MAUD-kommittén

Första sidan av MAUD-kommitténs rapport, mars 1941

MAUD -kommittén var en brittisk vetenskaplig arbetsgrupp som bildades under andra världskriget . Det etablerades för att utföra den forskning som krävs för att avgöra om en atombomb var genomförbar. Namnet MAUD kom från en märklig rad i ett telegram från den danske fysikern Niels Bohr som syftade på sin hushållerska, Maud Ray.

MAUD-kommittén grundades som svar på Frisch-Peierls memorandum , som skrevs i mars 1940 av Rudolf Peierls och Otto Frisch , två fysiker som var flyktingar från Nazityskland som arbetade vid University of Birmingham under ledning av Mark Oliphant . Promemorian hävdade att en liten sfär av rent uran-235 skulle kunna ha den explosiva kraften av tusentals ton TNT .

Ordförande för MAUD-kommittén var George Thomson . Forskningen delades upp på fyra olika universitet: University of Birmingham , University of Liverpool , University of Cambridge och University of Oxford , som var och en hade en separat programledare. Olika medel för urananrikning undersöktes, liksom kärnreaktordesign , egenskaperna hos uran-235, användningen av det då hypotetiska grundämnet plutonium och teoretiska aspekter av kärnvapendesign.

Efter femton månaders arbete kulminerade forskningen i två rapporter, "Use of Uranium for a Bomb" och "Use of Uranium as a Source of Power", gemensamt känd som MAUD-rapporten. Rapporten diskuterade genomförbarheten och nödvändigheten av en atombomb för krigsansträngningen. Som svar skapade britterna ett kärnvapenprojekt, kodnamnet Tube Alloys . MAUD-rapporten gjordes tillgänglig för USA, där den gav energi till den amerikanska ansträngningen, som så småningom blev Manhattan-projektet . Rapporten avslöjades också för Sovjetunionen av dess atomspioner och hjälpte till att starta det sovjetiska atombombprojektet .

Ursprung

Upptäckten av kärnklyvning

Huvudartikel: Upptäckt av kärnklyvning

Neutronen upptäcktes av James Chadwick vid Cavendish Laboratory vid University of Cambridge i februari 1932. Två månader senare delade hans Cavendish-kollegor John Cockcroft och Ernest Walton litiumatomer med accelererade protoner . I december 1938 bombarderade Otto Hahn och Fritz Strassmann vid Hahns laboratorium i Berlin-Dahlem uran med långsamma neutroner och upptäckte att barium hade producerats. Hahn skrev till sin kollega Lise Meitner , som tillsammans med sin brorson Otto Frisch bevisade att urankärnan hade splittrats. De publicerade sitt fynd i Nature 1939. Detta fenomen var en ny typ av kärnkraftsupplösning och var mer kraftfull än någon tidigare sett. Frisch och Meitner beräknade att energin som frigjordes vid varje sönderfall var ungefär 200 megaelektronvolt [MeV] (32 pJ). I analogi med uppdelningen av biologiska celler kallade de processen " klyvning ".

Niels Bohr och John A. Wheeler tillämpade vätskedroppsmodellen utvecklad av Bohr och Fritz Kalckar för att förklara mekanismen för kärnklyvning. Bohr hade en uppenbarelse att klyvningen vid låga energier huvudsakligen berodde på uran-235- isotopen, medan den vid höga energier främst berodde på den mer rikliga uran-238- isotopen. Den förra utgör bara 0,7 % av naturligt uran, medan den senare står för 99,3 %. Frédéric Joliot-Curie och hans Paris-kollegor Hans von Halban och Lew Kowarski tog upp möjligheten av en kärnkedjereaktion i en artikel som publicerades i Nature i april 1939. Det var uppenbart för många forskare att åtminstone i teorin kunde en extremt kraftfull sprängämne skapas, även om de flesta fortfarande betraktade en atombomb som en omöjlighet. Termen var redan bekant för den brittiska allmänheten genom skrifterna av HG Wells , i hans 1913 roman The World Set Free .

