Projeto Manhattan: diferenças entre revisões

A matéria-prima essencial para o projeto foi o urânio, o qual foi utilizado como combustível para os reatores, com a alimentação que foi transformada em plutónio, e, na sua forma enriquecida, na própria bomba atômica. Havia quatro grandes depósitos conhecidos de urânio em 1940: no [[Colorado]], norte do [[Canadá]], [[Jáchymov|Joachimstal]] na [[Checoslováquia]], e no [[Congo Belga]].<ref>{{harvnb|Smyth|1945|p=39}}.</ref> Todos menos Joachimstal estavam nas mãos dos aliadas. Uma pesquisa em novembro de 1942 determinou que quantidades suficientes de urânio estavam disponíveis para satisfazer os requisitos do projeto.<ref>{{harvnb|Smyth|1945|p=92}}.</ref> Nichols organizou com o [[Departamento de Estado dos Estados Unidos|Departamento de Estado]] os controles de exportação para ser colocado com o [[óxido de urânio]] e a negociação para a compra de {{Formatnum|1200}} t de minério de urânio do Congo Belga que estavam sendo armazenados em um depósito em [[Staten Island]]. Ele negociou com a ''Eldorado Gold Mines'' para a compra de minério de sua mina em Port Hope, Ontário, e a sua transferência em lotes de 100 toneladas. O governo canadense, posteriormente, comprou as ações da empresa até que adquiriu uma participação de controle.<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=85–86}}.</ref>▼

A mais rica fonte de minério foi a mina [[Shinkolobwe]] no Congo Belga, mas foi inundada e fechada. Nichols tentou em vão negociar a sua reabertura com [[Edgar Sengier]], o diretor da empresa proprietária da mina, ''[[Union Minière du Haut Katanga]]'' (UMHK).<ref>{{harvnb|Jones|1985|p=295}}.</ref> A questão foi retomada pelo Comitê de Política Combinada. 30% das ações da ''UMHK'' eram controladas por interesses britânicos, os britânicos assumiram a liderança nas negociações. Sir [[John Anderson, 1º Visconde de Waverley|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 1.750 t de minério serem fornecidas.<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=285–288}}.</ref> 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)|Uravan]], [[Colorado]]. A mineração de urânio do Colorado rendeu cerca de 810 t de minério.<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=291–292}}.</ref>▼

''Mallinckrodt Incorporated'', em St. Louis, Missouri, pegou o minério bruto e dissolveu em [[ácido nítrico]] para produzir [[nitrato de uranilo]]. [[Éter]] foi adicionado, em seguida, um processo de [[extração líquido-líquido]], para separar as impurezas do nitrato de uranilo. Foi depois aquecida para formar [[trióxido de urânio]], que foi reduzida ao [[dióxido de urânio]] puro.<ref>{{harvnb|Ruhoff|Fain|1962|pp=3–9}}.</ref> Em julho de 1942, Mallinckrodt estava produzindo uma tonelada de óxido altamente puro por dia, mas transformar isso em urânio metálico inicialmente mostrou-se mais difícil para os contratantes da [[Westinghouse Electric Corporation|''Westinghouse'']] e ''Metal Hydrides''.<ref>{{harvnb|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|p=31}}.</ref> A produção era muito lenta e a qualidade era inaceitavelmente baixa. Um ramo especial do Laboratório Metalúrgico foi estabelecido em [[Universidade Estadual de Iowa|''Iowa State College'']], em Ames, Iowa, sob [[Frank Spedding]] para investigar alternativas, e seu processo de Ames tornou-se disponível em 1943.<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=87–88}}.</ref>▼

