曼哈顿工程

曼哈顿项目是第二次世界大战期间的一项研究和开发项目，生产了第一批核武器。它是美国在联合国和加拿大的支持下开始的。从1942年到1946年，该项目由美国陆军工程兵团的莱斯利·格罗夫斯少将领导。核物理学家罗伯特·奥本海默（RobertOppenheimer）是洛斯阿拉莫斯实验室（LosAlamosLaboratory）的主任，该实验室设计了实际的炸弹。该项目的陆军部分被指定为曼哈顿区；曼哈顿逐渐取代了整个项目的官方代号，替代材料的开发。在这一过程中，该项目吸收了早期的英国同行管合金。曼哈顿项目始于1939年，但后来雇佣了13万多人，耗资近20亿美元（2018年约230亿美元）。超过90%的成本用于建造工厂和生产可裂变材料，少于10%的成本用于武器的开发和生产。研究和生产在美国、英国和加拿大的30多个地点进行。

战争中同时发展了两种原子弹：一种是相对简单的炮式裂变武器，另一种是较复杂的内爆型核武器。事实证明，炮式设计不适合与钚一起使用，因此开发了一种更简单的炮式，叫做“小男孩”，它使用铀235，一种仅占天然铀0.7%的同位素。在化学上与最常见的同位素铀238相同，质量几乎相同，很难将两者分开。铀浓缩有三种方法：电磁法、气体法和热法。大部分工作是在田纳西州橡树岭的克林顿工程师工厂完成的。

与铀相关的工作是生产钚。在芝加哥冶金实验室演示了世界上第一个人造核反应堆的可行性之后，它设计了位于橡树岭的X-10石墨反应堆和位于华盛顿汉福德的生产反应堆，其中铀被辐照并转化为钚。然后，使用磷酸铋工艺，从铀中化学分离钚。钚内爆型武器是由洛斯阿拉莫斯实验室共同设计和开发的。

该项目还负责收集德国核武器项目的情报。通过Also行动，曼哈顿项目人员在欧洲服役，有时在敌后，在那里他们收集核材料和文件，并围捕德国科学家。尽管曼哈顿项目的安全性很强，苏联的原子间谍还是成功地渗透了该项目。

1945年7月16日，在新墨西哥州阿拉莫戈多爆炸和射击场进行的三位一体试验中，第一个引爆的核装置是内爆型炸弹。一个月后，广岛和长崎的原子弹爆炸分别使用了“小男孩”和“胖男人”炸弹。战后几年，曼哈顿项目在比基尼环礁进行了武器测试，作为作战十字路口的一部分，开发了新的武器，促进了国家实验室网络的发展，支持放射医学研究，为核海军奠定了基础。在1947年1月美国原子能委员会成立之前，它一直控制着美国的原子武器研究和生产。

缘起

1938年，德国化学家奥托·哈恩和弗里茨·斯特拉斯曼发现了核裂变现象，里斯·梅特纳和奥托·弗里什对其进行了理论解释，这使得原子弹的研制成为一种理论可能性。人们担心德国的原子弹项目会首先发展，尤其是在纳粹德国和其他法西斯国家中。1939年8月，匈牙利出生的物理学家Le_szil_rd和Eugene Wigner起草了一份宣言，其中警告说“极有力量”的潜在新型炸弹”。它敦促美国采取措施获取铀矿石储备，并加速恩里科·费米和其他人对核链式反应的研究。他们让阿尔伯特·爱因斯坦签署了这封信，交给了富兰克林·罗斯福总统。罗斯福呼吁国家标准局的莱曼·布里格斯领导铀问题咨询委员会调查这封信提出的问题。布里格斯于1939年10月21日举行了一次会议，出席会议的有斯齐尔德威格纳和爱德华泰勒。委员会在11月向罗斯福报告说，铀“将提供一种可能的炸弹来源，其破坏性远远大于目前已知的任何东西。”

铀问题咨询委员会于1940年6月27日成立时成为了国防研究委员会（NDRC）的铀问题咨询委员会。布里格斯提议花费16.7万美元研究铀，特别是铀235同位素和最近发现的钚。1941年6月28日，罗斯福签署了行政或德8807，创建了科学研究与发展办公室（OSRD），和瓦内瓦·布什作为主任。除了研究之外，国家发改委还授权该办公室从事大型工程项目。国家发改委的铀委员会成为了OSRD的S-1部门；出于安全原因，“铀”一词被删除了。

在英国，伯明翰大学的Frisch和Rudolf Peierls在1939年6月对铀235临界质量进行了一次突破性的研究。他们的计算表明，铀235的临界质量在10千克（22磅）的数量级内，这个数量级很小，足以被当天的轰炸机携带。他们1940年3月的Frisch–PeierLS备忘录启动了英国原子弹项目及其MAUD委员会，一致建议开发原子弹。1940年7月，英国提出给予美国科学研究的机会，蒂扎德特派团的约翰·科克罗夫特向美国科学家介绍了英国的发展。他发现美国的项目比英国的小，而且进展不远。

作为科学交流的一部分，MAUD委员会的研究结果被传送到美国。它的成员之一，澳大利亚物理学家马克·奥列芬特，于1941年8月下旬飞往美国，发现由MAUD委员会提供的数据还没有到达关键的美国物理学家手中。奥列芬特随后着手调查为什么委员会的调查结果显然被忽视了。他会见了铀委员会，并访问了加利福尼亚的伯克利，在那里他与欧内斯特O.劳伦斯进行了有说服力的交谈。劳伦斯对开始自己的铀研究印象深刻。他依次与詹姆斯•B•科南特、亚瑟•H•康普顿和乔治•B•佩格拉姆交谈。因此，奥列芬特的任务是成功的；美国的主要物理学家现在意识到原子弹的潜在威力。

1941年10月9日，罗斯福总统在与瓦内瓦·布什和副总统亨利·A·华莱士召开会议后批准了原子能计划。为了控制这一计划，他成立了一个由他自己组成的高层政策小组，尽管他从未参加过华莱士、布什、康南、战争部长亨利·L·斯蒂姆森和陆军参谋长乔治·C·马歇尔将军的会议。罗斯福选择军队而不是海军来管理这个项目，因为军队在大型建设项目的管理方面有更多的经验。他还同意与英国协调这一努力，10月11日，他向英国首相温斯顿·丘吉尔（Winston Churchill）发送了一封信，建议他们在原子问题上保持一致。

可行性

建议

1941年12月18日，在珍珠港袭击和随后的《美国对日战争宣言》以及德国战争之后，S-1委员会召开了会议，会议“充满了热情和紧迫的气氛”。正在进行三种不同的同位素分离技术的工作，以将铀235从更丰富的铀-238。劳伦斯和他在加利福尼亚大学伯克利分校的研究小组研究了电磁分离，而艾格·穆尔弗里和杰西·韦克菲尔德·博姆的研究小组在哥伦比亚大学研究了气体扩散，菲利普·艾伯森在华盛顿卡内基研究所指导了热扩散的研究。

与此同时，有两条研究核反应堆技术的路线，哈罗德·尤里继续在哥伦比亚大学研究重水，而亚瑟·康普顿将哥伦比亚大学、加利福尼亚大学和普林斯顿大学的科学家们带到芝加哥大学，在那里他组织了metallurgi。1942年初，加州实验室研究钚和使用石墨作为中子慢化剂的反应堆。Briggs、Compaton、Lawrence、Murpree和Urey于1942年5月23日召开会议，最终确定了S-1委员会的建议，该建议要求所有五项技术都必须采用。这一建议得到了布希、科南特和布赖恩B.萨默维尔少将的参谋长威廉D.施泰尔准将的批准。萨默维尔被任命为军方核问题代表。随后，布希和科南特将建议提交给最高政策组，预算为541.6亿美元，用于建设。美国陆军工程兵团提供的信息，OSRD提供的研发费用为3100万美元，1943财年提供的应急费用为5600万美元。最高政策小组随后于1942年6月17日将其送交总统，并通过在文件上写上“OK FDR”予以批准。

炸弹设计概念

康普顿要求加州大学伯克利分校的理论物理学家J.罗伯特·奥本海默（J.Robert Oppenheimer）接管对快中子计算的研究。快中子计算是计算临界质量和武器爆炸的关键，格雷戈里·布雷特（Gregory Breit）于1942年5月18日因担心操作安全而辞职。冶金实验室的ST被指派通过联系和协调分散在全国各地的实验物理小组来协助奥本海默。伊利诺伊大学的奥本海默和罗伯特·塞伯研究了中子扩散问题，中子是如何在核链式反应中移动的，以及中子在水动力学中的运动。由连锁反应产生的损耗可能表现出来。为了回顾这项工作和裂变反应的一般理论，奥本海默和费米于1942年7月在芝加哥大学和加利福尼亚大学伯克利分校分别与理论物理学家汉斯·贝思、约翰·范·弗莱克、爱德华·特勒、埃米尔·科诺皮斯基、罗伯特·塞伯、斯坦·弗兰克尔和艾尔德雷德·C·纳尔逊召开了会议。奥本海默的三个前学生，实验物理学家埃米利奥·西格、菲利克斯·布洛赫、弗朗哥·拉塞蒂、约翰·亨利·曼利和埃德温·麦克米兰。他们初步证实了理论上可能存在裂变弹。

还有很多未知因素。纯铀235的性质相对来说是未知的，钚的性质也是未知的，钚是1941年2月格伦·西堡和他的团队才发现的一种元素。在（1942年7月）伯克利会议上，科学家们设想在核反应堆中制造钚，铀238原子吸收了裂变铀235原子释放的中子。到目前为止，还没有建造反应堆，只有少量的钚可以从回旋加速器中获得。甚至到1943年12月，也只有2毫克的钚被生产出来。有很多种方法可以将裂变材料排列成临界质量。最简单的方法是用一种“捣固”材料将“圆柱形塞”发射到一个“活性物质”球体中，这种“捣固”材料会使中子向内聚焦，使反应质量保持在一起，以提高其效率。他们还探索了涉及球体的设计，这是理查德·C·托尔曼（Richard C.Tolman）提出的一种原始“内爆”形式，以及f自动催化方法，这将提高炸弹爆炸时的效率。

裂变弹的理论观点至少在获得更多实验数据之前得到了解决，1942年的伯克利会议随后转向了另一个方向。爱德华·特勒推动讨论一种更强大的原子弹：“超级”，现在通常被称为“氢弹”，它利用引爆裂变原子弹的爆炸力来点燃氘和氚的核聚变反应。特勒把聚变的想法放在一边，集中精力制造裂变弹。他还提出了一种推测可能性，即原子弹可能会因为假设的氮原子核聚变反应而“点燃”大气。贝思计算出这是不可能发生的，特勒共同撰写的一份报告显示，“没有自我反应”。奥本海默在塞伯的叙述中提到了这种情况发生的可能性。

组织机构

曼哈顿区

1942年6月，总工程师尤金·雷博尔德少将任命詹姆斯·C·马歇尔上校为陆军项目负责人。马歇尔在华盛顿建立了一个联络处，但他在纽约的百老汇270号18楼建立了临时总部，在那里他可以利用工程兵团北大西洋分部的行政支持。它靠近曼哈顿的石头和韦伯斯特办公室，主要的项目承包商，哥伦比亚大学。他有权动用他的前司令部，锡拉丘兹区的工作人员，他开始与肯尼思·尼科尔斯中校合作，后者成为他的副手。