Brittiskt svar

I Storbritannien funderade ett antal forskare på om en atombomb var praktisk. Vid University of Liverpool tacklade Chadwick och den polske flyktingforskaren Joseph Rotblat problemet, men deras beräkningar var ofullständiga. I Cambridge nobelpristagarna i fysik George Paget Thomson och William Lawrence Bragg att regeringen skulle vidta brådskande åtgärder för att förvärva uranmalm . Den huvudsakliga källan till detta var Belgiska Kongo , och de var oroliga att det skulle kunna hamna i tyska händer. Osäkra på hur de skulle gå till väga talade de med Sir William Spens , mästaren på Corpus Christi College , Cambridge . I april 1939 närmade han sig Sir Kenneth Pickthorn , den lokala parlamentsledamoten , som tog sina bekymmer till sekreteraren för kommittén för imperialistiskt försvar , generalmajor Hastings Ismay . Ismay bad i sin tur Sir Henry Tizard om en åsikt. Liksom många vetenskapsmän var Tizard skeptisk till sannolikheten för att en atombomb skulle utvecklas, och räknade med att oddsen för framgång var 100 000 till 1.

Även vid så långa odds var faran tillräckligt stor för att kunna tas på allvar. Lord Chartfield , ministern för samordning av försvaret , kontrollerade med finansministeriet och utrikesdepartementet och fann att det belgiska Kongo-uranet ägdes av företaget Union Minière du Haut Katanga . Dess brittiska vicepresident, Lord Stonehaven , arrangerade ett möte med den belgiska presidenten för företaget, Edgar Sengier . Eftersom Union Minières ledning var vänlig mot Storbritannien ansågs det inte nödvändigt att omedelbart förvärva uran, men Tizards kommitté för vetenskaplig undersökning av luftkrigföring ( CSSAW) fick i uppdrag att fortsätta forskningen om atombombers genomförbarhet. Thomson, vid Imperial College London , och Mark Oliphant , en australiensisk fysiker vid University of Birmingham , hade var och en i uppgift att utföra en serie experiment på uran. I februari 1940 hade Thomsons team misslyckats med att skapa en kedjereaktion i naturligt uran, och han hade beslutat att det inte var värt att fortsätta.

Frisch–Peierls promemoria

Huvudartikel: Frisch–Peierls memorandum

I Birmingham hade Oliphants team kommit till en annan slutsats. Oliphant hade delegerat uppgiften till Frisch och Rudolf Peierls , två tyska flyktingforskare som inte kunde arbeta på Oliphants radarprojekt eftersom de var fientliga utomjordingar och därför saknade det erforderliga säkerhetsgodkännandet. Francis Perrin hade definierat en kritisk massa av uran som den minsta mängd som kunde upprätthålla en kedjereaktion, och hade beräknat att den var cirka 40 ton (39 långa ton; 44 korta ton). Han räknade med att om man placerade en neutronreflektor runt den, skulle detta kunna reduceras till 12 ton (12 långa ton; 13 korta ton). I en teoretisk uppsats skriven 1939 försökte Peierls förenkla problemet genom att använda de snabba neutroner som produceras av fission, och därmed utelämna övervägande av en neutronmoderator . Han trodde också att den kritiska massan av en uranklot var "i storleksordningen ton".

Poynting Physics-byggnaden vid University of Birmingham , där Peierls och Frisch skrev Frisch-Peierls memorandum

Bohr hade dock hävdat att uran-235 isotopen var mycket mer benägen att fånga neutroner och fission även från neutroner med de låga energier som produceras av fission. Frisch började experimentera med urananrikning genom termisk diffusion . Framstegen gick långsamt; den nödvändiga utrustningen var inte tillgänglig och radarprojektet hade först anlitat de tillgängliga resurserna. Han undrade vad som skulle hända om han kunde producera en sfär av rent uran-235. När han använde Peierls formel för att beräkna dess kritiska massa fick han ett häpnadsväckande svar: mindre än ett kilogram skulle krävas. Frisch och Peierls producerade Frisch-Peierls-memorandumet i mars 1940. I det rapporterade de att en bomb på fem kilo skulle motsvara flera tusen ton dynamit, och till och med en bomb på ett kilo skulle vara imponerande. På grund av det potentiella radioaktiva nedfallet trodde de att britterna kunde finna det moraliskt oacceptabelt.

Oliphant tog med sig Frisch-Peierls-memorandumet till Tizard i mars 1940. Han skickade det vidare till Thomson, som diskuterade det med Cockcroft och Oliphant. De hörde också från Jacques Allier från franska Deuxième Bureau , som hade varit inblandad i avlägsnandet av hela beståndet av tungt vatten från Norge. Han berättade för dem om det intresse tyskarna visat för det tunga vattnet och för de franska forskarnas verksamhet i Paris. Omedelbara åtgärder vidtogs: ministeriet för ekonomisk krigföring ombads att säkra lager av uranoxid som riskerade att fångas av tyskarna; Brittiska underrättelsetjänster ombads att undersöka tyska kärnkraftsforskares verksamhet; och AV Hill , den brittiska vetenskapliga attachén i Washington, ombads ta reda på vad amerikanerna höll på med. Hill rapporterade att amerikanerna hade forskare som undersökte saken, men de trodde inte att några militära tillämpningar skulle hittas.