Marshall e Nichols descobriram que o processo de separação isotópica eletromagnética exigiria 5.000 toneladas de cobre, que estava desesperadamente em falta. No entanto, a prata poderia ser a substituta, numa proporção 11:10. Em 3 de agosto de 1942, Nichols se encontrou com o [[Subsecretário do Tesouro dos Estados Unidos|subsecretário do tesouro]] [[Daniel W. Bell]] e pediu a transferência de 6.000 toneladas de lingotes de prata a partir do ''West Point Depository''. "Jovem", Bell disse a ele, "você pode pensar em prata como toneladas, mas o Tesouro vai sempre pensar da prata em [[onça-troy]]!"<ref>{{harvnb|Nichols|1987|p=42}}.</ref> Eventualmente, foram utilizados 14.700 toneladas.<ref name="Jones, p. 133" />▼

Barras de prata de {{Formatnum|1000}} onças-troy (31&nbsp;kg) foram lançados para dentro dos biletes cilíndricos e levado para ''[[Phelps Dodge]]'' em Bayway, [[Nova Jersey]], onde foram [[Extrusão|extrudados]] em tiras de 15,9 milímetros de espessura, 76 milímetros de largura e 12 m de comprimento. Estes foram enrolados em bobinas magnéticas por ''[[Allis-Chalmers]]'' em [[Milwaukee]], [[Wisconsin]]. Após a guerra, todo o maquinário foi desmontado e limpo e as tábuas do assoalho sob a máquina foram cortados e queimados para recuperar pequenas quantidades de prata. No final, apenas 1/{{Formatnum|3600000}} foi perdido.<ref name="Jones, p. 133">{{harvnb|Jones|1985|p=133}}.</ref><ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|p=153}}.</ref> A última prata foi devolvida em maio de 1970.<ref>{{harvnb|Jones|1985|p=67}}.</ref>▼

Responsável pela concepção e construção da usina de separação electromagnética, que passou a ser chamado [[Complexo de Segurança Nacional Y-12|Y-12]], foi atribuída a ''Stone & Webster'' pelo Comitê S-1 em junho de 1942. O projeto chamado por cinco unidades de processamento de primeira fase, conhecida como esteira de rolagem Alpha, e duas unidades de processamento final, conhecidas como esteiras de rolagem Beta. Em setembro de 1943 Groves autorizou a construção de mais quatro esteiras de rolagem, conhecida como Alpha II. A construção começou em fevereiro de 1943.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=126–132}}.</ref>▼

Quando a usina entrou em operação para testar a cronograma em outubro, os tanques de vácuo de 14 toneladas saiu do alinhamento por causa do poder dos ímãs, e teve que ser fixado de forma mais segura. Um problema mais grave surgiu quando as bobinas magnéticas iniciou o curto-circuito. Em dezembro, Groves ordenou um ímã a ser arrombado, e punhados de ferrugem foram encontrados no interior. Groves, em seguida, ordenou a demolição das esteiras de rolagem e os ímãs enviados de volta para a fábrica para limpeza. Uma fábrica de decapagem foi estabelecida no local para limpeza do tubos e acessórios.<ref name="Fine & Remington, p. 684" /> A segunda Alpha I não estava operacional até o final de janeiro de 1944, o primeiro Beta e o primeiro e terceiro Alpha I entrou em serviço em março, e o quarto Alpha I estava operacional em abril. A quarta esteiras de rolagem Alpha II foi concluída entre julho e outubro de 1944.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=138–139}}.</ref>▼

[[Imagem:Y12 Calutron Operators.jpg|thumb|300px|Operadoras em seus painéis de controle de calutron na Y-12. Gladys Owens, a mulher sentada em primeiro plano, não sabia no que ela tinha se envolvido até ver esta foto em um passeio público na instalação 50 anos mais tarde.<ref>{{citar web |url=http://smithdray1.net/angeltowns/or/go.htm |publicado=SmithDRay |título=The Calutron Girls |acessodata=16 de agosto de 2013}}</ref>]]▼

