
MAUD委員会は、第二次世界大戦中に結成されたイギリスの科学者作業グループである。原子爆弾の開発が実現可能かどうかを判断するために必要な研究を行う目的で設立された。MAUDという名称は、デンマークの物理学者ニールス・ボーアが家政婦のモード・レイについて言及した電報の中の奇妙な一文に由来する。
MAUD委員会は、1940年3月にルドルフ・パイエルスとオットー・フリッシュという2人の物理学者によって書かれたフリッシュ=パイエルス覚書を受けて設立された。彼らはナチス・ドイツからの難民で、マーク・オリファントの指導の下、バーミンガム大学で研究を行っていた。この覚書は、純粋なウラン235の小さな球体が、数千トンのTNTに匹敵する爆発力を持つ可能性があると主張していた。
MAUD委員会の委員長はジョージ・トムソンであった。研究はバーミンガム大学、リバプール大学、ケンブリッジ大学、オックスフォード大学の4つの大学に分かれて行われ、それぞれに独立したプログラムディレクターが配置された。ウラン濃縮の様々な方法、原子炉の設計、ウラン235の特性、当時仮説上の元素であったプルトニウムの使用、そして核兵器設計の理論的側面などが検討された。
15ヶ月にわたる研究の末、その成果は「爆弾へのウランの使用」と「動力源としてのウランの使用」という2つの報告書にまとめられ、これらは総称してMAUD報告書として知られている。この報告書は、戦争遂行における原子爆弾の実現可能性と必要性について論じた。これに対し、イギリスは「チューブ・アロイズ」というコードネームの核兵器開発計画を立ち上げた。MAUD報告書はアメリカにも提供され、アメリカの開発意欲を高め、最終的にマンハッタン計画へと発展した。この報告書はソ連のスパイによってソ連にも漏洩され、ソ連の原子爆弾開発計画の発足にもつながった。
中性子は、1932 年 2 月にケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所のジェームズ・チャドウィックによって発見されました。[ 1 ] [ 2 ] 2 か月後、キャベンディッシュ研究所の同僚であるジョン・コッククロフトとアーネスト・ウォルトンは、加速された陽子でリチウム原子を分裂させました。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ] 1938 年 12 月、ベルリン・ダーレムにあるハーンの研究所のオットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンは、ウランに低速中性子を照射し、[ 6 ]バリウムが生成されたことを発見しました。 [ 7 ]ハーンは同僚のリーゼ・マイトナーに手紙を書き、マイトナーは甥のオットー・フリッシュとともに、ウラン原子核が分裂したことを証明しました。彼らは1939 年にその発見をNatureに発表しました。 [ 8 ]この現象は新しいタイプの核崩壊であり、それまでに見られたどの核崩壊よりも強力でした。フリッシュとマイトナーは、各崩壊によって放出されるエネルギーは約200メガ電子ボルト[MeV](32 pJ)であると計算した。生物細胞の分裂との類推から、彼らはこの過程を「核分裂」と名付けた。[ 9 ]
ニールス・ボーアとジョン・A・ホイーラーは、ボーアとフリッツ・カルッカーが開発した液滴モデルを応用して核分裂のメカニズムを説明しました。[ 10 ] [ 11 ]ボーアは、低エネルギーでの核分裂は主にウラン235同位体によるものであり、高エネルギーでの核分裂は主に存在量の多いウラン238同位体によるものであるというひらめきを得ました。[ 12 ]前者は天然ウランのわずか0.7%を占めるにすぎず、後者は99.3%を占めます。[ 13 ]フレデリック・ジョリオ=キュリーとパリの同僚ハンス・フォン・ハルバンとルー・コワルスキーは、 1939年4月にネイチャー誌に掲載された論文で核連鎖反応の可能性を提起した。[ 14 ] [ 15 ]多くの科学者にとって、少なくとも理論的には非常に強力な爆発物が作れることは明らかだったが、ほとんどの科学者は依然として原子爆弾は不可能だと考えていた。[ 16 ]この用語は、 H・G・ウェルズの1913年の小説『世界解放』を通じて、すでにイギリス国民に知られていた。[ 17 ]
