Tube Alloys byl krycí názevpro britský program jaderných zbraní během druhé světové války , kdy byla samotná existence jaderných zbraní držena v nejvyšší míře utajení. Byl integrován doamerického projektu Manhattan .
Otto Hahn v Německu a Lise Meitnerová , exilová ve Švédsku, informovali o jaderném štěpení v uranu v roce 1938 . vÚnor 1939Skupina vědců na Collège de France v Paříži , Frédéric Joliot-Curie , Hans von Halban , Lew Kowarski a Francis Perrin , ukazují, že při štěpení v uranovém jádře, dva nebo tři další neutrony jsou emitovány. Toto důležité pozorování naznačuje, že je možná soběstačná řetězová reakce. Mnohým vědcům je okamžitě jasné, že by bylo možné teoreticky vytvořit extrémně silnou výbušninu, atomovou bombu , přesto mnozí Věří, že bude nemožné ji v praxi použít.
Francis Perrin v této skupině definuje kritické množství uranu jako nejmenší množství potřebné k udržení řetězové reakce. Zjistil, že přírodní uran nemůže být předmětem řetězové reakce bez použití moderátoru , který by zpomalil rychlé neutrony emitované štěpením.
Na začátku roku 1940 skupina zjistila, z teoretických důvodů, že těžká voda bude ideálním moderátorem. Žádá francouzské ministerstvo pro vyzbrojování, aby získalo co nejvíce těžké vody z jediného stávajícího zdroje, velké vodní elektrárny ve Vemork v Norsku . Francouzi poté zjistili, že Němci již nabídli odkoupení všech norských zásob těžké vody, což naznačuje, že Německo může také zkoumat atomovou bombu. Francouzi informovali norskou vládu o možném vojenském významu těžké vody a ta svěřila celou zásobu agentovi francouzské tajné služby, který ji přivedl do Francie přes Anglii těsně před invazí do Francie.Duben 1940. Německo však napadlo Francii v roceKvěten 1940, ale veškerá těžká voda (165 „litrů“ neboli 187,5 litrů) byla do Anglie evakuována Halbanem a Kowarskim na palubě anglické uhelné lodi „Broompark“. Joliot-Curie zůstává ve Francii a stává se aktivním členem odboje.
Britští vědci správně docházejí k závěru, že atomová bomba používající přírodní uran je u rychlých neutronů nemožná, protože příliš mnoho neutronů je ztraceno nebo zachyceno jádry uranu 238. Únor 1940, Otto Frisch a Rudolf Peierls dva němečtí vědci v exilu v Anglii si uvědomit, že atomová bomba by mohla být provedena, a bude explodovat jen několik kilogramů uranu 235 , o nejlehčí a vzácného izotopu uranu, a to pouze s rychlými neutrony. Frisch a Peierls ve svém slavném memorandu uvádějí, že při použití uranu 235 zcela odděleného od uranu 238 není třeba neutrony zpomalovat, a proto se můžeme obejít bez moderátora.
Frisch a Peierls hlásí tento objev profesorovi Markovi Oliphantovi , který informuje Henryho Tizarda , který se tvoříDuben 1940nejvyšší tajná odborná komise (později známá jako komise MAUD ), která zkoumá proveditelnost atomové bomby. Předložila zprávu15. května 1941, který vede k projektu Tube Alloys.
Francouzský tým pro těžkou vodu je vyzván, aby pokračoval ve výzkumu pomalých neutronů v Cambridge; ale tento výzkum má nižší prioritu, protože se již neočekává, že povede k bombě.
Je vyslána delegace (mise Tizard) Září 1940v Severní Americe k výměně technologií ve všech oblastech, jako jsou radary , proudové motory a jaderný výzkum. Rovněž zkoumá možnost přemístění britských vojenských výzkumných jednotek do Ameriky, mimo dosah německého bombardování.
Když se Tizard Mission vrací ona si uvědomí, výzkum pomalými neutrony prováděných v Cambridge skupinou Paříže, na Columbia University ze strany Enrico Fermi a Kanady George Laurence (v) . Došla k závěru, že pro válečné úsilí nejsou relevantní.