[[Eastman Chemical Company|''Tennessee Eastman'']] foi contratada para gerenciar Y-12 sobre o custo habitual mais taxa base fixa, com uma taxa de US${{Formatnum|22500}} por mês, mais US${{Formatnum|7500}} por esteira de rolagem para as primeiras sete esteiras de rolagem e US${{Formatnum|4000}} por esteira de rolagem adicional.<ref>{{harvnb|Jones|1985|p=140}}.</ref> Os ''calutrons'' foram inicialmente operados por cientistas de Berkeley para remover erros e alcançar uma taxa de funcionamento razoável. Eles foram, então, entregues a operadoras treinadas da ''Tennessee Eastman'' que tinham apenas o ensino médio. Nichols comparou os dados de produção da unidade, e apontou a Lawrence que as jovens operadoras "caipiras" tinham desempenho superior de seus PhDs. Eles concordaram em uma corrida de produção e Lawrence perdeu, o impulso moral para os trabalhadores e supervisores da ''Tennessee Eastman''. As meninas foram "treinadas como soldados para não raciocinar o por quê", enquanto "os cientistas não poderiam abster-se de demorada investigação da causa de até mesmo pequenas oscilações dos mostradores."<ref>{{harvnb|Nichols|1987|p=131}}.</ref>▼

Y-12 inicialmente enriqueceu o urânio-235 conteúdo para entre 13% e 15%, e enviados os primeiros cem gramas deste para Los Alamos março de 1944. Apenas uma parte em {{Formatnum|5825}} da ração de urânio emergiu como produto final. Grande parte do resto estava espalhado sobre os equipamentos no processo. Esforços de recuperação extenuantes ajudaram a elevar a produção para 10% da ração de urânio-235 em janeiro de 1945. Em fevereiro, a esteira de rolagem Alpha começou a receber ração levemente enriquecida (1,4%), a partir da nova usina S-50 de difusão térmica. No mês seguinte, foi ainda maior (5%), ração a partir da usina K-25 de difusão gasosa. Em abril, K-25 estava produzindo urânio suficientemente enriquecido para alimentar diretamente as esteiras de rolagem Beta.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=143–148}}.</ref>▼

Em novembro de 1942, o Comitê de Política Militar aprovou a construção de uma usina de difusão gasosa de 600 estágios.<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|p=108}}.</ref> Em 14 de dezembro, [[Kellogg, Brown and Root|M. W. Kellogg]] aceitou uma oferta para construir a usina, que recebeu o codinome K-25. Um contrato de custo mais taxa fixa foi negociada, eventualmente, totalizando US$2,5 milhões. A entidade empresarial separada chamada ''Kellex'' foi criada para o projeto, liderado por Percival C. Keith, um dos vice-presidentes da ''Kellogg''.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=150–151}}.</ref> O processo enfrentou dificuldades técnicas formidáveis. O gás [[hexafluoreto de urânio]], altamente corrosivo, teria de ser usado como um substituto, enquanto que os motores e bombas teriam que ser apertados e fechados sob vácuo no gás inerte. O maior problema é o desenho da barreira, o que tem que ser forte, poroso e resistente à corrosão por hexafluoreto de urânio. A melhor escolha para este parecia ser níquel. Edward Adler e Edward Norris criou uma barreira de malha de níquel galvanizado. A planta-piloto de seis estágios foi construída na Universidade de Columbia para testar o processo, mas o protótipo de Norris-Adler provou ser muito frágil. Uma barreira rival foi desenvolvida a partir de níquel pulverizado pela ''Kellex'', [[Bell Labs|''Bell Telephone Laboratories'']] e a ''Bakelite Corporation''. Em janeiro de 1944, Groves ordenou que a barreira da ''Kellex'' para ser produzida.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=154–157}}.</ref><ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=126–127}}.</ref>▼