Organisation

En kommitté skapades som ett svar på Frisch–Peierls promemoria. Den höll sitt första möte den 10 april 1940 i Royal Societys huvudkommittérum på bottenvåningen i Burlington House i London. Dess möten hölls alltid där. De ursprungliga medlemmarna var Thomson, Chadwick, Cockcroft, Oliphant och Philip Moon ; Patrick Blackett , Charles Ellis och Norman Haworth lades till, tillsammans med en representant för direktören för vetenskaplig forskning vid ministeriet för flygplansproduktion ( MAP). MAUD-kommittén höll sina första två möten i april 1940 innan den formellt konstituerades av CSSAW. CSSAW avskaffades i juni 1940, och MAUD-kommittén kom då direkt under MAP. Thomson var ordförande för kommittén och fungerade till en början också som dess sekreterare, och skrev upp protokollet i hand på foolscap, tills MAP gav en sekreterare.

Burlington House i London, där MAUD-kommittén sammanträdde

Till en början döptes den nya kommittén till Thomson-kommittén efter dess ordförande, men denna byttes snart ut mot ett mer anspråkslöst namn, MAUD-kommittén. MAUD antogs av många vara en akronym, men det är det inte. Namnet MAUD kom att bli på ett ovanligt sätt. Den 9 april 1940, dagen då Tyskland invaderade Danmark , hade Niels Bohr skickat ett telegram till Frisch. Telegrammet slutade med en märklig rad "Tell Cockcroft and Maud Ray Kent". Först ansågs det vara kod gällande radium eller annan viktig atomvapenrelaterad information, gömd i ett anagram . Ett förslag var att ersätta "y" med ett "i", vilket ger "radium taget". När Bohr återvände till England 1943 upptäcktes det att meddelandet var adresserat till John Cockcroft och Bohrs hushållerska Maud Ray, som var från Kent. Därför fick kommittén namnet MAUD-kommittén. Även om initialerna inte stod för någonting var det officiellt MAUD-kommittén, inte Maud-kommittén.

På grund av projektets topphemliga aspekt var det bara brittiskfödda forskare som övervägdes. Trots deras tidiga bidrag fick Peierls och Frisch inte delta i MAUD-kommittén eftersom det i en tid av krig ansågs vara ett säkerhetshot att ha fientliga utomjordingar som ansvarade för ett känsligt projekt. I september 1940 bildades den tekniska underkommittén med Peierls och Frisch som medlemmar. Halban tog dock inte sin uteslutning ur MAUD-kommittén i lika god nåd som Frisch och Peierls. Som svar skapades två nya kommittéer i mars 1941 för att ersätta MAUD-kommittén och den tekniska underkommittén kallad MAUD Policy Committee och MAUD Technical Committee. Till skillnad från de ursprungliga två utskotten hade de skriftliga uppdrag. Mandatet för MAUD Policy Committee var:

  1. Att på uppdrag av direktören för vetenskaplig forskning, MAP, övervaka en utredning av uranets möjligheter som bidragande till krigsansträngningen; och
  2. Att överväga rekommendationerna från MAUDs tekniska kommitté och att ge råd till direktören för vetenskaplig forskning i enlighet därmed.

De från MAUDs tekniska kommitté var:

  1. Att överväga de problem som uppstår i uranutredningen;
  2. Att rekommendera MAUD:s policykommitté det experimentella arbete som krävs för att fastställa de tekniska möjligheterna; och
  3. Att säkerställa samarbetet mellan de olika grupperna av utredare.

MAUD Policy Committee hölls liten och inkluderade endast en representant från varje universitetslaboratorium. Dess medlemmar var: Blackett, Chadwick, Cockcroft, Ellis, Haworth, Franz Simon , Thomson och chefen för vetenskaplig forskning vid MAP. MAUDs tekniska kommittés medlemmar var: Moses Blackman , Egon Bretscher , Norman Feather , Frisch, Halban, CH Johnson , Kowarski, Wilfrid Mann , Moon, Nevill Mott , Oliphant, Peierls och Thomson. Dess möten deltog normalt av Winston Churchills vetenskapliga rådgivare, Frederick Lindemann , eller hans representant, och en representant för Imperial Chemical Industries (ICI). Basil Dickins från MAP fungerade som sekreterare för den tekniska kommittén. Thomson var ordförande för båda kommittéerna.

