er et annet stort problem: Utvikling av B-29 "strategisk" bombefly var enda dyrere enn Manhattan-prosjektet . Det var omtrent to ganger tyngre enn "standard" tung bomber, B-17 og så vesentlig mer komplisert. Det var spesielt vanskelig å få nok kraft fra bare 4 motorer og fullt trykkhytte (for å være i stand til lange flyreiser i stor høyde, der fiendens krigere ikke når den).

Uventet del at det på slutten, atombombing ikke bare reddet liv (det forhindret forventede 500 000 amerikanske tap og titalls millioner forventede japanske tap under den planlagte invasjonen Operation Downfall - større enn D-dagen), men også sparte penger : fordi det forkortet krigen med flere måneder, var krigskostnadene omtrent 1 milliard per uke, og kostnadene for B-29 og Manhattan Project var totalt bare ca $ 4B.

Du bør gjøre noen forundersøkelser før du stiller et slikt spørsmål. Det var ikke så lett, selv i teorien. De visste ingenting om Plutonium da de startet, det eksisterte rett og slett ikke. De måtte lage den, og studere dens egenskaper osv. Dette var en langsom prosess. Den første bomben var basert på Urainum i stedet for Plutonium, og igjen var det et stort problem å få den rette isotopen av Uranium. Det var mange andre vanskelige problemer, eller eksempel på hvordan du akkurat komprimerer et stykke Plutonium for å oppnå kritisk masse. Dette gjøres med vanlige eksplosiver, og teknologien som gjør dette (kalt implosjon) måtte utvikles både i teorien og i praksis. Dette er bare noen av de vanskeligste problemene de hadde. Og det er faktisk utrolig at de klarte å gjøre alt dette så raskt.

Jeg kan bare anbefale R. Rhodes, The Making of the Atomic Bomb en gang til og veldig sterkt. Det er også lærerikt å merke seg at selv om Leo Szilard [sp] ble inspirert til å forstå og kjempe for kjedereaksjonskonseptet og også hadde patentet, gikk det flere år før han eller noen andre kunne finne ut hvilket materiale som kunne brukes til å demonstrere konseptet. Nå er det selvfølgelig en hel bøyning av hvilke elementer som blir til andre elementer når en sol brenner gjennom livet.