Hlavním problémem, se kterým se setkala komise MAUD, je najít způsob, jak oddělit 0,7% uranu 235 od 99,3% uranu 238 obsaženého v přírodním uranu. To je obtížné, protože tyto dva izotopy mají stejné chemické vlastnosti. Nicméně, Franz Simon byl pověřen MAUD, aby prozkoumal možné metody. vProsinec 1940uvádí, že difúze plynu je možná, a vypočítává velikost a náklady průmyslového závodu, které jsou potřeba. Komise MAUD si pak uvědomí, že atomová bomba je „nejen proveditelná, ale nevyhnutelná“.
Chemické problémy výroby plynných sloučenin uranu a čištění kovového uranu jsou studovány na University of Birmingham a Imperial Chemical Industries (ICI). D r . Philip Baxter z ICI vyrobil první dávku plynného hexafluoridu uranu pro profesora Jamese Chadwicka v roce 1940. ICI později obdržel v roce 1940 formální smlouvu na výrobu 3 kg tohoto životně důležitého materiálu pro budoucí práci.
Průlom na plutonium je uveden odkaz na Cavendish Laboratory od Egona Bretscher (v) (1901-1973) a Norman Feather (v) (1904-1978). Uvědomují si, že pomalý neutronový reaktor nabitý uranem teoreticky produkuje značné množství plutonia 239 jako vedlejšího produktu. To je způsobeno skutečností, že uran 238 absorbuje pomalé neutrony a tvoří nestabilní izotopový uran 239. Jeho jádro emituje elektron a za přibližně hodinu se transformuje na nový prvek, hmotnost 239, ale atomové číslo 93. Toto Tento jev se opakuje pomaleji a za pár dní skončíme u nového prvku o hmotnosti 239 a atomovém čísle 94, který je pak mnohem stabilnější. Bretscher a Feather na důvěryhodných teoretických základech ukazují, že prvek 94 by byl štěpitelný jak rychlými, tak pomalými neutrony, a měl by tu výhodu, že by měl odlišné chemické vlastnosti od uranu, a proto by se od něj dalo snadno oddělit.
Tento nový vývoj potvrzuje nezávislá práce Edwina M. McMillana a Philipa Abelsona v National Laboratory Lawrence Berkeley také v roce 1940. D r . Kemmer z týmu Cambridge navrhuje názvy neptunia a plutonia pro prvky 93 a 94, analogicky s planetami Neptun a Pluto, za Uranem (uran je prvkem 92). Shodou okolností Američané navrhují stejná jména. Výroba a identifikace prvního vzorku plutonia v roce 1941 je obecně přičítána Glennovi Seaborgu , který používá cyklotron a nikoli reaktor.
Protože Američané nereagují na zprávy komise MAUD, překonává Mark Oliphant přes Atlantik bombardér vSrpna 1941. Zjistí, že Lyman Briggs jednoduše uložil zprávy do trezoru. Poté kontaktoval Ernesta Lawrencea , Jamese Conanta , Enrica Fermiho a Arthura Comptona a podařilo se mu zvýšit prioritu amerických výzkumných programů. Zpráva MAUD nakonec udělá velký dojem. Američané přes noc změní svůj názor na proveditelnost atomové bomby a navrhnou společné úsilí s Británií. Harold Urey a George Braxton Pegram jsou posláni do Velké Británie vListopad 1941 předložit nabídku spolupráce, kterou Britové nepřijali.
Americké úsilí rychle rostlo a rychle převyšovalo úsilí Britů. V každé zemi tedy pokračuje nezávislý výzkum s určitou výměnou informací. Několik britských vědců Začátkem roku 1942 odjeli do Spojených států a mají plný přístup ke všem dostupným informacím. Jsou ohromeni dynamikou, kterou americký projekt atomových bomb získal.