由于马歇尔的大部分工作都涉及到建筑，因此他与工程兵团建设司团长、托马斯·M·罗宾斯少将及其副手莱斯利·格罗夫斯上校合作。Reybold、Somervell和Styer决定将该项目称为“开发替代材料”，但Groves认为这将引起注意。由于工程师区通常带有他们所在城市的名称，马歇尔和格罗夫斯同意将该项目的陆军部分命名为曼哈顿区。这是在8月13日，当Reybold发布创建新区的命令时正式发布的。非正式地，它被称为曼哈顿工程师区，或医学院。与其他地区不同，它没有地理边界，马歇尔有一个部门工程师的权力。替代材料的开发仍然是整个项目的官方代号，但随着时间的推移被“曼哈顿”所取代。

马歇尔后来承认，“我从来没有听说过原子裂变，但我知道你不可能建造一座核电站，更不用说其中四座核电站的造价为9000万美元。” 尼科尔斯最近在宾夕法尼亚州建造的一座TNT核电站的造价为1.28亿美元。他们对最接近数量级的估算也不感兴趣，这简直令人叹为观止。相比之下，斯通和韦伯斯特的一个调查团队已经为生产工厂寻找了一个场地。战争生产委员会建议在田纳西州诺克斯维尔附近建立一个隔离区，田纳西河谷管理局可以提供充足的电力，河流可以为反应堆提供冷却水。在检查了几个地点后，调查小组在田纳西州埃尔扎附近选择了一个。康南特建议立即获取，斯泰尔同意，但马歇尔在采取行动之前，在等待康南特的反应堆实验结果的情况下，对预期的过程进行了临时性的调整，只有劳伦斯的电磁分离显得足够先进，可以开始施工。

马歇尔和尼科尔斯开始收集他们需要的资源。第一步是获得项目的高优先级。最高的评级是AA-1到AA-4，降序排列，尽管也有一个特殊的AAA评级为紧急情况保留。AA-1和AA-2是基本武器和设备的等级，因此，服务和供应需求和资源部的副参谋长卢修斯D.克莱上校认为，他可以分配的最高等级是AA-3，尽管他愿意根据需要对关键材料提供AAA等级。所有人都很失望；AA-3和宾夕法尼亚州尼科尔斯的TNT工厂一样重要。

军事政策委员会

Vannevar Bush对Marshall上校未能迅速推进该项目感到不满，特别是未能获得田纳西州的位置，军队分配给该项目的低优先级，以及他在纽约市的总部所在地等问题。致哈维·邦迪和马歇尔将军、萨默维尔以及斯泰尔将军。他希望该项目由一个高级政策委员会管理，由一位有声望的官员（最好是施泰尔）担任总经理。

萨默维尔和斯泰尔选择格罗夫斯担任这一职务，并于9月17日将这一决定告知他。马歇尔将军命令将他提升为准将，因为人们认为，“将军”这个头衔将对从事曼哈顿项目的学术科学家产生更大的影响。梅维尔而不是雷伯德，马歇尔上校现在对格罗夫斯负责。格罗夫斯在华盛顿特区新陆军部大楼的五楼建立了他的总部，马歇尔上校在那里有他的联络处。他于9月23日接管了曼哈顿项目。当天晚些时候，他参加了由史蒂姆森召集的会议，史蒂姆森成立了一个军事政策委员会，负责最高政策小组的工作，该委员会由布什（以科南特为候补人选）、史蒂尔和海军少将威廉·R·珀内尔组成。

9月19日，格罗夫斯去找战争制作委员会主席唐纳德·纳尔逊，要求获得广泛的授权，在需要的时候发布AAA评级。尼尔森起初犹豫了一下，但很快就屈服了，因为格罗夫斯威胁要去见总统。格罗夫斯承诺，除非必要，否则不会使用AAA评级。很快就发现，对于项目的常规要求，AAA评级太高，但AA-3评级太低。经过长时间的竞选，格罗夫斯终于在1944年7月1日获得了AA-1的授权。罗斯福政府提出的大多数建议都将具有最高优先权。这将持续大约一到两周，然后其他事情将得到优先考虑。

格罗夫斯早期的问题之一是为Y项目找一个负责人，这个项目是设计和建造炸弹的组织。显而易见的选择是尤里、劳伦斯或康普顿这三个实验室负责人中的一个，但他们不能幸免。康普顿推荐了奥本海默，他已经非常熟悉炸弹的设计概念。然而，奥本海默缺乏管理经验，与尤里、劳伦斯和康普顿不同，他没有获得诺贝尔奖，许多科学家认为，这样一个重要实验室的负责人应该获得诺贝尔奖。还有人担心奥本海默的安全地位，因为他的许多同伙都是共产党人，包括他的兄弟弗兰克·奥本海默、他的妻子基蒂和他的女朋友让·塔特洛克。1942年10月，在火车上的一次长时间谈话使格罗夫斯和尼科尔斯确信，奥本海默完全理解在偏远地区建立实验室所涉及的问题，并应被任命为实验室主任。格罗夫斯本人放弃了安全要求，并于1943年7月20日签发了奥本海默许可证。

英国合作

英国和美国交换了核信息，但最初并没有把他们的努力结合起来。1941年，英国拒绝了布什和康南试图加强与自己的代号为“管合金”的项目的合作，因为英国不愿意分享自己的技术领先地位，也不愿意帮助美国发展自己的原子弹。一位美国科学家，他把罗斯福的一封私人信带给丘吉尔，提议支付所有的研究费用。一个英美项目的建筑和开发受到了不好的对待，丘吉尔没有回复这封信。因此，美国早在1942年4月就决定，如果它的提议被拒绝，他们就应该单独行动。在战争初期做出了重大贡献的英国人，在为生存而战的同时，没有足够的资源来执行这样的研究计划。因此，管合金很快就落后于美国的同行，1942年7月30日，负责管合金的部长约翰·安德森爵士建议丘吉尔：“我们必须面对这样一个事实，即……【我们的】开拓性工作……这是一种不断萎缩的资产，除非我们迅速将其资本化，否则我们将被超支。我们现在对“合并”做出了真正的贡献，很快我们将几乎没有任何贡献。

然而，平等合作的机会已不复存在，如1942年8月所示，当时英国人要求对该项目进行实质性的控制，却不支付任何费用。到1943年，这两个国家的角色从1941年底开始转变；1月，康南特通知英国，除了某些地区，他们将不再接收原子信息。尽管英国人对废除丘吉尔-罗斯福协议感到震惊，但加拿大国家研究委员会（National Research Council）主席C.J.麦肯齐（C.J.Mackenzie）却不那么惊讶，他写道：“我禁不住感到联合王国集团（United Kingdom Group）过分强调了与美国相比他们所做贡献的重要性。” 正如康南特和布什在接受《金融时报》采访时所说。英国人，命令来自“最高层”。

英国的谈判地位恶化了；美国科学家决定美国不再需要外界的帮助，他们希望阻止英国利用战后的原子能商业应用。委员会支持，罗斯福也同意，将信息流限制在战争期间英国可以使用的范围内，尤其是不使用炸弹设计，即使这样做会减慢美国的计划。到1943年初，英国停止向美国派遣研究和科学家，结果美国停止了所有信息共享。英国考虑终止加拿大铀和重水的供应，迫使美国再次分享，但加拿大需要美国的供应来生产这些铀和重水。他们调查了独立核计划的可能性，但决定不能及时准备好影响欧洲战争的结果。

到1943年3月，康南特决定英国的帮助将有利于该项目的某些领域。詹姆斯·查德威克和另外一两位英国科学家非常重要，以至于洛斯阿拉莫斯的炸弹设计小组需要他们，尽管他们有泄露武器设计秘密的风险。1943年8月，丘吉尔和罗斯福就魁北克协议进行了谈判，结果在同一个项目上工作的科学家之间恢复了合作。然而，英国同意限制建造炸弹所需大型生产工厂的数据。随后的海德公园协议于1944年9月将这种合作延长到战后时期。魁北克协议成立了联合政策委员会，以协调美国。陆军元帅约翰·迪尔爵士和J·J·莱韦林上校是英国成员，C·D·豪是加拿大成员。1945年初被英国驻美国大使哈利法克斯勋爵取代。1944年11月，约翰·迪尔爵士在华盛顿去世，并被亨利·梅特兰·威尔逊元帅取代为英国联合参谋长和联合政策委员会成员。

魁北克协议达成后，当合作重新开始时，美国人的进步和支出让英国人大吃一惊。美国已经花费了超过10亿美元（今天是11800000000美元），而在1943年，英国花费了大约50万英镑。因此，查德威克要求英国最大限度地参与曼哈顿项目，并放弃战争期间英国项目的任何希望。在丘吉尔的支持下，他试图确保格罗夫斯请求援助的每一个请求都得到尊重。1943年12月抵达美国的英国使团包括艾尔斯·波尔、奥托·弗里希、克劳斯·富克斯、鲁道夫·皮尔斯和欧内斯特·泰特顿等。1944年初又有更多的科学家抵达。1944年秋天，那些被分配到气体扩散的人，35个在伯克利与劳伦斯一起工作的人被分配到现有的实验室小组，一直呆到战争结束。派往洛斯阿拉莫斯的19个组织也加入了现有的组织，主要与内爆和炸弹组装有关，但与钚无关魁北克协议的一部分规定，未经双方同意，不得对另一个国家使用核武器。1945年6月，威尔逊同意对日本使用核武器将被记录为联合政策委员会的决定。

联合政策委员会于1944年6月成立了联合发展信托基金，以格罗夫斯为主席，在国际市场采购铀和钍矿石。比利时、刚果和加拿大在东欧以外拥有世界上大部分的铀，比利时流亡政府也在伦敦。英国同意给予美国大部分比利时矿石，因为如果没有美国的研究限制，它无法使用大部分的供应。1944年，信托基金从比利时刚果的矿业公司购买了3440000磅（1560000 kg）的氧化铀矿石。为了避免向美国财政部长亨利•摩根索（Henry Morgenthau Jr.）通报该项目，使用了一个不受常规审计和控制的特殊账户来持有信托资金。从1944年到1947年他辞去信托，格罗夫斯总共向信托账户存入了3750万美元。

格罗夫斯赞赏英国早期的原子研究和英国科学家对曼哈顿项目的贡献，但他表示，没有他们，美国不会成功的。他还说丘吉尔是“原子弹项目的最好朋友，因为他保持了罗斯福的兴趣……他只是告诉他，他认为这个项目有多重要，以此来煽动他。

英国战时的参与对于战后英国独立核武器计划的成功至关重要，当时1946年的《麦克马洪法》暂时终止了美国的核合作。

项目地点

橡树岭

在他接手该项目的第二天，格罗夫斯和马歇尔上校乘火车去田纳西州视察那里的提议地点，格罗夫斯印象深刻。1942年9月29日，美国副国务卿罗伯特P.帕特森授权工程兵团在一个COS通过征用土地获得5.6万英亩（2.3万公顷）的土地。350万吨。随后又收购了3000英亩（1200公顷）。大约有1000个家庭受到影响，该命令于10月7日生效。到11月中旬，抗议、法律上诉和1943年国会调查均无济于事。美国元帅们在张贴通知，要求在农舍门上腾出房屋，建筑承包商也在搬进来。一些家庭得到了两周的时间。注意要腾出几代人居住的农场；其他人在20世纪20年代被逐出大烟山国家公园或20世纪30年代的诺里斯大坝后定居在那里。该地区的土地征用最终成本只有260万美元，直到1945年3月才完成，这一成本仅为160万美元。田纳西州州长普伦蒂斯·库珀愤怒地撕毁了这块土地，并宣布橡树岭是一个完全不允许任何人未经军事许可进入的禁区。