O projeto da ''Kellex'' para o K-25 pedia um prédio de quatro andares, uma estrutura de 800 m de comprimento em forma de U, contendo 54 prédios contíguos. Estes foram divididos em nove seções. Dentro destas células eram de seis fases. As células podem ser operadas de forma independente, ou consecutivamente numa seção. Similarmente, as seções podem ser operadas separadamente ou como parte de uma única cascata. Começou a ser construída, marcando o local de 2.0&nbsp;km² em maio de 1943. Trabalho sobre o edifício principal começou em outubro de 1943, e a planta-piloto de seis estágios estava pronta para a operação em 17 de abril de 1944. Em 1945, Groves cancelou os estágios superiores da usina, dirigidos pela ''Kellex'' em vez disso designou e construir uma unidade de alimentação lateral de 540 estágios, que ficou conhecida como K-27. Kellex transferiu a última unidade do contratante operacional, [[Union Carbide|''Union Carbide and Carbon'']], em 11 de setembro de 1945. O custo total, incluindo a usina K-27 concluída após a guerra, chegou a US$480 milhões.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=158–165}}.</ref>▼

A Laboratório de Pesquisa Naval continuou a pesquisa sob a direção de Philip Abelson, mas houve muito pouco contato com o Projeto Manhattan, até abril de 1944, quando o capitão [[William Sterling Parsons]], o oficial naval que estava no comando do desenvolvimento de material bélico em Los Alamos, trouxe notícias do Oppenheimer sobre progressos encorajadores em experimentos da Marinha na difusão térmica. Oppenheimer escreveu a Groves, sugerindo que a produção de uma unidade de difusão térmica pode ser introduzida na Y-12. Groves criou uma comissão composta por [[Warren Lewis]], Eger Murphree e Richard Tolman para investigar a ideia, e estima-se que uma usina de difusão térmica custando US$3,5 milhões poderia enriquecer 50&nbsp;kg de urânio por semana para quase 0,9% de urânio-235. Groves aprovou sua construção em 24 de junho de 1944.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=175–177}}.</ref>▼

Groves contratou a ''H. K. Ferguson Company'' de [[Cleveland]], [[Ohio]], para construir a usina de difusão térmica, que foi designada como S-50. Groves aconselhou, Karl Cohen e W. I. Thompson da ''[[Esso|Standard Oil]]'',<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=170–172}}.</ref> estimou que seriam necessários seis meses para construir. Groves deu a Ferguson apenas quatro. Projeto para a instalação de 2.142 de 48 metros de altura colunas de 15 m difusão organizados em 21 suportes de produção. Dentro de cada coluna havia três tubos concêntricos. Vapor, obtido a partir da vizinha central eléctrica K-25 a uma pressão de 100 libras por polegada quadrada (690 kPa) e à temperatura de 285&nbsp;°C, fluindo para baixo através de um tubo de 32&nbsp;mm com interior de níquel, enquanto a água a 68&nbsp;°C fluía para cima através do tubo de ferro externo. Separação isotópica ocorrida no gás hexafluoreto de urânio entre o níquel e tubos de cobre.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=178–179}}.</ref>▼

O trabalho começou em 9 de julho de 1944, a S-50 entrou em operação parcialmente em setembro. Ferguson operava a usina através de uma subsidiária conhecida como ''Fercleve''. A usina produzia apenas 4,8&nbsp;kg de 0,852% de urânio-235, em outubro. Vazamentos limitaram a produção e forçaram desligamentos durante os meses seguintes, mas, em junho de 1945, produziu 5,770&nbsp;kg.<ref>{{harvnb|Jones|1985|pp=180–183}}.</ref> Em março de 1945, todos os 21 suportes de produção estavam operando. Inicialmente, a produção da S-50 foi alimentada pela Y-12, mas a partir de março de 1945 os três processos de enriquecimento foram executados em série. S-50 se tornou a primeira fase, o enriquecimento de 0,71% para 0,89%. Este material foi alimentado no processo de difusão gasosa para a usina K-25, o que produziu um produto enriquecido em cerca de 23%. Este foi, por sua vez, introduzido na Y-12,<ref>{{harvnb|Hewlett|Anderson|1962|pp=300–302}}.</ref> que impulsionou a cerca de 89%, suficiente para armas nucleares.<ref name="Hansen, p. 112">{{harvnb|Hansen|1995b|p=V-112}}.</ref>▼