イギリスでは、多くの科学者が原子爆弾が実用的かどうかを検討した。リバプール大学では、チャドウィックとポーランド難民の科学者ジョセフ・ロートブラットがこの問題に取り組んだが、彼らの計算は決定的なものではなかった。[ 18 ]ケンブリッジでは、ノーベル物理学賞受賞者のジョージ・パジェット・トムソンとウィリアム・ローレンス・ブラッグが、政府にウラン鉱石の緊急取得を求めた。その主な供給源はベルギー領コンゴであり、彼らはそれがドイツの手に渡ることを懸念していた。どうすればよいか分からなかった彼らは、ケンブリッジ大学コーパス・クリスティ・カレッジの学長であるウィリアム・スペンス卿に相談した。1939年4月、スペンス卿は地元の国会議員であるケネス・ピックソーン卿に接触し、ピックソーン卿は彼らの懸念を帝国防衛委員会の事務局長であるヘイスティングス・イズメイ少将に伝えた。イズメイは今度はヘンリー・ティザード卿に意見を求めた。多くの科学者と同様に、ティザードは原子爆弾が開発される可能性に懐疑的で、成功の確率を10万分の1と見積もっていた。[ 19 ]
たとえそのような大きな可能性があったとしても、危険は十分に大きく、真剣に受け止める必要があった。国防調整大臣のチャットフィールド卿は、 財務省と外務省に確認し、ベルギー領コンゴのウランはユニオン・ミニエール・デュ・オー・カタンガ社が所有していることを知った。同社の英国人副社長であるストーンヘイブン卿は、ベルギー人の社長であるエドガー・センジエとの会談を手配した。ユニオン・ミニエールの経営陣は英国に友好的であったため、ウランを直ちに取得する必要はないと考えられたが、ティザードの航空戦科学調査委員会(CSSAW)は原子爆弾の実現可能性に関する研究を継続するよう指示された。[ 19 ]インペリアル・カレッジ・ロンドンのトムソンとバーミンガム大学のオーストラリア人物理学者マーク・オリファントは、それぞれウランに関する一連の実験を行うよう命じられた。 1940年2月までに、トムソンのチームは天然ウランで連鎖反応を起こすことに失敗し、彼はそれを追求する価値はないと判断した。[ 20 ]
バーミンガムでは、オリファントのチームは異なる結論に達していた。オリファントは、敵国人であったためにオリファントのレーダー計画には参加できず、必要なセキュリティクリアランスも持っていなかった2人のドイツ人難民科学者、フリッシュとルドルフ・パイエルスにこの任務を委任していた。 [ 21 ]フランシス・ペリンは、連鎖反応を維持できる最小量のウランを臨界質量と定義し、 [ 22 ]それを約40トン(39ロングトン、44ショートトン)と計算していた。彼は、周囲に中性子反射材を置けば、これを12トン(12ロングトン、13ショートトン)に減らすことができると考えた。1939年に書かれた理論論文で、パイエルスは核分裂によって生成される高速中性子を使用することで問題を単純化しようと試み、中性子減速材の考慮を省略した。彼もまた、ウラン球の臨界質量は「トンオーダー」であると信じていた。[ 23 ]