Aktivitet

MAUD-kommitténs forskning var uppdelad på fyra olika universitet: University of Birmingham, University of Liverpool, University of Cambridge och University of Oxford . Till en början betalades forskningen ur universitetens medel. Först i september 1940 blev statliga medel tillgängliga. MAP undertecknade kontrakt som gav £3 000 till Cavendish Laboratory i Cambridge (senare ökat till £6 500), £1 000 (senare ökat till £2 000) till Clarendon Laboratory i Oxford, £1 500 till Birmingham och £2 000 till Liverpool . Universiteten fick ersättning för utgifter av MAP, som också började betala en del av lönerna till universitetens personal. Chadwick, Peierls, Simon och andra professorer, tillsammans med viss forskarpersonal, fick dock fortfarande betalt från universitetets medel. Regeringen placerade också en beställning på 5 000 £ på 5 kg (11 lb) uranhexafluorid med ICI. Uranoxid köptes från Brandhurt Company, som köpte den från Amerika. Krigsbrist påverkade många forskningsområden, vilket krävde att MAP skrev till företag som begärde prioritet för föremål som forskarna kräver.

Det rådde också brist på arbetskraft, eftersom kemister och fysiker hade omdirigerats till krigsarbete. Av nödvändighet anställde universiteten många utlänningar eller före detta utlänningar. MAP var till en början emot deras anställning av säkerhetsskäl, särskilt som de flesta var från fientliga eller ockuperade länder. Deras anställning möjliggjordes bara för att de var anställda av universiteten och inte MAP, som inte fick anställa fiendeutomjordingar. MAP kom gradvis att acceptera sin anställning i projektet. Det skyddade vissa från internering och gav säkerhetstillstånd. Det fanns restriktioner för var fientliga utomjordingar kunde arbeta och bo, och de fick inte äga bilar, så dispenser krävdes för att de skulle kunna besöka andra universitet. "Och så," skrev historikern Margaret Gowing , "anförtroddes den största av alla krigstidshemligheter åt vetenskapsmän som av säkerhetsskäl uteslöts från annat krigsarbete."

University of Liverpool

Royal Fort och fysikavdelningen vid University of Bristol

Uppdelningen av MAUD-kommittén i Liverpool leddes av Chadwick, som assisterades av Frisch, Rotblat, Gerry Pickavance , Maurice Pryce och John Riley Holt . Divisionen i Liverpool kontrollerade också ett litet team vid University of Bristol som inkluderade Alan Nunn May och Cecil Frank Powell . I Liverpool fokuserade de på separationen av isotoper genom termisk diffusion som föreslogs i Frisch-Peierls memorandum.

Denna process baserades på det faktum att när en blandning av två gaser passerar genom en temperaturgradient, tenderar den tyngre gasen att koncentreras i den kalla änden och den lättare gasen i den varma änden. Att detta kan användas som ett medel för isotopseparation visades först av Klaus Clusius och Gerhard Dickel i Tyskland 1938, som använde det för att separera isotoper av neon . De använde en apparat som kallas en "kolonn", som bestod av ett vertikalt rör med en het tråd ner i mitten. Fördelen med tekniken var att den var enkel i designen och det fanns inga rörliga delar. Men det kunde ta månader att nå jämvikt, krävde mycket energi och behövde höga temperaturer som kunde orsaka problem med uranhexafluoriden.

En annan forskningslinje vid Liverpool var att mäta klyvningstvärsnittet av uran-235, som Frisch och Peierls beräkningar berodde på. De hade antagit att nästan varje kollision mellan en neutron av vilken energi som helst och en uran-235 kärna skulle producera en klyvning. Värdet som de använde för klyvningstvärsnittet var det som publicerades av franska forskare 1939, men data publicerade av amerikanerna i numren 15 mars och 15 april 1940 av den amerikanska tidskriften Physical Review visade att det var mycket mindre .

Inget rent uran-235 fanns tillgängligt, så experiment i Liverpool genomfördes med naturligt uran. Resultaten var ofullständiga, men tenderade att stödja Frisch och Peierls. I mars 1941 Alfred Nier lyckats producera en mikroskopisk mängd rent uran-235 i USA, och ett team under Merle Tuve vid Carnegie Institution of Washington mätte tvärsnittet. Uran-235 var för värdefullt för att skicka ett prov till Storbritannien, så Chadwick skickade amerikanerna en lista över mätningar han ville att de skulle utföra. Slutresultatet blev att tvärsnittet var mindre än vad Frisch och Peierls hade antagit, men den resulterande kritiska massan var fortfarande bara cirka åtta kilo.