最初被称为金斯敦拆除范围，该网站在1943年初正式更名为克林顿工程师工程（CEW）。而斯通和韦伯斯特集中在生产设施，建筑和工程公司斯基德莫尔，奥温斯和美林设计和建造了13000个居住社区。该社区位于黑橡树岭的斜坡上，新的橡树岭小镇由此得名。1943年8月，尼科尔斯取代马歇尔成为曼哈顿工程师区的区长，增加了在橡树岭的军队驻扎。他的首要任务之一是将地区总部迁至橡树岭，尽管该地区的名称没有改变。1943年9月，社区设施的管理通过一家子公司，罗安安德森公司外包给特纳建筑公司（为橡树岭所在的罗安县和安德森县）。化学工程师，包括William J.Wilcox Jr.和Warren Fuchs，都是“疯狂的努力”的一部分，努力使10%至12%的浓缩铀235，即代号为“四氧化二钛合金”，具有严密的安全性和对供应和材料的快速批准[86]橡树岭的人口很快超过了最初的计划，并达到了顶峰。1945年5月，T75000，到那时，共有82000人受雇于克林顿工程公司（Clinton Engineer Works），罗安安德森（Roane Anderson）分别为73人和10000人。

美术摄影师约瑟芬·赫里克（JosephineHerrick）和她的同事玛丽·斯蒂尔斯（MarySteers）帮助记录了橡树岭的作品。

洛斯阿拉莫斯

考虑将项目Y定位在橡树岭的想法，但最终决定它应该在一个偏远的地方。根据奥本海默的建议，寻找合适地点的范围缩小到了新墨西哥州阿尔伯克基附近，奥本海默在那里拥有一个牧场。1942年10月，曼哈顿项目的约翰·H·达德利少校被派去调查这一地区，他建议在新墨西哥州杰梅兹泉附近建一个遗址。11月16日，奥本海默、格罗夫斯夫、达德利等人参观了这一遗址。奥本海默担心，工地周围的高崖会让他的人民感到幽闭恐惧，而工程师们则担心洪水的可能性。随后，该党搬到了洛斯阿拉莫斯牧场学校附近。奥本海默对该遗址印象深刻，并表达了强烈的偏爱，他引用了该遗址的自然美景和圣克雷·德·克里斯托山脉的景色，希望这将激励那些从事该项目工作的人们。工程师们担心的是道路不畅，供水是否充足，但另有感觉。它是理想的。

帕特森于1942年11月25日批准了对该地块的收购，授权440000美元收购该地块54000英亩（22000公顷），其中8900英亩（3600公顷）已归联邦政府所有。“只要军事需要继续存在，就向陆军部提供ST服务用地。”对土地的需求，新公路的需求，以及后来25英里（40公里）电力线的通行权的需求，最终使战时的土地购买量达到45737英亩（18509.1 ha），但仅花费了414971美元。建造合同由M.M.Sundt Com承建。帕尼来自亚利桑那州图森市，与威拉德·C·克鲁格以及新墨西哥州圣达菲市的合伙人一起担任建筑师和工程师。工程于1942年12月开工。格罗夫斯最初拨出30万美元用于建设，是奥本海默估计的三倍，计划于1943年3月15日竣工。很快，很明显Y项目的范围比预期的要大，到1943年11月30日Sundt完成时，已经花费了超过700万美元。

因为这是秘密，洛斯阿拉莫斯被称为“Y地”或“山”。[95]战争期间出生在洛斯阿拉莫斯的婴儿的出生证明将他们的出生地列为圣达菲1663号邮政信箱[96]最初洛斯阿拉莫斯将是一个军事实验室，奥本海默和其他研究人员被委托进入军队。奥本海默甚至为自己订购了中校制服，但两位重要的物理学家，罗伯特·巴彻和伊西多尔·拉比，对这个想法犹豫不决。随后，康南特、格罗夫斯和奥本海默设计了一个折衷方案，该实验室由加利福尼亚大学根据与陆军部的合同进行运作。

芝加哥

1942年6月25日，一个陆军OSRD委员会决定在芝加哥西南部红门森林建立一个钚生产试点工厂。7月，尼科尔斯安排从库克县森林保护区租赁1025英亩（415_ha），詹姆斯·F·格拉夫顿船长被任命为芝加哥地区工程师。很快就发现，该地区的经营规模太大，决定在橡树岭建造工厂，并在芝加哥保留一个研究和测试设施。

由于在红门森林建立核电站的延迟，康普顿授权冶金实验室在芝加哥大学斯塔格场露天看台下建造第一座核反应堆。这个反应堆需要大量的石墨块和铀芯块。当时，纯铀的来源有限。爱荷华州立大学的弗兰克·斯佩丁只能生产两短吨纯铀。另外三短吨的铀金属是由西屋灯厂提供的，这家工厂是用临时工艺紧急生产的。1942年12月2日，由Enrico Fermi领导的一个小组在一个名为芝加哥1号堆的实验反应堆中启动了第一个人工的自持的核链反应。在这个点上，一个反应变为自持的点被称为“Going C”。康普顿通过一个编码电话向位于华盛顿的康纳特报告了这一成功，他说：“意大利航海家费米刚刚登陆新大陆。”

1943年1月，格拉夫顿的继任者亚瑟·彼得森少校下令在红门森林拆除和重新组装芝加哥1号堆，因为他认为反应堆的运行对人口稠密的地区来说太危险了。1944年5月15日，第一座重水反应堆芝加哥3号堆阿贡核电站发生了严重事故。留在红门的行动转移到距离阿贡国家实验室大约6英里（9.7_公里）的新地点。

汉福德

到1942年12月，人们担心，即使是橡树岭，在发生重大核事故的可能性不大的情况下，也过于靠近主要人口中心（诺克斯维尔）。格罗夫斯于1942年11月聘用杜邦公司为钚生产厂的主要承包商。杜邦公司获得了一份标准成本加固定费用的合同，但公司总裁沃尔特·S·卡彭特（Walter S.Carpenter，Jr.）不希望获得任何形式的利润，并要求修改拟议的合同，明确排除公司获得任何专利权的可能性。这是可以接受的，但出于法律原因，双方商定了一美元的象征性费用。战后，杜邦要求早日解除合同，并返还33美分。

杜邦公司建议该地点远离橡树岭现有的铀生产设施。1942年12月，格罗夫斯派遣富兰克林·马蒂亚斯上校和杜邦公司的工程师去寻找潜在的地点。马蒂亚斯报道说，汉福德位于华盛顿里奇兰附近，这是“几乎所有方面的理想”。它被隔离在哥伦比亚河附近，可以提供足够的水来冷却产生钚的反应堆。格罗夫斯于1月份访问了该遗址，并建立了汉福德工程师工程（HEW），代号为“W遗址”。

副国务卿帕特森于2月9日批准了这一计划，并拨出500万美元用于该地区4万英亩（1.6万公顷）土地的收购。联邦政府重新安置了怀特布拉夫斯和汉福德的1500名居民，以及附近的定居点，以及瓦纳普姆和其他使用该地区的部落。在获得土地之前已经种植的农作物的补偿问题上，农民们发生了争执。在时间表允许的情况下，军队允许收割庄稼，但这并不总是可能的。土地征用过程一直拖下去，并在1946年12月曼哈顿项目结束之前没有完成。

这场争端没有耽误工作。尽管冶金实验室和杜邦公司的反应堆设计进展不足以准确预测项目的范围，但1943年4月开始对约25000名工人的设施进行开工，其中一半预计将在现场居住。到1944年7月，已建成约1200座建筑，近5.1万人居住在施工营地。作为地区工程师，马蒂亚斯对该地区进行了全面控制。在该地区的顶峰时期，施工营地是华盛顿州人口第三大城市。汉福德经营着900多辆公交车，超过了芝加哥市。与洛斯阿拉莫斯和橡树岭一样，里奇兰是一个封闭社区，入口受到限制，但看起来更像是一个封闭社区。就像一个典型的战时美国新兴城市：军事形象较低，高栅栏、高塔和看门狗等物理安全因素也不那么明显。

加拿大地点

不列颠哥伦比亚

自1930年以来，科明科在不列颠哥伦比亚省的Trail生产电解氢。尤里在1941年提出可以产生重水。在现有的1000万美元的发电厂中，包括3215个电池，耗电75兆瓦，增加了二次电解电池，将水中的氘浓度从2.3%提高到99.8%。在这一过程中，普林斯顿的休·泰勒在前三阶段开发了一种碳载铂催化剂，而尤里在第四阶段开发了一种镍铬合金催化剂。最终成本为280万美元。加拿大政府直到1942年8月才正式获悉该项目。Trail的重水生产始于1944年1月，一直持续到1956年。Trail的重水被用于芝加哥3号堆，这是第一个使用重水和天然铀的反应堆，在1944年5月15日达到临界状态。

安大略

安大略省白垩河遗址的建立是为了把盟军的工作安置在远离市区的蒙特利尔实验室。在安大略省深水河建立了一个新社区，为团队成员提供住所和设施。选址地点靠近安大略省和魁北克省的工业制造区，靠近靠近一个大型军事基地佩塔瓦瓦营地的铁路头。位于渥太华河上，有充足的水源。新实验室的第一任主任是汉斯·冯·哈尔班。1944年5月，约翰·科克洛夫特接替了他，随后，贝内特·刘易斯在1946年9月接替了他。一个名为Zeep（零能量实验堆）的试验反应堆成为加拿大第一个反应堆，也是第一个在美国以外完成的反应堆，当它在1945年9月进入临界状态时，Zeep一直被研究人员使用到1970年。一个在战争期间设计的更大的10兆瓦NRX反应堆在JU完成并进入临界状态。

重水场地

尽管杜邦对核反应堆的首选设计是氦冷却，并使用石墨作为慢化剂，但杜邦仍然表示有兴趣使用重水作为备用，以防石墨反应堆的设计因某种原因不可行。为此，估计每月需要3短吨（2.7吨）的重水。P-9项目是政府的重水生产项目代号。由于当时在建的Trail工厂每月可生产0.5短吨（0.45_t），因此需要增加产能。因此，格罗夫斯授权杜邦在西弗吉尼亚州摩根敦附近的摩根敦军械厂、印第安纳州达纳和纽波特附近的沃巴什河军械厂以及阿拉巴马州Childersburg和Sylacauga附近的阿拉巴马军械厂建立重水设施。虽然被称为军械工程，并根据军械部合同支付了费用，但它们是由陆军工程兵团建造和运营的。美国的工厂采用了一种不同于Trail的工艺；利用重水沸点稍高的优势，通过蒸馏提取重水。