しかし、ボーアは、ウラン235同位体は、核分裂によって生成される低エネルギーの中性子からでも、中性子を捕獲して核分裂を起こす可能性がはるかに高いと主張していた。フリッシュは熱拡散によるウラン濃縮の実験を開始した。進捗は遅く、必要な設備が利用できず、利用可能な資源はレーダー計画に優先的に使われていた。[ 24 ]彼は、純粋なウラン235の球体を作ることができたらどうなるだろうかと考えた。パイエルスの公式を使って臨界質量を計算したところ、驚くべき答えが得られた。1キログラム未満で済むというのだ。[ 25 ]フリッシュとパイエルスは、1940年3月にフリッシュ・パイエルス覚書を作成した。 [ 26 ]その中で彼らは、5キログラムの爆弾は数千トンのダイナマイトに相当し、1キログラムの爆弾でも印象的であると報告した。[ 27 ]放射性降下物の可能性を考えると、イギリス人はそれを道徳的に受け入れられないかもしれないと考えた。[ 28 ]
オリファントは1940年3月にフリッシュ=パイエルス覚書をティザールに渡した。彼はそれをトムソンに渡し、トムソンはコッククロフトとオリファントとそれについて話し合った。彼らはまた、ノルウェーから重水の全備蓄を撤去することに関わっていたフランス第二局のジャック・アリエからも話を聞いた。アリエは、ドイツが重水とパリのフランス人研究者の活動に関心を示していることを彼らに伝えた。直ちに行動が取られた。経済戦争省はドイツに奪われる恐れのある酸化ウランの備蓄を確保するよう求められ、イギリスの情報機関はドイツの核科学者の活動を調査するよう求められ、ワシントンのイギリス科学担当官AVヒルはアメリカ人が何をしているのか調べるよう求められた。ヒルは、アメリカ人は科学者にこの問題を調査させているが、軍事的な用途が見つかるとは考えていないと報告した。[ 29 ]
フリッシュ・パイエルス覚書への対応として委員会が設立された。[ 30 ] 1940年4月10日、ロンドンのバーリントン・ハウスにある王立協会の1階メイン委員会室で最初の会合が開かれた。 [ 31 ]会合は常にそこで開かれた。当初のメンバーはトムソン、チャドウィック、コッククロフト、オリファント、フィリップ・ムーンであった。その後、パトリック・ブラケット、チャールズ・エリス、 ノーマン・ハワースが航空機生産省(MAP)の科学研究局長の代表とともに加わった。MAUD委員会は、CSSAWによって正式に組織される前の1940年4月に最初の2回の会合を開いた。CSSAWは1940年6月に廃止され、MAUD委員会はその後MAPの直轄となった。トムソンは委員会の議長を務め、当初は書記も兼任し、MAPが書記を提供するまで、フールスキャップに手書きで議事録を作成した。[ 32 ]

当初、この新しい委員会は委員長のトムソンにちなんでトムソン委員会と名付けられましたが、[ 33 ]すぐに、より控えめな名前の MAUD 委員会に変更されました。MAUD は頭字語だと多くの人が思いましたが、そうではありません。MAUD という名前は、変わった経緯で生まれました。1940 年 4 月 9 日、ドイツがデンマークに侵攻した日に、ニールス・ボーアはフリッシュに電報を送りました。電報は「コッククロフトとモード・レイ・ケントに伝えよ」という奇妙な一文で終わっていました。[ 32 ] [ 34 ]最初は、ラジウムやその他の重要な原子兵器関連の情報に関する暗号で、アナグラムに隠されていると考えられていました。「y」を「i」に置き換えると「ラジウムが取られた」になるという提案もありました。ボーアが 1943 年にイギリスに戻ったとき、このメッセージはジョン・コッククロフトとケント出身のボーアの家政婦モード・レイ宛てだったことが判明しました。こうして委員会はMAUD委員会と名付けられた。頭文字は特に意味を持たないが、正式にはMAUD委員会であり、Maud委員会ではなかった。[ 32 ] [ 34 ]