Samtidigt undersökte Pryce hur länge en skenande kärnkedjereaktion i en atombomb skulle fortsätta innan den sprängde sig själv. Han beräknade att eftersom neutronerna som produceras av fission har en energi på cirka 1 MeV (0,16 pJ) motsvarade detta en hastighet på 1,4 × 10 9 cm/sek . Större delen av kedjereaktionen skulle slutföras i storleksordningen 10 × 10 −8 sekunder (tio " shakes "). Från 1 till 10 procent av det klyvbara materialet skulle klyvas under denna tid; men även en atombomb med 1 procent verkningsgrad skulle frigöra så mycket energi som 180 000 gånger sin vikt i TNT.

Oxfords universitet

Clarendon Laboratory i Oxford

Avdelningen av MAUD-kommittén i Oxford leddes av Simon. Som tysk emigrant kunde han engagera sig först efter att Peierls gick i god för honom och påpekade att Simon redan hade påbörjat forskning om isotopseparation, vilket skulle ge projektet ett försprång genom hans deltagande. Oxford-teamet bestod till största delen av icke-brittiska forskare, inklusive Nicholas Kurti , Kurt Mendelssohn , Heinrich Kuhn , Henry Shull Arms och Heinz London . De koncentrerade sig på isotopseparation med en metod som kallas gasdiffusion .

Detta är baserat på Grahams lag , som säger att utflödeshastigheten för en gas genom en porös barriär är omvänt proportionell mot kvadratroten av gasens molekylmassa . I en behållare med en porös barriär som innehåller en blandning av två gaser kommer de lättare molekylerna att passera ut ur behållaren snabbare än de tyngre molekylerna. Gasen som lämnar behållaren anrikas något i de lättare molekylerna, medan restgasen är något utarmad. Simons team genomförde experiment med kopparväv som barriär. Eftersom uranhexafluorid, den enda kända gasen som innehåller uran, var både knapp och svår att hantera, användes en blandning av koldioxid och vattenånga för att testa den.

Resultatet av detta arbete var en rapport från Simon om "Uppskattningen av storleken på en verklig separationsanläggning" i december 1940. Han beskrev en industrianläggning som kan producera ett kilogram per dag av uran anrikat till 99 procent uran-235. Anläggningen skulle använda 70 000 kvadratmeter (750 000 sq ft) membranbarriärer, i 18 000 separationsenheter i 20 steg. Anläggningen skulle täcka 40 acres (16 ha), maskineriet skulle väga 70 000 långa ton (71 000 t) och förbruka 60 000 kW kraft. Han uppskattade att det skulle ta 12 till 18 månader att bygga till en kostnad av cirka 4 miljoner pund, kräva 1 200 arbetare för att arbeta och kosta 1,5 miljoner pund per år att driva. "Vi är övertygade om att separationen kan utföras på det sätt som beskrivs", avslutade han, "och vi tror till och med att systemet, med tanke på dess syfte, inte är orimligt dyrt i fråga om tid, pengar och ansträngning."

Universitetet i Cambridge

Cavendish Laboratory vid University of Cambridge

Uppdelningen av MAUD-kommittén i Cambridge leddes gemensamt av Bragg och Cockcroft. Det inkluderade Bretscher, Feather, Halban, Kowarski, Herbert Freundlich och Nicholas Kemmer . Paul Dirac assisterade som konsult, även om han inte formellt var en del av teamet. Den 19 juni 1940, efter den tyska invasionen av Frankrike , fördes Halban, Kowarski och andra franska vetenskapsmän och deras familjer, tillsammans med deras dyrbara lager av tungt vatten, till England av Earl of Suffolk och major Ardale Golding på ångbåten Broompark . Det tunga vattnet, värderat till £22 000, förvarades till en början på HM Prison Wormwood Scrubs, men förvarades senare i hemlighet i biblioteket på Windsor Castle . De franska forskarna flyttade till Cambridge, där de genomförde experiment som definitivt visade att en kärnkedjereaktion kunde produceras i en blandning av uranoxid och tungt vatten.

I en artikel skriven kort efter att de anlände till England, teoretiserade Halban och Kowarski att långsamma neutroner kunde absorberas av uran-238 och bilda uran-239. Ett brev av Edwin McMillan och Philip Abelson publicerat i Physical Review den 15 juni 1940 angav att detta förföll till ett grundämne med ett atomnummer av 93 och sedan till ett med ett atomnummer av 94 och en massa av 239, som, även om det fortfarande radioaktiv, var ganska långlivad. Att ett brev om ett så känsligt ämne fortfarande kunde publiceras irriterade Chadwick, och han bad om att en officiell protest skulle skickas till amerikanerna, vilket gjordes.

