Tube Alloys era o codinomedo programa de armas nucleares britânico durante a Segunda Guerra Mundial , quando a própria existência de armas nucleares era mantida no mais alto nível de sigilo. Ele foi integrado ao Projeto Manhattan americano.
Otto Hahn na Alemanha e Lise Meitner , exilada na Suécia, relataram a fissão nuclear do urânio em 1938 . DentroFevereiro de 1939, um grupo de cientistas do Collège de France em Paris , Frédéric Joliot-Curie , Hans von Halban , Lew Kowarski e Francis Perrin , mostram que durante uma fissão em um núcleo de urânio, dois ou três nêutrons adicionais são emitidos. Esta observação importante sugere que uma reação em cadeia autossustentável é possível. Torna-se imediatamente claro para muitos cientistas que se poderia teoricamente criar um explosivo extremamente poderoso, uma bomba atômica , mas muitos Acreditam que será impossível usá-la na prática.
Francis Perrin, neste grupo, define então uma massa crítica de urânio como a menor quantidade necessária para manter uma reação em cadeia. Ele descobriu que o urânio natural não pode ser sujeito a uma reação em cadeia sem o uso de um moderador , para diminuir a velocidade dos nêutrons emitidos pela fissão.
No início de 1940, o grupo descobriu, em bases teóricas, que a água pesada seria um moderador ideal. Ele pede ao Ministério de Armamentos da França que obtenha o máximo de água pesada possível da única fonte existente, uma grande usina hidrelétrica em Vemork, na Noruega . Os franceses então descobrem que os alemães já se ofereceram para comprar todo o estoque de água pesada da Noruega, indicando que a Alemanha também pode estar pesquisando uma bomba atômica. Os franceses informaram o governo norueguês da possível importância militar da água pesada, e este último confiou todo o estoque a um agente do serviço secreto francês, que o levou para a França via Inglaterra pouco antes da invasão da França.Abril de 1940. No entanto, a Alemanha invadiu a França emMaio de 1940, mas toda a água pesada (165 "quartos", ou 187,5 litros) foi evacuada para a Inglaterra por Halban e Kowarski a bordo do navio inglês "Broompark". Joliot-Curie permanece na França e se torna um membro ativo da Resistência.
Pesquisadores britânicos concluem acertadamente que uma bomba atômica usando urânio natural é impossível com nêutrons rápidos, porque muitos nêutrons são perdidos ou capturados por 238 núcleos de urânio. Fevereiro de 1940, Otto Frisch e Rudolf Peierls , dois cientistas alemães exilados na Inglaterra, percebem que uma bomba atômica poderia ser fabricada e explodiria com apenas alguns quilos de urânio 235 , o isótopo mais leve e raro do urânio, e este apenas com nêutrons rápidos. Frisch e Peierls relatam em seu famoso memorando que, usando o urânio 235 completamente separado do urânio 238, não há necessidade de desacelerar os nêutrons e que podemos, portanto, passar sem um moderador.
Frisch e Peierls relatam esta descoberta ao Professor Mark Oliphant , que informa Henry Tizard , que forma emAbril de 1940uma comissão de especialistas secretos (mais tarde conhecida como comissão MAUD ), para examinar a viabilidade de uma bomba atômica. Ela coloca seu relatório em15 de maio de 1941, que leva ao projeto Tube Alloys.
A equipe francesa de águas pesadas é convidada a continuar sua pesquisa sobre nêutrons lentos em Cambridge; mas essa pesquisa recebe uma prioridade menor, uma vez que não se espera mais que leve à bomba.
Uma delegação (a missão Tizard) é enviada Setembro de 1940na América do Norte, para trocar tecnologia em todos os campos, como radares , motores a jato e pesquisa nuclear. Também está explorando a possibilidade de realocar unidades de pesquisa militar britânica na América, fora do alcance do bombardeio alemão.
Quando a missão Tizard retorna, ela realiza uma pesquisa sobre nêutrons lentos conduzida em Cambridge pelo grupo de Paris, a Universidade de Columbia por Enrico Fermi e o Canadá por George Laurence (em) . Ela conclui que eles são irrelevantes para o esforço de guerra.