铀

矿石

该项目的关键原材料是铀，它被用作反应堆的燃料，被转化为钚的原料，以及原子弹本身的浓缩形式。1940年，有四个已知的主要铀矿床：科罗拉多、加拿大北部、捷克斯洛伐克的约阿希姆斯塔尔和比利时刚果。除了约阿希姆斯塔尔以外，其余都在盟军手中。1942年11月的一次调查确定，有足够数量的铀可用于满足项目的要求。尼克尔斯与国务院安排了出口控制措施，对氧化铀进行控制，并就从比利时刚果购买1200短吨（1100吨）铀矿石进行了谈判，这些铀矿石储存在比利时刚果。斯塔顿岛上的一个仓库和刚果境内剩余的矿藏。他与埃尔多拉多金矿公司就从其位于安大略省霍普港的炼油厂购买矿石和100吨批次的矿石进行了谈判。加拿大政府随后收购了该公司的股票，直到获得控股权。

虽然这些购买保证了足够的供应以满足战时的需要，但美国和英国领导人得出结论，为了他们国家的利益，尽可能地控制世界上的铀矿床。最丰富的矿石来源是比利时刚果的Shinkolobwe矿，但它被洪水淹没并关闭。尼科尔斯没有成功地尝试与拥有该矿的公司Union Mini_re du Haut Katanga的董事埃德加·塞吉尔（Edgar Sengier）谈判重新开矿，并将未来的全部产出出售给美国。由于Union Mini_re 30%的股份由英国利益控制，英国在谈判中处于领先地位。约翰安德森爵士和约翰温南特大使于1944年5月与塞吉尔和比利时政府达成了一项协议，要求重开该矿，以每磅1.45美元的价格购买1720短吨（1560吨）矿石。为了避免依赖英国和加拿大人购买矿石，格罗夫斯还安排购买美国钒公司的科罗拉多州乌拉万的托克普利。科罗拉多州的铀矿开采产生了约800短吨（730吨）的矿石。

位于密苏里州圣路易斯的Mallinckrodt公司提取了原矿，将其溶解在硝酸中，生产硝酸铀酰。然后在液-液萃取过程中加入乙醚，从硝酸铀酰中分离杂质。然后将其加热形成三氧化铀，并将其还原成高纯度的二氧化铀，到1942年7月，Mallinckrodt每天生产一吨高纯度的氧化物，但最初证明将其转化为铀金属对承包商西屋和金属氢化物来说更困难。生产速度太慢，质量不合格。很低。爱荷华州艾姆斯市的爱荷华州立学院成立了冶金实验室的一个特殊分支，由弗兰克·斯佩丁负责研究替代方案。这被称为Ames项目，其Ames过程在1943年开始可用。

同位素分离

天然铀包括99.3%的铀-238和0.7%的铀-235，但只有后者是可裂变的。化学上相同的铀235必须从更丰富的同位素中物理分离出来。人们考虑了各种各样的铀浓缩方法，其中大部分是在橡树岭进行的。

最明显的技术，离心机，失败了，但电磁分离，气体扩散和热扩散技术都是成功的，并为该项目作出了贡献。1943年2月，格罗夫斯提出利用一些植物的产量作为其他植物的投入。

离心机

1942年4月，离心分离法被认为是唯一有前途的分离方法。杰西·贝恩斯在20世纪30年代在弗吉尼亚大学开发了这种分离法，但遇到了技术难题。这个过程需要很高的转速，但在一定的转速下，谐波振动会发展，威胁到机器的解体。因此有必要通过这些速度快速加速。1941年，他开始研究六氟化铀，这是唯一已知的铀的气态化合物，并能够分离铀235。在哥伦比亚大学，尤里让卡尔·科恩研究了这一过程，他提出了一套数学理论体系，使设计一个离心分离装置成为可能，西屋电气承担了这一任务。

将其扩大到一个生产工厂是一个巨大的技术挑战。Urey和Cohen估计，每天生产1千克（2.2磅）的铀235需要50000台1米（3英尺3英寸）转子的离心机，或者10000台4米（13英尺）转子的离心机，前提是可以制造4米转子。保持如此多的转子持续高速运转的前景似乎令人望而生畏，当梁运行他的实验装置时，他只获得了预计产量的60%，这表明需要更多的离心机。Beams、Urey和Cohen随后开始进行一系列改进工作，这些改进承诺会提高流程的效率。然而，电机、轴和轴承在高速下的频繁故障推迟了试验工厂的工作。1942年11月，军事政策委员会根据Conant、Nichols和8月Stone&Webster的C.Klein的建议，放弃了离心过程。

电磁分离

电磁同位素分离是由劳伦斯在加州大学辐射实验室开发的。这种方法使用了被称为“卡鲁特龙”的装置，它是标准实验室质谱仪和回旋加速器的混合物。这个名字来源于加利福尼亚、大学和回旋加速器等词在电磁过程中，磁场根据质量使带电粒子偏转与气体扩散装置或核反应堆、电磁分离装置相比，这个过程既不科学，也不具有工业效率。工厂将消耗更多的稀缺材料，需要更多的人力来操作，并且建造成本更高。尽管如此，这个过程还是得到了批准，因为它是基于成熟的技术，因此风险较小。此外，它还可以分期建设，并迅速达到工业生产能力。

马歇尔和尼科尔斯发现，电磁同位素分离过程需要5000短吨（4500吨）的铜，而铜的供应极为短缺。然而，银可以以11:10的比例被取代。1942年8月3日，尼科尔斯会见了财政部副部长丹尼尔·W·贝尔，并要求将6000吨白银从西点金库转移出去。”“年轻人，”贝尔告诉他，“你可能会想到以吨计的银，但财政部总是会想到以金衡盎司计的银！”最终，使用了14700短吨（13300吨；43000金衡盎司）。

1000金衡盎司（31_kg）的银条被铸造成圆柱形坯料，运到新泽西州贝威的菲尔普斯道奇，在那里它们被挤压成0.625英寸（15.9_m m）厚、3英寸（76_mm）宽和40英尺（12_m）长的条状。这些被威斯康星州密尔沃基的阿利斯·查默斯缠绕在磁线圈上。战后，所有的机器都被拆除和清洗，机器下面的地板也被撕碎和烧毁，以回收少量的银。最后，只损失了1/36万枚银币。最后一枚银币于1970年5月归还。

S-1委员会于1942年6月将电磁分离设备的设计和施工任务分配给斯通和韦伯斯特，该设备被称为Y-12。该设计要求五个第一阶段处理单元，称为alpha赛道，两个最后处理单元，称为beta赛道。1943年9月，格罗夫斯批准建造另外四条赛道，即阿尔法II。1943年2月开始施工。

当工厂在10月份按计划启动进行测试时，14吨重的真空罐由于磁铁的功率而逐渐脱离了校准状态，必须更加安全地固定。当线圈开始短路时，出现了一个更严重的问题。去年12月，格罗夫斯下令打开一块磁铁，发现里面有一把铁锈。格罗夫斯随后下令拆除赛车道，并将磁铁送回工厂进行清洁。在现场建立了一个酸洗厂来清洗管道和配件。第二个alpha i直到1944年1月底才开始运行，第一个beta和第一个和第三个alpha i在3月上线，第四个alpha i在4月开始运行。四条阿尔法II赛道于1944年7月至10月完工。

田纳西州伊士曼公司签订合同，按照通常的成本加固定费用的方式管理Y-12，每月收费22500美元，前七条赛道的每条赛道收费7500美元，另一条赛道收费4000美元。加州大学最初由伯克利的科学家运营，以消除缺陷并达到合理的运营率。然后他们被移交给受过培训的田纳西州伊士曼运营商，他们只受过高中教育。尼科尔斯比较了单位生产数据，并向劳伦斯指出，年轻的“乡巴佬”女孩运营商的表现优于他的博士学位。他们同意举行一场生产竞赛，劳伦斯输了，这对田纳西州的伊士曼工人和主管来说是一次鼓舞士气的比赛。这些女孩被“训练得像士兵一样，不能解释为什么”，而“科学家们无法避免耗时的调查表盘轻微波动的原因。”

Y-12最初将铀235含量浓缩到13%到15%之间，并于1944年3月将最初的几百克铀运往洛斯阿拉莫斯。5825份铀原料中只有1份作为最终产品出现。在这个过程中，其余的大部分都溅到了设备上。到1945年1月，经过艰苦的回收工作，铀235饲料的产量提高到了10%。二月份，阿尔法赛道开始从新的S-50热扩散装置接收到稍微丰富（1.4%）的饲料。下个月，它收到了来自K-25气体扩散装置的强化（5%）进料。到8月，K-25已经生产出足够浓缩的铀，直接进入β轨道。

气体扩散

同位素分离最有前景也是最具挑战性的方法是气体扩散。格雷厄姆定律指出，气体的渗出率与其分子质量的平方根成反比，因此在含有半渗透膜和两种气体混合物的盒子中，较轻的分子比较重的分子更快地从容器中排出。离开容器的气体在较轻的分子中有所富集，而剩余的气体则有所耗尽。这个想法是这样的盒子可以形成一系列的泵和膜，每一个连续的阶段包含一个稍微丰富的混合物。在哥伦比亚大学，哈罗德·尤里、卡尔·P·科恩和约翰·R·邓宁等人对这一过程进行了研究。

1942年11月，军事政策委员会批准了600级气体扩散装置的建设。12月14日，M.W.凯洛格接受了建造该装置的提议，代号为K-25。谈判达成了成本加固定费用的合同，最终总额为250万美元。凯洛格的一位副总裁PercivalC.Keith领导了一个名为Kellex的独立公司实体，这个过程面临着巨大的技术困难。必须使用高腐蚀性气体六氟化铀，因为找不到替代品，电机和泵必须真空密封，并封闭在惰性气体中。最大的问题是屏障的设计，它必须是强大的，多孔的，耐六氟化铀腐蚀。最好的选择似乎是镍。爱德华·阿德勒和爱德华·诺里斯用电镀镍制造了一个网状屏障。哥伦比亚建造了一个六阶段的试验工厂来测试这一过程，但诺里斯-阿德勒原型被证明过于脆弱。竞争对手的屏障是由Kellex、贝尔电话实验室和胶木公司从镍粉中开发出来的。1944年1月，格罗夫斯下令将凯勒克斯屏障投入生产。

凯勒克斯设计的K-25需要一个4层0.5英里（0.80公里）长的U形结构，包含54个相邻的建筑物。这些被分成九个部分。其中有六个阶段的细胞。细胞可以独立运行，也可以在一个区段内连续运行。类似地，这些部分可以单独操作，也可以作为单个叶栅的一部分操作。1943年5月，一个勘测队在500英亩（2.0 km2）的土地上进行了标记，开始了施工。主楼的工作始于1943年10月，六级试验厂已于1944年4月17日投入运行。1945年，格罗夫斯取消了工厂的上层，指导凯勒克斯设计并建造了一个540级的侧进料装置，这个装置被称为K-27。Kellex于1945年9月11日将最后一台机组移交给运营承包商联合碳化物公司和碳公司。包括战后建成的K-27核电站在内，总成本为4.8亿美元。

该生产厂于1945年2月开始运行，随着一级接一级的投产，产品质量提高。到1945年4月，K-25的富集率达到1.1%，S-50热扩散装置的产量开始用作原料。下个月生产的一些产品浓缩度接近7%。8月，2892个阶段中的最后一个开始运行。K-25和K-27在战后早期实现了它们的全部潜力，当时它们超越了其他生产工厂，成为新一代工厂的原型。