Bretscher och Feather hävdade, på teoretiska grunder, att detta element skulle kunna klyvas av både snabba och långsamma neutroner som uran-235. Om så var fallet, utlovade detta en annan väg till en atombomb, eftersom den kunde avlas från det mer rikliga uran-238 i en kärnreaktor , och separation från uran kunde ske på kemisk väg, eftersom det var ett annat grundämne, och därigenom undvika nödvändigheten för isotopseparation. Kemmer föreslog att eftersom uran fick sitt namn efter planeten Uranus , kunde element 93 heta neptunium och 94 plutonium efter de kommande två planeterna. Senare upptäcktes att amerikanerna självständigt hade antagit samma namn, efter samma logik. Bretscher och Feather gick längre och teoretiserade att bestrålning av torium skulle kunna producera en ny isotop av uran, uran-233 , som också kan vara mottaglig för klyvning av både snabba och långsamma neutroner. Utöver detta arbete Eric Rideal isotopseparation genom centrifugering .

University of Birmingham

Poynting Physics Building vid University of Birmingham. Den blå plaketten firar Peierls och Frischs verk.

Uppdelningen av MAUD-kommittén i Birmingham leddes av Peierls. Han fick hjälp av Haworth, Johnson och, från den 28 maj 1941, Klaus Fuchs . Haworth ledde kemisterna i att studera egenskaperna hos uranhexafluorid. En sak till dess fördel var att fluor bara har en isotop, så varje skillnad i vikt mellan två molekyler beror enbart på den olika isotopen av uran.

Annars var uranhexafluorid långt ifrån idealiskt. Det stelnade vid 120 °F (49 °C), var frätande och reagerade med många ämnen, inklusive vatten. Den var därför svår och farlig att hantera. Men en sökning av kemister i Birmingham misslyckades med att avslöja en annan gasformig förening av uran. Lindemann använde sitt inflytande med Lord Melchett , en direktör för ICI, för att få ICI att producera uranhexafluorid i industriell skala. ICI:s fluorvätesyrafabrik var ur drift och krävde omfattande reparationer, så offerten för ett kilo uranhexafluorid kom till 5 000 pund. Icke desto mindre gjordes beställningen i december 1940. ICI undersökte också metoder för att framställa ren uranmetall.

Peierls och hans team arbetade med de teoretiska problemen med en kärnvapenbomb. I huvudsak var de ansvariga för att ta reda på bombens tekniska egenskaper. Tillsammans med Fuchs tolkade Peierls också alla experimentella data från de andra laboratorierna. Han undersökte de olika processerna genom vilka de erhöll isotoper. I slutet av sommaren 1940 föredrog Peierls gasdiffusion framför termisk diffusion.

Ett papper mottogs från USA där George Kistiakowsky hävdade att ett kärnvapen skulle göra mycket liten skada, eftersom det mesta av energin skulle gå åt till att värma upp den omgivande luften. Ett kemiskt sprängämne genererar mycket heta gaser i ett slutet utrymme, men en kärnvapenexplosion kommer inte att göra detta. Peierls, Fuchs, Geoffrey Taylor och JG Kynch utarbetade hydrodynamiken för att motbevisa Kistiakowskys argument. Taylor producerade en artikel om "The Formation of a Blast Wave by a Very Intense Explosion" i juni 1941.

Rapporter

Det första utkastet till MAUD-kommitténs slutrapport skrevs av Thomson i juni 1941 och cirkulerade bland ledamöterna i kommittén den 26 juni, med instruktioner om att nästa möte den 2 juli skulle diskutera det. En betydande mängd redigering gjordes, främst av Chadwick. I detta skede var det uppdelat i två rapporter. Den första var på "Användning av uran för en bomb"; den andra "Användning av uran som en kraftkälla". De konsoliderade all forskning och experiment som MAUD-kommittén hade genomfört. Rapporten inleddes med ett uttalande att:

Vi skulle vilja betona i början av denna rapport att vi gick in i projektet med mer skepsis än tro, även om vi ansåg att det var en fråga som måste utredas. När vi fortsatte blev vi mer och mer övertygade om att frigöring av atomenergi i stor skala är möjlig och att förhållanden kan väljas som skulle göra det till ett mycket kraftfullt krigsvapen. Vi har nu kommit fram till slutsatsen att det kommer att vara möjligt att tillverka en effektiv uranbomb som, som innehåller cirka 25 pund aktivt material, vad gäller destruktiv effekt skulle motsvara 1 800 ton TNT och som även skulle släppa ut stora mängder radioaktiva ämnen som skulle göra platser nära där bomben exploderade farliga för människoliv under en lång period.