Pomalý výzkum neutronů v Cambridge, který Britové považovali pro konstrukci bomby za irelevantní, najednou získává vojenský význam, protože připravuje půdu pro plutonium. Britská vláda chce přesunout tým z Cambridge do Chicaga, kde se provádí americký výzkum, ale Američané se velmi zajímali o bezpečnost. Ve skupině Cambridge, která vznikla v Paříži, je pouze jeden ze šesti vedoucích Britů. Proto jsou odesílány do Montrealu (Kanada).
v Červen 1942, americká armáda se stará o vývoj procesu, průmyslový design, dodávku materiálů a výběr místa pro pilotní závody. Výsledkem je vysychání toku informací do Velké Británie. Američané přestávají sdílet jakékoli informace o výrobě těžké vody, výrobě hexafluoridu uranu, metodě elektromagnetické separace, fyzikálních nebo chemických vlastnostech plutonia, podrobnostech konstrukce bomb nebo údajích o reakcích rychlých neutronů. Tato zpráva ohromila Brity a Kanaďany, kteří spolupracovali na výrobě těžké vody a na různých dalších aspektech výzkumného programu.
Montrealský tým spoléhá na Američany při dodávce těžké vody pro americký závod v Trail v Britské Kolumbii a také při technických informacích o plutoniu. Američané říkají, že dávají skupině Montreal těžkou vodu, pouze pokud souhlasí s pokračováním ve výzkumu v omezeném rámci definovaném DuPont . Přes veškerou odvedenou práci se činnost montrealské laboratoře zastavíČerven 1943. Morálka je na nejnižší úrovni a kanadská vláda navrhuje projekt zrušit.
Winston Churchill poté hledá informace, aby navzdory jejich obrovským nákladům vybudoval ve Velké Británii difuzní závod, závod na těžkou vodu a jaderný reaktor. Ale vČervenec 1943, v Londýně američtí diplomaté vyjasňují některá nedorozumění ohledně britských motivů a po mnoha jednáních byla quebecká dohoda Churchillem a Rooseveltem nakonec podepsána dne24. srpna 1943během Quebecské konference . Britové poté předají veškeré své vybavení Američanům a na oplátku dostanou kopie všech zpráv o pokroku pro prezidenta. Britské úsilí bylo až do války začleněno do projektu Manhattan .
V části Quebecské dohody, formálně nazvané „Články dohody definující spolupráci mezi orgány Spojených států a Velké Británie týkající se slitin trubek“, se Velká Británie a USA dohodly, že se podělí o své zdroje “, aby vytvořily projekt Trubkové slitiny růst co nejrychleji “.
Předsedové vlád se dohodli na následujícím:
a) Ve Washingtonu bude zřízena společná politická komise ... [podrobnosti o složení a funkcích této komise následují] “
Později ve válce se výrazem „Tube Alloys“ označoval syntetický prvek plutonium , jehož samotná existence zůstala tajná až do jeho použití při bombardování Nagasaki .
Jedním z lidí pracujících na Tube Alloys je William George Penney (in) , expert na rázové vlny. vČerven 1944, přijíždí do Ameriky pracovat v Los Alamos , v rámci britské delegace v projektu Manhattan. Jeho vůdčí schopnosti a schopnost pracovat v souladu s ostatními mají za následek jeho začlenění do jádra vědců, kteří činí všechna zásadní rozhodnutí ve směru projektu.
Když válka skončí, britská vláda věří, že Amerika bude sdílet technologii, kterou Britové považují za společný objev. Ale schválením zákona McMahon (zákon o atomové energii)1 st August v roce 1946, Trumanova administrativa ukazuje, že Velká Británie již nebude mít přístup k americkému jadernému výzkumu.
Vláda Clement Attlee rozhodla, že Británie potřebuje atomovou bombu k udržení svého globálního politického postavení. Podle ministra zahraničních věcí Ernesta Bevina : „Tuto věc tu musíme mít, ať jsou náklady jakékoli ... a označeno sakra Union Jackem “.
D r . Penney proto opouští USA a vrací se do Anglie, kde začíná se svými plány pro sekci atomových zbraní. Projekt měl kódové označení „High Explosive Research“ (HER) a v květnu 1947 byl Penney jmenován ředitelem. V dubnu 1950 bylo jako trvalé místo pro britský program jaderných zbraní vybráno bývalé letiště RAF během druhé světové války v Aldermastonu . The3. října 1952, došlo k prvnímu britskému jadernému výbuchu pod krycím názvem „ Operation Hurricane “ u západního pobřeží Austrálie na ostrovech Monte Bello .