La realizzazione del progetto.
Il Progetto Manhattan – Le motivazioni
Uranio-235 e Plutonio
La realizzazione
Hiroshima e Nagasaki
Biblio-sitografia
Nel 1939 il fisico Niels Bohr sostenne che l’uranio-235 (U-235) avrebbe potuto essere separato dall’uranio-238 (U-238) solo trasformando il paese in una gigantesca fabbrica (Richard Rhodes, The making of the atomica bomb, 1990). È quanto avvenne con il Progetto Manhattan per la produzione della bomba atomica.
Alla fine del 1941 negli Stati Uniti l’uranio in forma metallica esistente era di pochi grammi, ricavati su base sperimentale da Westinghouse Electric. Da quei pochi grammi e da una teoria non ancora provata, quella della reazione a catena, iniziò il Progetto Manhattan. Bisognava produrre qualche tonnellata di U-235 e di plutonio.
Nel settembre del 1942 l’esercito ottenne la responsabilità del Progetto Manhattan. La sua direzione fu affidata al generale Leslie Richard Groves, distintosi per le sue notevoli capacità organizzative, che scelse come direttore scientifico del Laboratorio di Los Alamos e dell’intero Progetto il fisico J. Robert Oppenheimer.
Il reattore di Fermi
La prima attività sperimentale concreta non riguardò tuttavia la bomba. Infatti il 2 dicembre 1942, il gruppo di Enrico Fermi, nel Metallurgical Laboratory di Chicago, dimostrò la fattibilità della reazione a catena, mettendo in funzione il primo reattore nucleare e innescando la prima reazione nucleare controllata.
Se il primo obiettivo del Metallurgical Laboratory era di dimostrare la possibilità della reazione a catena, il secondo era di dimostrare la fattibilità della produzione di plutonio. I risultati sperimentali furono che per produrre un chilogrammo di plutonio al giorno era necessario un impianto della potenza di un milione e mezzo di chilowatt (kW). C’era inoltre il problema dello smaltimento dell’enorme energia termica generata nel processo di produzione del plutonio, cosa possibile solo se l’impianto fosse stato vicino a un grande fiume.
Oak Ridge, Hanford, Los Alamos
Il Progetto Manhattan – ufficialmente Manhattan Engineer District – occupò i tre siti principali (Oak Ridge, Hanford e Los Alamos), più di un centinaio di siti minori e impiegò circa 130.000 persone contemporaneamente e centinaia di migliaia negli anni fra il 1942 e il 1946.
La costruzione dei tre siti principali avvenne nella massima segretezza ed essi furono indicati con le lettere X (Oak Ridge), W (Hanford) e Y (Los Alamos). L’incarico di costruire gli impianti fu affidato alla compagnia chimica Du Pont. La scienza si combinava con l’industria: Du Pont aveva l’ingegneria e l’esperienza industriale, il Metallurgical Laboratory l’esperienza in fisica nucleare.
A Oak Ridge (X), vicino al fiume Tennessee, da gennaio del 1943, si procedette alla costruzione degli impianti di produzione dell’uranio 235, attività che occupò circa 70.000 unità.
A Hanford (W), sul fiume Columbia, Stato di Washington, iniziò la costruzione di un grande impianto per la produzione del plutonio, attorno al quale fu costruita una città che nel 1944 raggiunse i 60.000 abitanti.
A Los Alamos, una vasta area sull’omonimo altopiano desertico del New Mexico, Groves fece costruire la bomba vera e propria. L’esercito iniziò la costruzione del primo nucleo di baracche e nell’arco di pochi mesi fu edificata ex-novo una città. Nella più totale segretezza vi giunsero centinaia di scienziati, tra i quali Oppenheimer (che assunse la direzione del laboratorio e dell’intero Progetto), Bethe, Teller, Frisch, Segré, Fermi, Wigner e Klaus Fuchs, seguiti dalle loro famiglie, al servizio dell’esercito.