このプロジェクトは極秘事項であったため、イギリス生まれの科学者のみが対象となった。パイエルスとフリッシュは初期の貢献にもかかわらず、MAUD委員会への参加を認められなかった。戦時中、敵国の外国人が機密性の高いプロジェクトの責任者となることは安全保障上の脅威とみなされたためである。[ 35 ] 1940年9月、パイエルスとフリッシュをメンバーとする技術小委員会が設立された。しかし、ハルバンはMAUD委員会からの除外をフリッシュやパイエルスほど快く受け入れなかった。[ 36 ]これを受けて、1941年3月、MAUD委員会と技術小委員会に代わる2つの新しい委員会、MAUD政策委員会とMAUD技術委員会が設立された。元の2つの委員会とは異なり、これらの委員会には文書化された任務範囲があった。[ 37 ] MAUD政策委員会の任務範囲は以下のとおりである。
MAUD技術委員会のメンバーは以下のとおりです。
MAUD政策委員会は小規模で、各大学の研究所から代表者1名のみで構成されていた。委員は、Blackett、Chadwick、Cockcroft、Ellis、Haworth、Franz Simon、Thomson、およびMAPの科学研究部長であった。MAUD技術委員会の委員は、Moses Blackman、Egon Bretscher、Norman Feather、Frisch、Halban、CH Johnson、Kowarski、Wilfrid Mann、Moon、Nevill Mott、Oliphant、Peierls、およびThomsonであった。会議には通常、ウィンストン・チャーチルの科学顧問であるFrederick Lindemann 、またはその代理人、および帝国化学工業(ICI)の代表者が出席した。MAPのBasil Dickinsが技術委員会の書記を務めた。Thomsonは両委員会の議長を務めた。[ 37 ]
MAUD委員会の研究は、バーミンガム大学、リバプール大学、ケンブリッジ大学、オックスフォード大学の4つの異なるイギリスの大学に分かれて行われた。当初、研究費は大学の資金から支払われた。政府の資金が利用可能になったのは1940年9月になってからだった。[ 38 ] MAPは、ケンブリッジのキャベンディッシュ研究所に3,000ポンド(後に6,500ポンドに増額)、オックスフォードのクラレンドン研究所に1,000ポンド(後に2,000ポンドに増額)、バーミンガムに1,500ポンド、リバプールに2,000ポンドを支給する契約を結んだ。大学はMAPから経費の払い戻しを受け、大学職員の給与の一部もMAPが支払うようになった。しかし、チャドウィック、パイエルス、サイモンなどの教授陣と一部の研究スタッフは、依然として大学の資金から給与を受け取っていた。政府はまた、ICIに5キログラム(11ポンド)の六フッ化ウランを5,000ポンドで発注した。酸化ウランは、アメリカから調達したブランドハースト社から購入した。戦時中の物資不足は多くの研究分野に影響を与え、MAPは科学者が必要とする品目の優先供給を企業に要請する書簡を送る必要があった。[ 39 ]
化学者や物理学者が戦争関連の仕事に回されたため、人手不足も生じた。そのため、大学は多くの外国人や元外国人を雇用せざるを得なかった。MAPは当初、特にほとんどが敵国や占領国出身であったため、安全保障上の理由から彼らの雇用に反対していた。彼らの雇用が可能になったのは、敵国の外国人を雇用することが許されていなかったMAPではなく、大学が彼らを雇用していたからである。MAPは徐々に、このプロジェクトにおける彼らの雇用を受け入れるようになった。MAPは一部の人々を抑留から保護し、セキュリティクリアランスを提供した。敵国の外国人が働く場所や住む場所には制限があり、自動車を所有することも許されていなかったため、他の大学を訪問するには特例措置が必要だった。[ 40 ]歴史家のマーガレット・ゴーイングは「こうして、戦争中の最大の秘密は、安全保障上の理由から他の戦争関連の仕事から除外された科学者たちに託された」と記している。[ 41 ]