热扩散

热扩散过程是建立在悉尼查普曼和大卫恩斯克理论的基础上的，该理论解释了当混合气体通过温度梯度时，较重的气体倾向于集中在冷端，较轻的气体倾向于集中在热端。由于热气体倾向于上升而冷气体倾向于下降，因此这可以用作同位素分离的一种手段。1938年，克劳斯·克鲁斯和格哈德·迪克尔在德国首次证明了这一过程[157]它是由美国海军科学家开发的，但并不是最初选定用于曼哈顿项目的浓缩技术之一。这主要是由于对其技术可行性的怀疑，但陆军和海军之间的军种间竞争也起了一定作用。

海军研究实验室在Philip Abelson的指导下继续进行这项研究，但直到1944年4月才与曼哈顿项目取得联系，当时负责洛斯阿拉莫斯军械研制的海军军官William S.Parsons上尉带来了Oppenheimer关于鼓励海军在热模拟试验方面取得进展的消息。浮肿。奥本海默写信给格罗夫斯，建议将热扩散装置的产量输入Y-12。Groves成立了一个由Warren K.Lewis、Eger Murpree和Richard Tolman组成的委员会来调查这个想法，他们估计一个耗资350万美元的热扩散工厂每周可以将50千克（110磅）的铀浓缩到接近0.9%的铀235。格罗夫斯于1944年6月24日批准了它的建设。

格罗夫斯与俄亥俄州克利夫兰的H.K.弗格森公司签订了建造热扩散装置的合同，该装置被命名为S-50。格罗夫斯的顾问，卡尔·科恩和来自标准石油公司的W.I.汤普森[160]估计需要6个月的时间来建造。格罗夫斯只给了弗格森四个。计划要求安装2142个48英尺高（15_m）的扩散柱，分布在21个机架中。每根柱子内有三根同心圆管。蒸汽从附近的K-25发电站获得，压力为1000磅/平方英寸（6900千帕），温度为545华氏度（285摄氏度），蒸汽向下流过最里面的1.25英寸（32华氏度）镍管，而水在155华氏度（68摄氏度）时向上流过最外面的铁管。同位素分离发生在镍和铜管之间的六氟化铀气体中。

工程于1944年7月9日开工，S-50于9月开始部分运行。弗格森通过一家名为费克里夫的子公司经营这家工厂。10月份，该工厂仅生产了10.5磅（4.8_kg）的0.852%铀235。泄漏限制了生产，并在接下来的几个月内被迫关闭，但在1945年6月，它生产了12730磅（5770千克）。[162]到1945年3月，所有21个生产机架都在运行。最初，S-50的产量被送入Y-12，但从1945年3月开始，所有三个浓缩过程都是串联运行的。S-50成为第一阶段，从0.71%增加到0.89%。这种材料被送入K-25装置的气体扩散过程中，产生一种浓缩到约23%的产品。这反过来又被喂入Y-12[163]中，使其增长到约89%，足以制造核武器。

U-235总产量

到1945年7月，大约50千克（110磅）浓缩到89%的铀235被送到洛斯阿拉莫斯。整个50千克，加上大约50%的浓缩，平均约85%的浓缩，被用于小男孩身上。

钚

曼哈顿项目的第二条开发线使用了裂变元素钚。尽管自然界中存在少量钚，但获得大量钚元素的最佳方法是在核反应堆中，在反应堆中天然铀受到中子的轰击。铀-238被转化成铀-239，铀-239迅速衰变，首先转化成钚-239，然后转化成钚-239。只有少量的铀-238会被转化，因此钚必须从剩余的铀、任何初始杂质和裂变产物中化学分离出来。

X-10石墨反应器

1943年3月，杜邦开始在橡树岭112英亩（0.5_km2）的场地上建造钚工厂。作为汉福德大型生产设施的试验工厂，它包括空冷X-10石墨反应堆、化学分离工厂和支持设施。由于随后决定在汉福德建造水冷反应堆，只有化学分离厂作为真正的试点运行[166]，X-10石墨反应堆由一块巨大的石墨组成，每侧长24英尺（7.3_m），重约1500短吨（1400_t），周围环绕着7英尺（2.1_m）高密度混凝土。作为辐射防护罩。

最大的困难是用Mallinckrodt生产的铀弹头和金属氢化物。为了避免腐蚀和裂变产物逸出到冷却系统中，这些材料必须以某种方式涂上铝。格拉塞利化工公司试图开发一种热浸工艺，但没有成功。与此同时，美国铝业尝试罐装。开发了一种新的无熔剂焊接工艺，97%的罐通过了标准真空试验，但高温试验表明其失效率超过50%。尽管如此，生产始于1943年6月。冶金实验室最终在通用电气的帮助下开发了一种改进的焊接技术，该技术于1943年10月被纳入生产过程中。

在费米和康普顿的观察下，X-10石墨反应堆在1943年11月4日以30短吨（27_t）的铀进入临界状态。一周后，负荷增加到36短吨（33_t），发电量增加到500_kw，到本月底，第一批500_mg钚被制造出来。直到1945年1月，X-10一直作为一个生产厂运行，直到它被移交到研究活动中。

汉福德反应堆

尽管为橡树岭反应堆选择了空冷设计，以便于快速建造，但人们认识到，这对于更大的生产反应堆来说是不现实的。冶金实验室和杜邦公司的初步设计使用氦气进行冷却，然后他们确定水冷反应堆将更简单、更便宜和更快地建造。直到1943年10月4日，设计才开始可用；同时，马提亚斯集中精力通过安装住宿设施、改进修建铁路开关线，改善电力、水和电话线路。

和橡树岭一样，在装铀弹头时遇到了最大的困难，1944年3月在汉福德开始装铀弹头。它们被酸洗以去除污垢和杂质，浸入熔化的青铜、锡和铝硅合金中，用液压机密封，然后在氩气氛下用电弧焊接进行覆盖。最后，他们接受了一系列的测试，以检测孔或有缺陷的焊接。令人失望的是，大多数罐装蛞蝓最初未能通过测试，导致每天只有少数罐装蛞蝓的产量。但取得了稳定的进展，到1944年6月，产量增加到似乎有足够的罐装段塞可用于在1944年8月如期启动反应堆B的水平。

1943年10月10日，在计划的6个250兆瓦反应堆中，第一个反应堆B开始工作。反应堆复合体被赋予字母A到F，选择首先开发B、D和F场地，因为这将使反应堆之间的距离最大化。它们将是曼哈顿项目期间唯一建造的建筑。大约390短吨（350吨）钢、17400立方码（13300立方米）混凝土、50000块混凝土和71000块混凝土砖被用于建造120英尺（37米）高的建筑。

反应堆本身的建造始于1944年2月在康普顿、马提亚斯、杜邦的克劳福德·格林沃特、利昂娜·伍兹和费米的见证下，他们插入了第一个弹头，反应堆从1944年9月13日开始通电。在接下来的几天里，838根管子被装填，反应堆进入临界状态。9月27日午夜后不久，操作人员开始抽出控制棒开始生产。起初一切似乎都很好，但在3点左右，功率水平开始下降，到6点30分，反应堆已经完全关闭。对冷却水进行了调查，看是否有泄漏或污染。第二天，反应堆再次启动，结果又一次关闭了。

费米联系了Chien Shiung Wu，他确定问题的原因是氙-135的中子中毒，氙-135的半衰期为9.2小时。费米、伍兹、唐纳德J.休斯和约翰·阿奇博尔德·惠勒，然后计算出氙-135的核截面，结果是铀的3万倍[179]杜邦工程师乔治·格拉VES已经偏离了冶金实验室最初的设计，在这个设计中，反应器有1500根管子成一个圆排列，并且增加了504根管子来填充角落。科学家们最初认为这是浪费时间和金钱，但费米意识到，通过装载所有2004年的管子，反应堆可以达到所需的功率水平，并有效地生产钚。D反应堆于1944年12月17日启动，F反应堆于1945年2月25日启动。

分离过程

同时，化学家们考虑了钚的化学性质未知时如何从铀中分离的问题。1942年，在冶金实验室使用少量钚的情况下，查尔斯·M·库珀领导的一个小组开发了一种氟化镧工艺，用于分离铀和钚，该工艺被选为中试分离设备。Seaborg和Stanly G.Thomson随后开发了第二种分离工艺，即磷酸铋工艺，该工艺通过将钚在磷酸铋溶液中的+4和+6氧化状态之间切换来实现。在前一个国家，钚被沉淀；在后一个国家，钚保持在溶液中，其他产物被沉淀。

由于氟化镧具有腐蚀性，Greenewalt赞成磷酸铋工艺，并将其选用于汉福德分离厂。一旦X-10开始生产钚，就对中试分离厂进行了试验。第一批产品的加工效率为40%，但在接下来的几个月里，这一效率提高到了90%。

在汉福德，最优先考虑的是300区的设施。其中包括用于测试材料、制备铀以及组装和校准仪器的建筑。其中一座建筑物内装有装铀弹的罐装设备，另一座则装有一个小型试验反应堆。尽管分配给它的优先权很高，但由于300个区域设施的独特和复杂性质，以及战时劳动力和材料短缺，300个区域的工作落后于计划。

早期的计划要求在西部200个地区和东部200个地区建设两个分离工厂。这随后被减少到两个，即T和U工厂，在200西部和一个，B工厂，在200东部。每个分离工厂由四个建筑组成：一个工艺电池建筑或“峡谷”（称为221），一个浓缩建筑（224），一个净化建筑（231）和一个杂志店（213）。峡谷长800英尺（240米），宽65英尺（20米）。每个细胞由40个17.7×13×20英尺（5.4×4.0×6.1米）的细胞组成。

1944年1月开始了221-T和221-U的工作，前者在9月完成，后者在12月完成。这座221-B的建筑于1945年3月建成。由于所涉及的放射性水平很高，分离厂的所有工作都必须使用闭路电视进行远程控制，这在1943年是闻所未闻的。维修是借助于高架起重机和专门设计的工具进行的。224座建筑较小，因为它们处理的材料较少，放射性也较低。224-T和224-U建筑于1944年10月8日竣工，224-B建筑于1945年2月10日竣工。1944年4月8日开始建设时，最终用于231-W的净化方法仍然未知，但工厂已完工，并于年底选定了净化方法。1945年2月5日，马蒂亚斯向洛杉矶的洛斯阿拉莫斯快递公司交付了第一批80 g 95%纯硝酸钚。

武器设计

1943年，研制的目标是研制一种具有钚的炮式裂变武器，叫做“瘦人”。钚性质的初步研究是使用回旋加速器产生的钚-239进行的，该钚非常纯净，但只能以很小的数量产生。Los Alamos于1944年4月从克林顿X-10反应堆收到了第一个钚样品，几天之内，Emilio Segr发现了一个问题：反应堆产生的钚具有更高浓度的钚-240，导致了回旋加速器钚自发裂变率的5倍。Seaborg在3月19日正确预测了这一点。43.一些钚-239会吸收一个中子，变成钚-240。

这使得反应堆钚不适合用于枪式武器。钚-240会很快开始连锁反应，导致预稀释，释放出足够的能量，以使临界质量分散，同时反应的钚量最小（一次火）。有人建议用一把更快的枪，但被认为是不切实际的。由于钚-240比铀-235和铀-238更难从钚-239中分离，分离同位素的可能性被认为是不可能的。