Nella cittadella fortificata e difesa da 4000 soldati essi vivevano sotto sorveglianza e sotto falso nome, in assoluta segregazione e segretezza. Per oltre due anni (dal 1943) i laboratori e l’intera cittadina che si sviluppò attorno ad essi non furono segnati sulle mappe e rimasero conosciuti all’esterno come sito Y. Le persone occupate raggiunsero le 3000 unità nel 1944.
Scienza e industria
L’equipe di scienziati, lavorando in gran segreto, riuscì in breve tempo a realizzare ciò che in circostanze diverse avrebbe richiesto moltissimo tempo: in soli tre anni fu costruita la bomba. Le ragioni di un simile successo sono da ricercarsi nell’enorme massa di denaro investita, nella concentrazione in un solo stato dei più grandi fisici del tempo, nella potenza industriale e nelle capacità organizzative degli Stati Uniti.
Los Alamos fu solo una piccola parte di uno sforzo industriale gigantesco per produrre solo quattro bombe, una per l’esperimento di Almogardo, due sganciate sul Giappone e una non utilizzata. Se la costruzione della bomba fu realizzata a Los Alamos, il grande sforzo industriale fu a Oak Ridge, per produrre l’uranio arricchito e a Hanford per la produzione del plutonio.
In questi due siti lavorarono decine di migliaia di persone, sostenute da fabbriche e laboratori distribuiti in ben 39 Stati degli USA. Le persone coinvolte nel Progetto Manhattan in modo diretto o indiretto furono alla fine oltre 600.000, secondo le stime di Groves (Diana Preston, Before the fallout, from Marie Curie to Hiroshima, 2005).
Le risorse impiegate
Oltre la metà dei finanziamenti stanziati fu impiegata per la separazione dei materiali. Nei due impianti lavorarono decine di migliaia di persone.
Per la separazione dell’U-235 dall’U-238, con i metodi allora utilizzati della diffusione gassosa e della separazione elettromagnetica, servivano migliaia di kW, forniti dalle centrali elettriche della Tennessee Valley Autority, che aveva operato nella pianificazione di progetti su grande scala per l’elettrificazione degli USA.
Le più importanti imprese che parteciparono al progetto furono: Phelps Dodge, Allis-Chalmers, Stone & Webster, Tennessee Eastman, M.W. Kellogg, Bell Telephone Laboratories, Bakelite Corporation, General Electric, E.I. du Pont de Nemours, Harshaw Chemical Company, Kellex Corporation, Mallinckrodt Chemical Works, Metal Hydres Co., National Carbon Company, Newmont Mining Corporation, Speer Carbon Company, Speer Graphite Company, Westinghouse. Monsanto.
Nel Progetto Manhattan, sotto il potere centralizzatore dei militari, la fisica quantistica e la fisica relativistica si fusero con l’ingegneria civile, con l’ingegneria elettrica, la chimica, la metallurgia e il management scientifico delle grandi imprese industriali.
Il costo per la produzione dell’U-235 fu il 64% del costo totale del progetto e quello per la produzione del plutonio il 20%: in totale l’84% del costo andò alla produzione del materiale delle bombe atomiche, contro solo il 4% della spesa in ricerca e sviluppo.
Negli anni 1940-44 la produzione annua di energia elettrica era in Germania di 56 terawattora (Twh: miliardi di kilowattora), in Gran Bretagna di 43 e negli Stati Uniti di 233: la Germania e la Gran Bretagna avevano la potenza scientifica ma non quella industriale per produrre la bomba atomica.
La prima bomba
Il progetto Manhattan fu coronato da pieno successo quando il 16 Luglio 1945, ad Alamogordo nel deserto del Nuovo Messico fu effettuato il Trinity test, la prima esplosione nucleare sperimentale di una bomba (denominata “The Gadget”) a fissione al Plutonio.
L’era nucleare ebbe così inizio. Il test iniziale di Alamogordo fu seguito con apprensione da quanti avevano contribuito a realizzarlo poiché nessuno poteva essere certo che la nuova arma avrebbe funzionato. L’esperimento superò di gran lunga le aspettative. «Sono divenuto Morte, il distruttore dei mondi», commentò il direttore del progetto, Oppenheimer.
http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Trinity.html