リバプールのMAUD委員会の部門はチャドウィックが率いており、フリッシュ、ロートブラット、ジェリー・ピッカヴァンス、モーリス・プライス、ジョン・ライリー・ホルトが彼を補佐した。リバプールの部門は、アラン・ナン・メイとセシル・フランク・パウエルを含むブリストル大学の小規模チームも統括していた。[ 42 ]リバプールでは、フリッシュとパイエルスの覚書で提案されたように、熱拡散による同位体の分離に重点が置かれた。[ 38 ]
このプロセスは、2種類のガスの混合物が温度勾配を通過すると、重いガスが低温側に、軽いガスが高温側に集まる傾向があるという事実に基づいています。これが同位体分離の手段として使用できることは、1938年にドイツのクラウス・クルシウスとゲルハルト・ディッケルによって初めて実証され、彼らはこれを使用してネオンの同位体を分離しました。彼らは、中央に熱線が通った垂直管からなる「カラム」と呼ばれる装置を使用しました。[ 43 ]この技術の利点は、設計が単純で可動部品がないことでした。しかし、平衡に達するまでに数ヶ月かかる場合があり、多くのエネルギーを必要とし、六フッ化ウランに問題を引き起こす可能性のある高温が必要でした。[ 44 ]
リバプールで行われたもう一つの研究は、フリッシュとパイエルスの計算の根拠となったウラン235の核分裂断面積の測定でした。彼らは、あらゆるエネルギーの中性子とウラン235原子核との衝突はほぼすべて核分裂を起こすと仮定していました。 [ 45 ]彼らが核分裂断面積に用いた値は、1939年にフランスの研究者によって発表されたものでしたが、[ 46 ] [ 47 ]アメリカの雑誌「Physical Review」の1940年3月15日号と4月15日号にアメリカ人によって発表されたデータは、その値がはるかに小さいことを示していました。[ 45 ] [ 48 ]
純粋なウラン235は入手できなかったため、リバプールでの実験は天然ウランで行われた。結果は決定的なものではなかったが、フリッシュとパイエルスの説を支持する傾向にあった。[ 45 ] 1941年3月までに、アルフレッド・ニーアは米国で微量の純粋なウラン235を生成することに成功し、ワシントンのカーネギー研究所のマール・トゥーブ率いるチームが断面積の測定を行っていた。ウラン235は貴重すぎて英国にサンプルを送ることができなかったため、チャドウィックはアメリカ人に実施してほしい測定項目のリストを送った。最終的な結果は、断面積はフリッシュとパイエルスの想定よりも小さかったが、結果として得られた臨界質量は依然として約8キログラムに過ぎなかった。[ 49 ]
一方、プライスは原子爆弾における暴走核連鎖反応が自爆するまでにどれくらいの時間続くかを調べた。[ 49 ]彼は核分裂によって生成される中性子のエネルギーは約1 MeV (0.16 pJ)であるため、これは次の速度に相当すると計算した。 1.4 × 10⁹ cm/s 。連鎖反応の大部分は、次の順序で完了します。10 × 10 −8 秒(10 回の「揺れ」)。この時間内に核分裂性物質の 1 ~ 10 パーセントが核分裂するが、効率 1 パーセントの原子爆弾でも、その重量の TNT の 18 万倍ものエネルギーを放出する。 [ 50 ]
オックスフォードのMAUD委員会の部門はサイモンが率いていた。ドイツからの亡命者である彼は、パイエルスが保証人となって初めて参加できた。パイエルスは、サイモンがすでに同位体分離の研究を始めており、彼の参加によってプロジェクトが有利になると指摘した。[ 51 ]オックスフォードのチームは、ニコラス・クルティ、クルト・メンデルスゾーン、ハインリヒ・クーン、ヘンリー・シュル・アームズ、ハインツ・ロンドンなど、主に英国人以外の科学者で構成されていた。彼らは気体拡散法として知られる方法で同位体分離に集中した。[ 52 ] [ 42 ]