在物理学家塞思·内德梅耶（seth neddermeyer）的指导下，一种被称为“内爆”的炸弹设计替代方法的研究早就开始了。内爆使用炸药将亚临界的可裂变材料球粉碎成更小更密集的形式。当裂变原子紧密结合在一起时，中子俘获率增加，质量变为临界质量。由于金属只需移动很短的距离，因此临界质量的组装时间比枪法要短得多。内德梅耶在1943年和1944年初对内爆的研究显示出了希望，但也表明从理论和工程的角度来看，这个问题将更加困难。在1943年9月，约翰·冯·诺依曼（John von Neumann）曾在穿甲弹中使用过聚能装药，他认为爆炸不仅能降低预裂和烧焦的危险，而且能更有效地利用可裂变材料。

到1944年7月，奥本海默得出结论，钚不能用于枪支设计，并选择了内爆。1944年8月，奥本海默对洛斯阿拉莫斯实验室进行了一次全面重组，重点关注内爆问题，从而加快了内爆设计的步伐，代号为“胖人”。在洛斯阿拉莫斯成立了两个新的小组，以开发内爆武器X（爆炸物）部门，由爆炸专家乔治·基斯蒂亚科夫斯基（George Kistiakowsky）领导。以及Robert Bacher领导的G（小玩意）部门。冯·诺依曼和T（理论上的）部门，最著名的是鲁道夫·皮尔斯，设计了一种新的设计，利用慢速和快速高能炸药的组合将爆炸集中在球形上。

以合适的形状和速度引爆的透镜的设计是缓慢的、困难的和令人沮丧的[199]在将组分B作为快速炸药和巴拉托尔作为慢速炸药之前，对各种炸药进行了测试[200]最终的设计类似于一个足球，有20个六角形和12个五角形透镜，每个重量为约80磅（36_kg）。要使爆炸恰到好处，就需要快速、可靠和安全的电雷管，其中每个透镜有两个可靠的电雷管。因此决定使用爆炸桥丝雷管，这是由路易斯·阿尔瓦雷斯领导的一个小组在洛斯阿拉莫斯开发的一项新发明。他们的制造合同被授予雷神公司。

为了研究会聚冲击波的行为，罗伯特·塞伯设计了RALA实验，该实验使用寿命短的放射性同位素镧-140，一种伽马辐射的有效来源。伽马射线源被放置在一个被爆炸透镜包围的金属球体的中心，爆炸透镜又被放置在电离室中。这使得我们可以拍摄一部关于内爆的X光片。这些透镜的设计主要是使用这一系列的测试。在他设计洛斯阿拉莫斯项目的历史中，大卫霍金斯写道：“拉拉成为影响最终炸弹设计的最重要的单一实验。”

炸药中有4.5英寸（110_mm）厚的铝推料器，它提供了从相对低密度炸药到下一层（3英寸（76_mm）厚的天然铀捣固器）的平稳过渡。它的主要工作是尽可能长时间地把临界质量保持在一起，但它也会将中子反射回堆芯。它的某些部分也可能裂变。为了防止外部中子的预电离，在捣固器上涂上一层薄薄的硼。一种钋-铍调制的中子引发剂，称为“海胆”，因为它的形状类似于海胆，被开发出来，以便在正确的时刻开始链式反应。这项工作与镭的化学和冶金有关。OActive Polonium由孟山都公司的Charles Allen Thomas指导，并被称为Dayton项目。测试要求每月高达500居里的Polonium，孟山都能够交付整个组件被包裹在一个硬铝炸弹外壳中，以防子弹和高射炮攻击。

冶金学家的最终任务是确定如何将钚抛入球体。当测量钚密度的尝试给出不一致的结果时，困难变得明显。起初，人们认为污染是原因，但很快就确定钚有多个同素异形体。室温下存在的脆性α相在高温下转变为塑性β相。然后注意力转移到更具延展性的δ相，通常存在于300°C到450°C的范围内。研究发现，与铝合金化时，在室温下这是稳定的，但铝在与α粒子碰撞时会发射中子，这将加剧预点火问题。然后冶金学家撞击钚-镓合金，钚-镓合金稳定了δ相，并可热压成所需的球形。由于钚很容易被腐蚀，球体上涂有镍。

这项工作证明是危险的。战争结束时，一半经验丰富的化学家和冶金学家在尿液中出现不可接受的高浓度元素时不得不停止使用钚。1945年1月，洛斯阿拉莫斯发生了一场小规模的火灾，这导致人们担心钚实验室的火灾可能污染整个城镇，格罗夫斯批准了这项禁令。建造了一个新的钚化学和冶金设施，该设施被称为“DP现场”。第一个钚坑（或堆芯）的半球于1945年7月2日生产和交付。7月23日，又有三个半球紧随其后，三天后交付。

三位一体

由于内爆式武器的复杂性，决定尽管浪费了裂变材料，但仍需进行初步试验。格罗夫斯批准了这项试验，但前提是要回收活性材料。因此，人们考虑了一次受控的试射，但奥本海默选择了一次全面的核试验，代号为“三位一体”。

1944年3月，哈佛大学物理教授肯尼思·班布里奇（KennethBainbridge）在基斯提亚科斯基（Kistiakowsky）的领导下完成了测试计划。班布里奇选择了阿拉莫戈多陆军机场附近的轰炸范围作为试验地点。班布里奇与塞缪尔·P·达瓦洛斯上尉合作建造三一基地营地及其设施，包括营房、仓库、车间、炸药库和一个小卖部。

格罗夫斯不喜欢向参议院委员会解释价值10亿美元的钚损失的前景，因此建造了一个代号为“jumbo”的圆柱形容器，以在失效时回收活性材料。它长25英尺（7.6_m），宽12英尺（3.7_m），由俄亥俄州巴伯顿市的Babcock&Wilcox公司以214短吨（194_t）钢铁为原料制造，耗资巨大。把一辆特殊的火车车厢运到新墨西哥州波普的一个侧线，在最后25英里（40公里）的时候，它被两辆拖拉机牵引的拖车运到了试验地点，然而，对内爆方法的信心已经足够高了，钚的可用性已经足够了，奥本海默决定不使用它。相反，它被放置在距武器800码（730米）的钢塔上，作为爆炸威力的粗略测量。最后，Jumbo幸存了下来，尽管它的塔楼没有，这让人们相信Jumbo可能成功地控制了一次失败的爆炸。

1945年5月7日进行了一次试验前爆炸，以校准仪器。在距地面800码（730_m）的地方搭建了一个木制试验平台，堆放着100短吨（91_t）的TNT，TNT以汉福德辐照铀弹的形式加入核裂变产物，然后将其溶解并倒入炸药内的管道中。奥本海默和格罗夫斯的新副司令，托马斯·法雷尔准将观察到了这次爆炸。预测试产生的数据证明对三位一体测试至关重要。

在实际测试中，这个绰号为“小玩意”的武器被吊到一个100英尺（30米）高的钢塔的顶部，因为在那个高度的爆炸能更好地说明从轰炸机上落下时武器的行为。空气中的爆炸使直接作用于目标的能量最大化，产生的核辐射更少。7月13日，在诺里斯·布拉德伯里（Norris Bradbury）的监督下，该装置在附近的麦克唐纳牧场（McDonald Ranch House）组装，并在第二天摇摇欲坠地将塔吊起来。1945年7月16日05时30分，这个装置爆炸的能量相当于20千吨TNT，在250英尺（76米）宽的沙漠中留下了一个特立尼特火山口（放射性玻璃）。在100英里（160公里）外，人们感受到了冲击波，蘑菇云的高度达到了7.5英里（12.1公里）。这个消息传到德克萨斯州的埃尔帕索，所以格罗夫斯发表了一篇关于阿拉莫戈多油田弹药库爆炸的封面故事。

奥本海默后来回忆说，当他目睹爆炸时，他想到了印度教圣典中的一段诗篇《博伽达吉特（西，12）：

如果一千个太阳的光芒一下子射入天空，那就如同强大的太阳的光辉…

几年后，他解释说，当时他的脑海里也出现了另一首诗：

我们知道世界将不一样。有几个人笑，有几个人哭。大多数人都保持沉默。我记得印度教经文《巴伽梵歌》中的台词；毗湿奴试图说服王子，他应该尽到自己的职责，为了给他留下深刻的印象，他采取了多种武装形式，并说，“现在我变成了死亡，世界的毁灭者。”我想我们都是这样或那样认为的。

人员

1944年6月，曼哈顿项目雇佣了约12.9万名工人，其中8.45万名为建筑工人，40500名为工厂操作员，1800名为军事人员。随着建筑活动的减少，一年后劳动力减少到100000人，但军事人员增加到5600人。事实证明，在与其他重要的战时项目竞争的情况下，获得所需数量的工人，特别是高技能工人，是非常困难的。1943年，格罗夫斯从战争人力委员会获得了劳动力的一项特别临时优先权。1944年3月，战争生产委员会和战争人力委员会都给予了该项目最高的优先权。

托曼和科南特作为该项目的科学顾问，起草了一份候选科学家名单，并让已经参与该项目的科学家对他们进行评估。格罗夫斯随后给他们的大学或公司的负责人发了一封私人信件，要求他们被释放从事必要的战争工作。在威斯康星大学麦迪逊分校，斯坦尼斯劳·乌兰姆提前给他的一个学生琼·辛顿（Joan Hinton）做了一次考试，这样她就可以离开去从事战争工作了。几周后，乌兰姆收到了汉斯·贝斯的一封信，邀请他加入这个项目。

熟练人员的一个来源是陆军本身，特别是陆军专业培训计划。1943年，医学部成立了特种工程师支队（SED），授权力量为675人。被征召入伍的技术人员和熟练工人被分配到了教育部。另一个来源是妇女军。最初计划用于处理机密材料的文员任务，很快WACS也被用于技术和科学任务。1945年2月1日，所有分配给医疗部门的军事人员，包括所有的SED分遣队，都被分配给9812技术服务单位，但在洛斯阿拉莫斯，除S以外的其他军事人员艾德，包括WACS和宪兵，被分配到4817部队指挥部。

美国罗切斯特大学医学院放射科副教授斯塔福德·L·沃伦被任命为美国陆军医疗队上校，并被任命为医学科主任和格罗夫斯的医学顾问。沃伦最初的任务是为橡树岭、里奇兰和洛斯阿拉莫斯的医院提供工作人员。医学科负责医学研究，也负责医学健康和安全计划。这提出了一个巨大的挑战，因为工人们正在处理各种有毒化学品，在高压下使用危险液体和气体，在高压下工作，并进行涉及爆炸物的实验，更不用说放射性和处理裂变材料所带来的主要未知危险了。1945年12月，美国国家安全委员会授予曼哈顿项目安全杰出服务奖，以表彰其安全记录。从1943年1月到1945年6月，共有62人死亡，3879人致残，比私营企业的死亡率低62%。

保密

一篇1945年的生活文章估计，在广岛和长崎爆炸事件发生之前，“可能全国只有几十个人知道曼哈顿计划的全部意义，也许只有一千人甚至知道涉及原子的工作。”该杂志写道，另外10万多人受雇于该计划。“在黑暗中像鼹鼠一样工作”。警告说，泄露该项目的秘密将被判处10年监禁或10000美元（今天是113000美元）罚款，他们看到大量的原材料进入工厂，没有任何东西出来，并监测“拨号盘和开关，而厚混凝土墙后面发生神秘反应”，而不知道他们的工作目的。