O principal problema encontrado pela comissão MAUD é encontrar uma maneira de separar o urânio 235 de 0,7% do urânio 238 de 99,3% contido no urânio natural. Isso é dificultado porque os dois isótopos têm propriedades químicas idênticas. No entanto, Franz Simon foi contratado pelo MAUD para explorar métodos possíveis. DentroDezembro de 1940, relata que a difusão do gás é viável e calcula o tamanho e o custo da planta industrial necessária. A comissão MAUD então percebe que uma bomba atômica é "não apenas viável, mas inevitável".
Os problemas químicos de produção de compostos de urânio gasoso e purificação de urânio metálico estão sendo estudados na Universidade de Birmingham e na Imperial Chemical Industries (ICI). O D r . Philip Baxter do ICI fez o primeiro lote de gás hexafluoreto de urânio para o professor James Chadwick em 1940. O ICI mais tarde recebeu um contrato formal em 1940 para a produção de 3 kg deste material vital para trabalhos futuros.
A descoberta do plutônio é feita para o Laboratório Cavendish por Egon Bretscher (em) (1901-1973) e Norman Feather (em) (1904-1978). Eles percebem que um reator de nêutrons lento carregado com urânio teoricamente produz quantidades substanciais de plutônio-239 como subproduto. Isso se deve ao fato de o urânio 238 absorver nêutrons lentos e formar o isótopo instável urânio 239. O núcleo deste último emite um elétron e se transforma em cerca de uma hora em um novo elemento, de massa 239, mas com número atômico 93. Esse fenômeno se repete, mais lentamente, e em poucos dias acabamos com um novo elemento de massa 239 e número atômico 94, que é então muito mais estável. Bretscher e Feather mostram em bases teóricas confiáveis que o elemento 94 seria físsil por nêutrons rápidos e lentos, e teria a vantagem de ter propriedades químicas diferentes do urânio e, portanto, poderia ser facilmente separado dele.
Este novo desenvolvimento é confirmado por um trabalho independente de Edwin M. McMillan e Philip Abelson no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley também em 1940. D r . Kemmer, da equipe de Cambridge, sugere os nomes de neptúnio e plutônio para os elementos 93 e 94, por analogia com os planetas Netuno e Plutão, além de Urano (urânio sendo o elemento 92). Coincidentemente, os americanos sugerem os mesmos nomes. A produção e identificação da primeira amostra de plutônio em 1941 é geralmente atribuída a Glenn Seaborg , que usa um ciclotron e não um reator.
Como os americanos não reagem aos relatórios da comissão MAUD, Mark Oliphant atravessa o Atlântico em um bombardeiro emAgosto de 1941. Ele descobre que Lyman Briggs simplesmente colocou os relatórios em um cofre. Ele então contatou Ernest Lawrence , James Conant , Enrico Fermi e Arthur Compton , e conseguiu aumentar a prioridade dos programas de pesquisa americanos. O relatório MAUD acaba causando uma grande impressão. Da noite para o dia, os americanos mudam sua visão sobre a viabilidade da bomba atômica e sugerem um esforço cooperativo com a Grã-Bretanha. Harold Urey e George Braxton Pegram são enviados para a Grã-Bretanha emNovembro de 1941 para fazer uma oferta de cooperação, que os britânicos não aceitaram.
O esforço americano cresceu rapidamente e ultrapassou rapidamente o dos britânicos. Assim, a pesquisa independente continua em cada país, com alguma troca de informações. Vários cientistas britânicos Vão para os Estados Unidos no início de 1942 e têm acesso total a todas as informações disponíveis. Eles estão maravilhados com o ímpeto que o projeto da bomba atômica americana ganhou.
A lenta pesquisa de nêutrons em Cambridge, que os britânicos consideravam irrelevante para a construção da bomba, de repente assume um significado militar, porque abre caminho para o plutônio. O governo britânico quer transferir a equipe de Cambridge para Chicago, onde a pesquisa americana está sendo feita, mas os americanos estão muito preocupados com a segurança. No grupo de Cambridge, que se originou em Paris, apenas um dos seis cientistas seniores é britânico. Portanto, eles são enviados para Montreal (Canadá).
