維基百科:協作計劃/曼哈頓計劃

曼哈頓計劃是第二次世界大戰期間研發出人類首枚核武器的一項軍事計劃，由美國主導，英國和加拿大協助進行。1942年至1946年間，曼哈頓計劃由美國陸軍工兵部隊少將萊斯利·格羅夫斯領導，設計製造原子彈的洛斯阿拉莫斯實驗室則由核物理學家羅伯特·奧本海默負責。陸軍對軍事行動的慣例是用總部所在地命名，因而計劃中陸軍負責的部分被稱為「曼哈頓區」。不過後來「曼哈頓」一名逐漸取代了原有的官方計劃代號「代用材料項目發展」，成為對整個計劃的稱呼。該計劃在發展過程中逐漸吸取融合了英國在合金管工程中的發現。曼哈頓計劃在1939年便已小規模進行，後來規模愈來越大，總共雇有13萬餘人，花費近20億美金），其中逾九成是花在了建造工廠、生產可裂變物質上，只有不到一成用在武器研發生產上。研發工作和生產工程分散在美國、英國、加拿大三國30多個不同的地點。

戰爭期間，曼哈頓計劃共研究出兩種不同設計的原子彈：一種是較為簡單的槍式，另一種是結構複雜的內爆式。其中，槍式設計促就了後來的「小男孩」，其彈芯用的是鈾的同位素鈾-235，這種同位素的天然豐度只有0.7%，需要從自然界中更為豐沛的同位素鈾-238中分離出來。不過，兩種同位素化學性質完全相同，原子質量接近，分離元素的工作阻礙重重。最後，人們採用三種不同的方法來濃縮鈾——電磁分離法、氣體擴散法和熱泳法，絕大部分工序在美國田納西州橡樹嶺的克林頓工程師工程進行。科學家還嘗試過將鈈填入槍式原子彈中，但未能成功。

內爆式武器中使用的是鈈元素，由核反應堆增殖而來。1942年，在芝加哥大學冶金實驗室，人類歷史上首座人工核反應堆芝加哥1號堆成功實現自持反應。隨後，曼哈頓計劃在橡樹嶺修建了試驗核反應堆X-10石墨反應堆，又在華盛頓州的漢福德區修築了若干增殖核反應堆，可將輻照過的鈾通過核嬗變轉化為鈈；產出的鈈再經化學方法從鈾中分離出來，最終裝填入彈芯，成為後來的「胖子」。1945年的三位一體核試驗中，人類引爆的首枚核彈「小工具」即是內爆式核武器。

曼哈頓計劃還負責收集德國核武器開發計畫的情報。阿爾索斯任務中，曼哈頓計劃的眼線遍布歐洲，有些甚至深入敵後，收集核裂變材料和機密文件、拘捕德國科學家。雖然曼哈頓計劃保密工作十分嚴格，有許多內部人員甚至都不清楚自己工作的意義何在，不過還是有蘇聯的原子間諜滲入其中、竊取情報。

1945年8月，美軍駕駛B-29轟炸機飛往日本，其中飛行員、投彈手和技術人員均由曼哈頓計劃人員擔任。機組在廣島、長崎分別擲下「小男孩」和「胖子」，造成10餘萬人死亡、建築大範圍損毀。戰後，美軍執行十字路口行動，在比基尼環礁進行了數次核試驗。曼哈頓計劃中的科研機構演變為後來的美國國家實驗室體系，其科研成果也被用來發展醫療診斷和核動力海軍。1947年，美國原子能委員會成立並接管美國的核武器研究生產項目，曼哈頓計劃正式停止。