橡树岭安保人员认为任何有7人以上的私人团体都是可疑的，居民们认为美国政府的特工在他们中间是秘密的，因此避免了多次邀请同一位客人。尽管该地区的原始居民可以埋葬在现有的公墓中，但据报道，每一个棺材都被打开以供检查。每个人，包括高级军事官员，在进出项目设施时，他们的汽车都被搜查过。一位橡树岭的工作人员说：“如果你有好奇心，政府的秘密特工会在两小时内把你召集到地毯上。通常情况下，那些被要求解释的人会被护送行李和行李到门口，并被命令继续前行。

尽管有人告诉他们，他们的工作将有助于结束战争，甚至可能结束所有未来的战争，但他们没有看到或理解他们经常单调乏味的工作的结果，甚至没有看到工厂工作的典型副作用，如烟囱冒出的烟，欧洲战争没有使用他们的工作就结束了，这在工人中造成了严重的士气问题，以及D引起了许多谣言的传播。战后一位经理说：

好吧，不是工作很艰难……这让人困惑。你看，没有人知道橡树岭是怎么做的，甚至我也不知道，很多人认为他们在这里浪费时间。由我来向不满的工人解释，他们正在做一项非常重要的工作。当他们问我什么时，我不得不告诉他们这是个秘密。但我几乎要发疯了，想弄清楚到底发生了什么事。

另一名工人告诉她，在洗衣房工作时，她每天都拿着“一种特殊的仪器”对着制服，倾听“咔嗒声”。战争结束后，她才知道自己一直在用盖革计数器检查辐射。为了提高工人的士气，橡树岭建立了一个广泛的校内体育联盟体系，包括10个棒球队、81个垒球队和26个足球队。

审查制度

对原子信息的自愿审查始于曼哈顿计划之前。1939年欧洲战争爆发后，美国科学家开始避免发表与军事有关的研究，1940年，科学期刊开始要求美国国家科学院发表文章。1940年9月7日星期六晚邮报上写了一篇关于原子裂变的文章，《纽约时报》的威廉·L·劳伦斯后来得知，1943年，政府官员要求全国的图书管理员撤回这一文章。然而，苏联人注意到了这一举动。1942年4月，核物理学家乔治弗罗罗夫在美国期刊上就核裂变问题发表文章给约瑟夫·斯大林写信，结果苏联建立了自己的原子弹项目。

曼哈顿项目在严密的安全措施下运行，以防其发现诱使轴心国，特别是德国，加速自己的核项目或对该项目进行秘密行动。相比之下，政府的审查办公室依靠新闻界遵守其公布的自愿行为准则，以及起初，杰特避免通知办公室。到1943年初，报纸开始根据公共记录发布田纳西州和华盛顿州大型建筑的报告，办公室开始与该项目讨论如何保密。6月，审查办公室要求报纸和广播公司避免讨论“原子粉碎、原子能、原子裂变、原子分裂或其任何等效物”。用于军事目的的镭或放射性物质、重水、高压放电设备、回旋加速器等。办公室还要求避免讨论“钋、铀、镱、铪、原锕、镭、铼、钍、氘”；只有铀是敏感的，但与其他元素一起列出以隐藏其重要性。

苏联间谍

蓄意破坏的可能性总是存在的，有时在设备出现故障时会被怀疑。尽管有一些问题被认为是由于粗心大意或不满的员工造成的，但没有确凿的证据表明轴心国煽动了破坏活动。然而，1945年3月10日，一个日本的火球击中了一条输电线，由此产生的电力激增导致汉福德的三个反应堆被暂时关闭[252]有如此多的反应堆。涉及到的人，安全是一项艰巨的任务。成立了一个专门的反情报部队支队来处理该项目的安全问题。到1943年，很明显苏联正试图渗透该项目。西方防卫司令部反情报部门的负责人鲍里斯·T·帕斯中校在伯克利的辐射实验室调查了苏联的间谍嫌疑。奥本海默告诉帕什，伯克利的哈肯·切瓦利埃（Haakon Chevalier）的一位教授曾与他接触，向苏联传递信息。

苏联最成功的间谍是克劳斯·富克斯，英国特派团成员，他在洛斯阿拉莫斯（Los Alamos）发挥了重要作用。1950年，他的间谍活动被揭露，破坏了美国与英国和加拿大的核合作。随后，发现了其他间谍活动，导致了哈里·戈尔德（Harry Gold）被捕。大卫·格林格拉斯，埃塞尔和朱利叶斯·罗森伯格[257]其他间谍，如乔治·科瓦尔和西奥多·霍尔，几十年来都不为人所知。间谍活动的价值很难量化，因为苏联原子弹项目的主要制约因素是铀矿石短缺。人们一致认为，间谍活动拯救了苏联一两年。

外国情报

除了研制原子弹，曼哈顿项目还负责收集德国核能项目的情报。据信，日本的核武器计划进展不远，因为日本几乎无法获得铀矿石，但最初人们担心德国非常接近于发展自己的武器。在曼哈顿项目的鼓动下，对德国占领的挪威的重水工厂进行了轰炸和破坏活动。由海军情报局、OSRD、曼哈顿项目和陆军情报局（G-2）共同组成一个小任务，调查敌人的科学发展。这并不局限于那些涉及核武器的人。陆军情报局长乔治·V·斯特朗少将任命鲍里斯·帕斯（Boris Pash）指挥该部队，代号为“Alsos”，希腊语中的意思是“grove”。

1944年6月攻占罗马大学物理实验室后，阿尔索斯派往意大利的任务询问了该实验室的工作人员。与此同时，帕什在霍勒斯·K·卡尔弗特上尉的指挥下，在伦敦组建了一个英国和美国阿尔索斯联合任务，参加“霸王”行动。德国人可能试图用放射性毒物破坏诺曼底登陆，这足以警告德怀特·D·艾森豪威尔将军，并派一名军官向他的参谋长沃尔特·比德尔·史密斯中尉汇报情况。在代号“薄荷行动”下，准备了特殊设备，并训练了化学战服务队。

随后，随着盟军的不断推进，帕斯和卡尔弗特采访了居里夫人，了解德国科学家的活动。他们就运往德国的铀问题与加丹加工会的官员进行了交谈。他们在比利时找到了68吨矿石，在法国找到了30吨。对德国囚犯的审讯表明，铀和钍正在柏林以北20英里的奥兰尼堡进行加工，所以格罗夫斯安排于1945年3月15日对其进行轰炸。

阿尔索斯的一个小组前往苏联占领区的斯塔斯福特，从WIFO手中取回了11吨矿石。1945年4月，帕斯在一支名为T-force的综合部队的指挥下，进行了“港口行动”，扫荡了德国核计划的核心城市赫钦根、比辛根和海格尔洛克的敌后防线。T-force占领了核实验室、文件、设备和物资，包括重水和1.5吨金属铀。

阿尔索斯的团队聚集了德国科学家，包括库尔特·迪布纳、奥托·哈恩、沃尔特·格拉赫、维尔纳·海森堡和卡尔·弗里德里希·冯·魏茨克尔，他们被带到英国，在那里他们被囚禁在戈德曼彻斯特的一个有窃听器的房子农场大厅。在日本引爆炸弹后，德国人被迫面对盟军做了他们做不到的事情。

广岛市原子弹爆炸

制剂

从1943年11月开始，俄亥俄州赖特菲尔德的陆军空军装备司令部开始对B-29进行代号修改，以携带炸弹。1944年3月，格罗夫斯在加利福尼亚州的穆洛克陆军空军基地和位于加利福尼亚州因约克恩的海军军械试验站进行了试射，与美国陆军空军司令亨利·H·阿诺德将军会面，讨论了将成品炸弹交付给目标的问题。Ng这个17英尺（5.2米）长的瘦人或59英寸（150厘米）宽的胖人是英国的Avro Lancaster，但是使用英国飞机会造成维修困难。格罗夫斯希望美国波音B-29超级堡垒能够通过将其两个弹仓连接在一起，来进行改装，以携带“瘦人”。阿诺德承诺将不遗余力地修改B-29来完成这项工作，并指定奥利弗·P·埃科斯少将作为美国空军与曼哈顿项目的联络人。反过来，Echols任命Roscoe C.Wilson上校作为他的候补人选，Wilson成为曼哈顿项目与美国空军的主要联系人。罗斯福总统指示格罗夫斯，如果原子弹在与德国的战争结束之前就已经准备好了，他就应该准备好把它们扔到德国。

第509复合组于1944年12月17日在犹他州温多佛陆军空军基地启动，由保罗·W·蒂贝茨上校指挥。这个基地靠近内华达州边界，代号为“金曼”或“W-47”。培训在温多佛和古巴巴蒂斯塔陆军机场进行，在那里，393D轰炸中队在水面上进行远程飞行，并投掷假南瓜炸弹。作为曼哈顿项目的一部分，阿尔伯塔省海军上尉威廉·帕森斯（William S.Parsons）在洛斯阿拉莫斯组建了一个名为阿尔伯塔项目的特别小组，协助准备和运送炸弹。阿尔伯塔省的弗雷德里克·L·阿什沃斯（Frederick L.Ashworth）指挥官于1945年2月在关岛会见了舰队司令切斯特·W·尼米茨（Chester W.Nimitz），向他通报该项目。在那里时，阿什沃思选择了太平洋岛屿天宁岛上的北田作为509复合群的基地，并为该群及其建筑物保留了空间。1945年7月，法雷尔作为曼哈顿项目代表于7月30日抵达天宁岛。

小男孩的大部分部件于7月16日在旧金山号巡洋舰上离开了印第安纳波利斯，7月26日抵达天宁岛。四天后，这艘船被一艘日本潜艇击沉。其余的部件，包括六个铀235环，由509集团第320运兵车中队的三名C-54空中指挥人员交付。两个胖人集会乘坐特别改装的509复合B-29前往天宁岛。第一个钚芯装在一个特别的C-54中。曼哈特联合目标委员会建立了谭区和美国空军，以确定日本哪些城市应成为目标，并推荐了小仓、广岛、新泻和京都。在这一点上，战争部长亨利·L·斯蒂姆森进行了干预，宣布他将作出针对性的决定，他不会以京都的历史和宗教意义为由授权轰炸京都。因此，格罗夫斯要求阿诺德不仅把京都从核目标清单上删除，而且也从常规轰炸目标中删除。

炸弹

1945年5月，成立了临时委员会，为战时和战后使用核能提供咨询。委员会主席是斯蒂姆森，前美国参议员詹姆斯·F·伯恩斯（James F.Byrnes）即将出任国务卿，他是哈里·S·杜鲁门总统的私人代表；海军副国务卿拉尔夫·A·巴德（Ralph A.Bard）；助理国务卿威廉·L.克莱顿（William L.Clayton）；瓦内瓦·布什（Vannevar Bush）；卡尔·T.康普顿（Karl T.Compaton）；詹姆斯·B.康南（James B.Conant）；以及助理乔治·L.哈里森（George L.Harrison）。史汀生，纽约人寿保险公司总裁。临时委员会又成立了一个科学小组，由亚瑟·康普顿、费米、劳伦斯和奥本海默组成，负责就科学问题向委员会提供建议。科学小组在向临时委员会提交报告时，不仅就原子弹可能产生的物理效应，而且就其可能产生的军事和政治影响发表了意见。