Den första rapporten drog slutsatsen att en bomb var genomförbar. Den beskrev den i teknisk detalj och gav specifika förslag för att utveckla den, inklusive kostnadsberäkningar. En anläggning för att producera ett kilo uran-235 per dag beräknades kosta 5 miljoner pund och skulle kräva en stor kvalificerad arbetskraft som också behövdes för andra delar av krigsinsatsen. Det kan vara tillgängligt om så lite som två år. den 1/4 mil (0,40 km). skulle göra uppskattades vara liknande den från Halifax-explosionen 1917, som hade ödelagt allt inom en radie på Rapporten varnade för att Tyskland hade visat intresse för tungt vatten, och även om detta inte ansågs användbart för en bomb kvarstod möjligheten att Tyskland också kunde arbeta med bomben.

Den andra rapporten var kortare. Den rekommenderade att Halban och Kowarski skulle flytta till USA där det fanns planer på att göra tungt vatten i stor skala. Plutonium kan vara mer lämpligt än uran-235, och plutoniumforskning bör fortsätta i Storbritannien. Den drog slutsatsen att den kontrollerade klyvningen av uran kunde användas för att generera värmeenergi för användning i maskiner och tillhandahålla stora mängder radioisotoper som kan användas som substitut för radium . Tungt vatten eller möjligen grafit kan fungera som moderator för de snabba neutronerna. Sammanfattningsvis, medan kärnreaktorn hade betydande löften för framtida fredlig användning, ansåg kommittén att det inte var värt att överväga under det nuvarande kriget.

Resultat

Storbritannien

Huvudartiklar: Tube Alloys och brittiskt bidrag till Manhattan Project

Som svar på MAUD-kommitténs rapport lanserades ett kärnvapenprogram. För att samordna insatserna skapades ett nytt direktorat med det avsiktligt missvisande namnet Tube Alloys av säkerhetsskäl. Sir John Anderson , Lord President of the Council , blev ansvarig minister, och Wallace Akers från ICI utsågs till chef för Tube Alloys. Tube Alloys och Manhattan Project utbytte information, men kombinerade till en början inte sina ansträngningar, skenbart över oro för amerikansk säkerhet. Ironiskt nog var det det brittiska projektet som redan hade penetrerats av atomspioner för Sovjetunionen. Den mest betydelsefulla av dem vid denna tidpunkt var John Cairncross , en medlem av den ökända Cambridge Five , som arbetade som privatsekreterare till Lord Hankey , en minister utan portfölj i krigskabinettet . Cairncross försåg NKVD med information från MAUD-kommittén.

Storbritannien hade inte USA:s arbetskraft eller resurser, och trots sin tidiga och lovande start hamnade Tube Alloys efter sin amerikanska motsvarighet och blev försämrad av den. Britterna övervägde att producera en atombomb utan amerikansk hjälp, men projektet skulle ha behövt överväldigande prioritet, den beräknade kostnaden var häpnadsväckande, störningar i andra krigstidsprojekt var oundvikliga och det var osannolikt att det skulle vara klart i tid för att påverka krigets utgång i Europa .

På Quebeckonferensen i augusti 1943 undertecknade Churchill och Roosevelt Quebecavtalet , som slog samman de två nationella projekten. Quebecavtalet inrättade Combined Policy Committee och Combined Development Trust för att samordna sina ansträngningar. Hyde Park-avtalet den 19 september 1944 förlängde både kommersiellt och militärt samarbete in i efterkrigstiden.

En brittisk beskickning ledd av Akers hjälpte till med utvecklingen av gasdiffusionsteknik vid SAM Laboratories i New York. En annan, ledd av Oliphant, hjälpte till med den elektromagnetiska separationsprocessen vid Berkeley Radiation Laboratory . Cockcroft blev chef för det gemensamma brittisk-kanadensiska Montreal Laboratory . En brittisk beskickning till Los Alamos-laboratoriet leddes av Chadwick, och senare Peierls, som inkluderade flera av Storbritanniens mest framstående vetenskapsmän. Som övergripande chef för den brittiska beskickningen skapade Chadwick ett nära och framgångsrikt partnerskap och såg till att brittiskt deltagande var fullständigt och helhjärtat.