Dentro Junho de 1942, o exército americano se encarrega do desenvolvimento do processo, do desenho industrial, do fornecimento dos materiais e da escolha do local para as plantas-piloto. O resultado é o esgotamento do fluxo de informações para a Grã-Bretanha. Os americanos param de compartilhar qualquer informação sobre a produção de água pesada, fabricação de hexafluoreto de urânio, método de separação eletromagnética, propriedades físicas ou químicas do plutônio, detalhes do projeto de bombas ou dados sobre as reações de nêutrons rápidos. A notícia surpreendeu os britânicos e canadenses, que colaboravam na produção de água pesada e em vários outros aspectos do programa de pesquisa.
A equipe de Montreal conta com os americanos para o abastecimento de água pesada para a planta americana de Trail (British Columbia), bem como para informações técnicas sobre o plutônio. Os americanos dizem que só darão água pesada ao grupo de Montreal se concordarem em continuar suas pesquisas dentro da estrutura limitada definida pela DuPont . Apesar de todo o trabalho realizado, a atividade do laboratório de Montreal pára emJunho de 1943. O moral está baixo e o governo canadense propõe cancelar o projeto.
Winston Churchill então busca informações para construir na Grã-Bretanha uma usina de difusão, uma usina de água pesada e um reator nuclear, apesar de seu imenso custo. Mas emJulho de 1943, em Londres, diplomatas americanos esclarecem alguns mal-entendidos sobre os motivos britânicos e, após muita negociação, o acordo de Quebec foi finalmente assinado por Churchill e Roosevelt sobre24 de agosto de 1943durante a Conferência de Quebec . Os britânicos então dão todo o seu equipamento aos americanos e, em troca, recebem cópias de todos os relatórios de progresso ao presidente. O esforço britânico foi então incorporado ao Projeto Manhattan até depois da guerra.
Em uma seção do Acordo de Quebec, formalmente intitulada "Artigos do Acordo Definindo a Colaboração entre as Autoridades dos Estados Unidos e da Grã-Bretanha em relação às ligas de tubo", a Grã-Bretanha e os Estados Unidos concordam em compartilhar seus recursos "para fazer o projeto de ligas de tubo crescer o mais rápido possível ".
Os chefes de governo concordam com o seguinte:
(a) Uma comissão política conjunta será estabelecida em Washington ... [detalhes da composição e funções desta comissão a seguir] ”
Mais tarde na guerra, a expressão "Liga de tubos" passou a se referir especificamente ao elemento sintético plutônio , cuja própria existência permaneceu secreta até seu uso no bombardeio de Nagasaki .
Uma das pessoas que trabalha no Tube Alloys é William George Penney (in) , um especialista em ondas de choque. DentroJunho de 1944, vem para a América trabalhar em Los Alamos , na delegação britânica ao Projeto Manhattan. Suas qualidades de liderança e sua capacidade de trabalhar em harmonia com os outros resultam em sua incorporação ao núcleo de cientistas que tomam todas as decisões cruciais na direção do projeto.
Quando a guerra terminar, o governo britânico acredita que os Estados Unidos compartilharão a tecnologia, o que os britânicos consideram uma descoberta conjunta. Mas, ao passar a lei de McMahon (lei da energia atômica), o1 st de Agosto de 1946, o governo Truman mostra que a Grã-Bretanha não terá mais acesso à pesquisa nuclear americana.
O governo de Clement Attlee decidiu que a Grã-Bretanha precisa da bomba atômica para manter sua posição política global. Segundo o ministro das Relações Exteriores Ernest Bevin : "Temos que ter essa coisa aqui, custe o que custar ... e marcada com um baita Union Jack ".
O D r . Penney, portanto, deixa os Estados Unidos e retorna para a Inglaterra, onde começa seus planos para uma Seção de Armas Atômicas. O projeto recebeu o codinome de "Pesquisa de alta explosão" (HER) e, em maio de 1947 , Penney foi nomeado diretor. Em abril de 1950 , um antigo campo de aviação da RAF durante a Segunda Guerra Mundial , em Aldermaston , foi escolhido como local permanente para o programa de armas nucleares britânico. O3 de outubro de 1952, a primeira explosão nuclear britânica ocorreu sob o nome de código " Operação Furacão ", na costa oeste da Austrália nas Ilhas Monte Bello .