在德国的波茨坦会议上，杜鲁门得知三位一体测试已经成功。他告诉苏联领导人斯大林，美国拥有一种新的超级武器，但没有透露任何细节。这是第一次就炸弹问题与苏联进行官方沟通，但斯大林已经从间谍那里了解到了这一点。在日本拒绝《波茨坦宣言》后，在得到对日本使用核弹的授权后，没有其他选择。

1945年8月6日，由蒂贝茨驾驶的393D轰炸中队的一架波音B-29超级堡垒（艾诺拉·盖伊）从北野起飞，小男孩在轰炸舱里。广岛是第二大军和第五师的司令部，也是一个登船港，是这次行动的主要目标，以小仓和长崎为替代品。在法雷尔的允许下，负责这项任务的武器制造商帕森斯完成了空中的炸弹组装，以将起飞时的风险降到最低。炸弹在1750英尺（530_m）的高度引爆，随后估计爆炸面积约为4.7平方英里（12_km2）被摧毁。日本官员认定，广岛69%的建筑被毁，另有6-7%的建筑被毁。约7万至8万人，其中2万人是日本战斗人员，2万人是韩国奴隶劳工，占广岛人口的30%左右，立即死亡，另有7万人受伤。

1945年8月9日上午，第二架B-29（Bockscar）由393D轰炸中队指挥官查尔斯·W·斯威尼少校驾驶，载着胖人起飞。这一次，阿什沃思是武器制造者，而库拉是主要目标。斯威尼带着已经装备好的武器起飞，但电气安全插头仍在使用中。当他们到达库拉时，他们发现云层遮蔽了城市，禁止了命令要求的视觉攻击。在城市上空跑了三次之后，随着燃料的减少，他们朝着第二个目标长崎前进。阿什沃思决定，如果目标被遮蔽，将使用雷达进近，但长崎上空云层的最后一分钟中断允许按命令进行目视进近。这个胖子被扔到了城市的工业山谷，在南部的三菱钢铁和军火厂和北部的三菱浦崎军火厂之间。爆炸产生的爆炸当量相当于21千吨TNT，与三位一体爆炸大致相同，但仅限于Urakami山谷，城市的一个主要部分受到中间山丘的保护，导致约44%的城市遭到破坏。轰炸还严重破坏了该市的工业生产，造成23200-28200名日本工业工人和150名日本士兵死亡。总体而言，估计有35000-40000人死亡，60000人受伤。

格罗夫斯预计将在8月19日再有一枚原子弹投入使用，9月再有三枚，10月再有三枚。另外两个胖人集会已经准备就绪，并计划在8月11日和14日离开科特兰机场前往天宁岛。在洛斯阿拉莫斯，技术人员连续工作24小时，铸造另一个钚芯。阿尔托。嗯，铸造，它仍然需要被压制和涂层，这将需要到8月16日。因此，它可能已经准备好8月19日使用。8月10日，杜鲁门秘密要求在没有他的明确授权的情况下，不要再向日本投放更多的原子弹。格罗夫斯于8月13日自行暂停了第三核的运输。

8月11日，格罗夫斯给沃伦打电话，命令他组织一个调查小组，报告广岛和长崎的核损伤和放射性。9月8日，一个装备了便携式盖革计数器的派对抵达广岛，由法雷尔和沃伦率领，日本海军少将铃木正茂（Masao Tsuzuki）担任翻译。他们一直呆在广岛直到9月14日，然后在9月19日到10月8日对长崎进行了调查。这项和其他前往日本的科学任务将提供宝贵的科学和历史数据。

广岛和长崎爆炸案的必要性成为历史学家们争论的话题。一些人质疑“原子外交”是否不可能达到同样的目标，并质疑轰炸或苏联对日本宣战是否具有决定性。弗兰克报告是推动示威的最显著的努力，但被临时委员会的科学小组拒绝了。斯齐尔第请愿书，博士1945年7月，由曼哈顿项目的数十名科学家签署的AFTED，是对哈里·S·杜鲁门总统关于他使用此类武器的责任的一次迟到的警告。

战后

看到他们不了解的工作，制造广岛和长崎炸弹的工人和世界上其他地方一样惊讶于曼哈顿项目的工人；橡树岭的报纸宣布广岛炸弹今天卖了1美元（11美元）。尽管炸弹的存在是公开的，但保密仍在继续，许多工人仍然不知道1946年，有人说：“我不知道我在干什么，除了寻找一个——和一个——和一个——并排——之外。我什么都不知道，也没什么好说的。许多居民继续避免在日常谈话中讨论“这些东西”，尽管这是他们所在城镇存在的原因。

在对爆炸事件的预期中，格罗夫斯让亨利·德沃尔夫·斯米思为公众消费准备了一段历史。1945年8月12日，以“Smyth报告”著称的用于军事目的的原子能向公众发布了。格罗夫斯和尼科尔斯向主要承包商颁发了陆军-海军“E”奖，这些承包商迄今为止的参与一直是秘密的。布什和奥本海默等主要承包商和科学家获得了20多项总统奖章。军事人员获得了荣誉勋章，其中包括女陆军部队支队指挥官，阿琳·G·谢登海姆上尉。

在汉福德，钚生产量下降，因为反应堆B、D和F已经耗尽，受到裂变产物和石墨慢化剂（称为维格纳效应）膨胀的毒害。膨胀损坏了铀被辐射产生钚的充电管，使它们无法使用。为了维持URCHIN引发剂的钋供应，减少了生产，关闭了最老的装置B堆，以便将来至少有一个反应堆可用。研究继续进行，杜邦公司和冶金实验室开发了氧化还原溶剂提取工艺，作为磷酸铋工艺的替代钚提取技术，该工艺使未使用过的铀处于不易回收的状态。

炸弹工程由Z部门实施，该部门的负责人是来自洛斯阿拉莫斯的杰罗尔德·R·扎查里亚博士。Z师最初位于温多佛油田，但于1945年9月迁至新墨西哥州的Oxnard油田，以靠近洛斯阿拉莫斯。这标志着桑迪亚基地的开始。附近的科特兰机场被用作B-29基地，用于飞机兼容性和坠落试验。到10月，文多佛的所有工作人员和设施都转移到了桑迪亚。预备役军官复员后，他们被大约50名精心挑选的正规军官所取代。

尼科尔斯建议关闭S-50和Y-12的阿尔法轨道。这是在9月完成的，虽然表现比以往任何时候都好[311]阿尔法轨道不能与K-25和新的K-27竞争，后者已于1946年1月开始运行。12月，Y-12工厂关闭，从而将田纳西州伊斯曼公司的工资从8600削减到1500，每月节省2.6亿美元。

没有什么地方比在洛斯阿拉莫斯更像是一个问题，那里人才大量流失。还有很多事情要做。广岛和长崎使用的炸弹就像实验室的碎片；要使它们更简单、更安全、更可靠，就需要进行工作。由于反应堆的问题，钚供应不足，因此需要发展铀的内爆方法来代替废弃的火炮方法，并需要复合铀钚芯。然而，对实验室未来的不确定性使得很难吸引人们留下来。奥本海默回到加利福尼亚大学工作，格罗夫斯任命诺里斯·布拉德伯里为临时替代者。事实上，布拉德伯利将在未来25年内继续担任这一职务。格罗夫斯试图解决由于缺乏便利设施而引起的不满，该建设项目包括改善供水系统、300间房屋和娱乐设施。

1946年7月，在比基尼环礁进行了两次胖子式爆炸，作为“十字路口行动”的一部分，以调查核武器对军舰的影响。更壮观的贝克于1946年7月25日在水下引爆。

在广岛和长崎发生爆炸事件后，许多曼哈顿项目物理学家创建了《原子科学家公报》，这是科学家们在面对新武器的破坏性和预期时，迫切需要立即开展有关原子武器的教育项目的紧急行动。在核军备竞赛上，包括玻尔、布什和科南特在内的几个项目成员表示，有必要就核研究和原子武器的国际管制达成协议。巴鲁克计划于1946年6月在新成立的联合国原子能委员会（UNAEC）的一次演讲中公布，该计划提议设立一个国际原子能开发机构，但并未获得通过。

在国内关于核计划永久管理的辩论之后，美国原子能委员会（AEC）由1946年的《原子能法》成立，以接管曼哈顿项目的职能和资产。它建立了对原子发展的民间控制，并将原子武器的开发、生产和控制与军队分开。军事方面由武装部队特种武器项目（AFSWP）接管。尽管曼哈顿项目于1946年12月31日停止存在，但直到1947年8月15日曼哈顿区才被废除。

成本

1945年10月1日之前的项目支出为18.45亿美元，相当于不到9天的战时支出，1947年1月1日由原子能委员会控制时为21.91亿美元。分配总额为24亿美元。90%以上的成本用于建造核电站和生产可裂变材料，而不到10%的成本用于武器的开发和生产。

到1945年底，共生产了四种武器（三位一体小玩意、小男孩、胖男人和一枚未使用的胖男人炸弹），以1945年的美元计算，每枚炸弹的平均成本约为5亿美元。相比之下，到1945年底，该项目的总成本约占美国小武器（不包括弹药）生产总成本的90%，占同期美国坦克总成本的34%。总的来说，它是美国在第二次世界大战中承担的第二昂贵武器项目，仅次于设计研究所。

遗产

发展核武器的政治文化影响深远。《纽约时报》的威廉·劳伦斯（WilliamLaurence）是第一个使用“原子时代”一词的人，他于1945年春季成为曼哈顿项目的官方通讯员。1943年和1944年，他试图说服审查办公室允许撰写有关铀爆炸可能性的文章，但没有成功，政府官员认为他有权报道战争的最大秘密。劳伦斯目睹了三位一体测试和长崎爆炸事件，并为他们编写了官方新闻稿。他接着写了一系列赞美新武器优点的文章。他在爆炸前后的报告有助于提高公众对核技术潜力的认识，并推动其在美国和苏联的发展。

战时曼哈顿项目以国家实验室网络的形式留下了遗产：劳伦斯伯克利国家实验室、洛斯阿拉莫斯国家实验室、橡树岭国家实验室、阿贡国家实验室和艾姆斯实验室。战后不久，格罗夫斯又建立了两个实验室，纽约厄普顿的布鲁克海文国家实验室和新墨西哥州阿尔伯克基的桑迪亚国家实验室。格罗夫斯在1946-1947财政年度为他们分配了7200万美元用于研究活动。他们将成为橡树岭国家实验室主任阿尔文·温伯格（Alvin Weinberg）称之为“大科学”的大规模研究的先锋。

长期以来，海军研究实验室一直对利用核能推进军舰的前景感兴趣，并试图创建自己的核项目。1946年5月，尼米兹，现在的海军作战部长，决定海军应该改为与曼哈顿项目合作。一组海军军官被派往橡树岭，其中最年长的是海曼·G·里科弗上尉，他成为那里的助理主任。他们全神贯注于核能研究，为核动力海军奠定了基础。1946年9月，一支类似的空军人员来到橡树岭，目的是研制核飞机。他们的飞机推进核能（NEPA）项目遇到了巨大的技术难题。最终被取消了。

新反应堆以前所未有的数量制造放射性同位素的能力在战后的几年里引发了核医学的革命。从1946年中期开始，橡树岭开始向医院和大学分发放射性同位素。大部分订单是用于诊断和治疗癌症的碘-131和磷-32。除了医学，同位素也被用于生物、工业和农业研究。

在将控制权移交给原子能委员会后，格罗夫斯向曼哈顿项目的工作人员告别：