Förenta staterna

Huvudartikel: S-1 Executive Committee

Som svar på Einstein-Szilard-brevet från 1939 hade president Franklin D. Roosevelt skapat en rådgivande kommitté för uran i oktober 1939, ledd av Lyman Briggs . Forskningen koncentrerades till långsam fission för kraftproduktion, men med ett växande intresse för isotopseparation. I juni 1941 skapade Roosevelt Office of Scientific Research and Development (OSRD), med Vannevar Bush som direktör, personligen ansvarig inför presidenten. Urankommittén blev uransektionen i OSRD, som snart döptes om till S-1-sektionen av säkerhetsskäl.

Bush förlovade Arthur Compton , en nobelpristagare, och National Academy of Sciences . Hans rapport utfärdades den 17 maj 1941. Den stödde en starkare ansträngning, men tog inte upp designen eller tillverkningen av en bomb i någon detalj. Information från MAUD-kommittén kom från brittiska forskare som reste till USA, särskilt Tizard-missionen , och från amerikanska observatörer vid MAUD-kommitténs möten i april och juli 1941. Cockcroft, som var en del av Tizard-missionen, rapporterade att det amerikanska projektet släpade efter den brittiska och fortsatte inte lika snabbt.

Storbritannien var i krig och kände att en atombomb var brådskande, men USA var ännu inte i krig. Det var Oliphant som drev det amerikanska programmet till handling. Han flög till USA i slutet av augusti 1941, skenbart för att diskutera radarprogrammet, men faktiskt för att ta reda på varför USA ignorerade MAUD-kommitténs resultat. Oliphant rapporterade: "Protokollerna och rapporterna hade skickats till Lyman Briggs, som var direktör för urankommittén, och vi blev förvånade över att vi nästan inte fick några kommentarer. Jag ringde till Briggs i Washington, bara för att få reda på att detta oklara och föga imponerande. Man hade lagt rapporterna i sitt kassaskåp och hade inte visat dem för medlemmar i hans kommitté. Jag var förvånad och bedrövad."

Oliphant träffade S-1-sektionen. Samuel K. Allison var en ny kommittémedlem, en experimentell fysiker och en skyddsling från Compton vid University of Chicago . Oliphant "kom till ett möte", mindes Allison, "och sa "bomb" utan osäkra ordalag. Han sa till oss att vi måste koncentrera alla ansträngningar på bomben och sa att vi inte hade rätt att arbeta på kraftverk eller något annat än bomben. Bomben skulle kosta 25 miljoner dollar, sa han, och Storbritannien hade inte pengarna eller arbetskraften, så det var upp till oss.

Oliphant besökte sedan sin vän Ernest Lawrence , en amerikansk nobelpristagare, för att förklara hur brådskande det var. Lawrence kontaktade Compton och James B. Conant , som fick en kopia av den slutliga MAUD-rapporten från Thomson den 3 oktober 1941. Harold Urey , också en Nobelpristagare, och George B. Pegram skickades till Storbritannien för att få mer information. I januari 1942 fick OSRD befogenhet att delta i stora ingenjörsprojekt utöver forskning. Utan hjälp från MAUD-kommittén skulle Manhattan-projektet ha startat månader efter. Istället kunde de börja fundera på hur man skapar en bomb, inte om det var möjligt. Gowing noterade att "händelser som ändrar en tidsskala med bara några månader kan ändå ändra historien." Den 16 juli 1945 detonerade Manhattan Project den första atombomben i kärnvapenprovet i Trinity .

Sovjetunionen

Huvudartikel: Sovjetiskt atombombprojekt

Sovjetunionen fick detaljer om brittisk forskning från sina atomspioner Fuchs, Engelbert Broda och Cairncross. Lavrenty Beria , chefen för NKVD, gav en rapport till generalsekreteraren för Sovjetunionens kommunistiska parti, Joseph Stalin , i mars 1942 som inkluderade MAUD-rapporterna och andra brittiska dokument som Cairncross antog. 1943 fick NKVD en kopia av den slutliga rapporten från MAUD-kommittén. Detta ledde till att Stalin beordrade att ett sovjetiskt program skulle starta, även om det hade mycket begränsade resurser. Igor Kurchatov utsågs till chef för det begynnande programmet senare samma år. Sex år senare, den 29 augusti 1949, testade Sovjetunionen en atombomb.

Anteckningar

externa länkar

Hämtad från " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=MAUD_Committee&oldid=1139312477 "