これは、多孔質バリアを通過する気体の拡散速度は気体の分子量の平方根に反比例するというグラハムの法則に基づいています。2種類の気体の混合物を含む多孔質バリアのある容器では、軽い分子は重い分子よりも速く容器から出ていきます。容器から出る気体は軽い分子がわずかに濃縮され、残留ガスは軽い分子がわずかに減少します。[ 53 ]サイモンのチームは、バリアとして銅ガーゼを使用して実験を行いました。ウランを含む唯一の既知の気体である六フッ化ウランは希少で取り扱いが難しいため、二酸化炭素と水蒸気の混合物を使用してテストしました。[ 54 ]
この研究の成果として、サイモンは1940年12月に「実際の分離プラントの規模の見積もり」と題する報告書を作成した。彼は、1日あたり1キログラムのウランを99%濃縮したウラン235を生産できる工業プラントについて説明した。このプラントは、20段階の分離装置1万8000個に、7万平方メートル(75万平方フィート)の膜バリアを使用する予定だった。プラントの敷地面積は40エーカー(16ヘクタール)、機械の重量は7万ロングトン(7万1000トン)、消費電力は6万キロワットだった。彼は、建設には12~18ヶ月かかり、費用は約400万ポンド、操業には1200人の労働者が必要で、年間運営費は150万ポンドになると見積もった。 「我々は、説明した方法で分離を実行できると確信している」と彼は結論付け、「その目的からすれば、この計画は時間、お金、労力の面で過度に費用がかかるものではないとさえ考えている」[ 55 ] 。

ケンブリッジの MAUD 委員会の部門は、ブラッグとコッククロフトが共同で率いていた。[ 37 ]そこには、ブレッチャー、フェザー、ハルバン、コワルスキー、ハーバート・フロイントリッヒ、ニコラス・ケマーがいた。ポール・ディラックは正式にはチームの一員ではなかったが、コンサルタントとして協力した。[ 42 ] 1940 年 6 月 19 日、ドイツ軍のフランス侵攻後、ハルバン、コワルスキー、その他のフランス人科学者とその家族は、貴重な重水とともに、サフォーク伯爵とアーデール・ゴールディング少佐によって蒸気船ブルームパーク号でイギリスに運ばれた。[ 56 ] 22,000 ポンドの価値がある重水は、当初はHM 刑務所ワームウッド・スクラブスに保管されていたが、後にウィンザー城の図書館に秘密裏に保管された。フランスの科学者たちはケンブリッジに移り、[ 57 ]そこでウラン酸化物と重水の混合物で核連鎖反応が起こり得ることを決定的に示す実験を行った。[ 58 ]
ハルバンとコワルスキーは、イギリス到着直後に書いた論文で、低速中性子がウラン238に吸収されてウラン239を形成する可能性があると理論づけた。[ 59 ] 1940年6月15日にフィジカル・レビューに掲載されたエドウィン・マクミランとフィリップ・アベルソンの手紙には、これが原子番号93の元素に崩壊し、次に原子番号94、質量数239の元素に崩壊し、放射性ではあるもののかなり長寿命であると記されていた。[ 60 ]このようなデリケートな問題に関する手紙がまだ出版されていることにチャドウィックは憤慨し、アメリカ側に公式の抗議を送るよう求め、それは実行された。[ 61 ]
ブレッチャーとフェザーは、理論的な根拠に基づいて、この元素はウラン235のように高速中性子と低速中性子の両方で核分裂を起こす可能性があると主張した。もしそうであれば、原子爆弾への別の道が開かれることになる。なぜなら、原子炉内でより豊富なウラン238から生成でき、ウランとは異なる元素であるため、化学的手段でウランから分離でき、同位体分離の必要性を回避できるからである。ケマーは、ウランが天王星にちなんで名付けられたことから、元素93をネプツニウム、94をプルトニウムと、次の2つの惑星にちなんで名付けることを提案した。後に、アメリカ人が同じ論理に従って独自に同じ名前を採用していたことが判明した。ブレッチャーとフェザーはさらに、トリウムの照射によってウランの新しい同位体であるウラン233が生成され、これも高速中性子と低速中性子の両方で核分裂を起こす可能性があると理論づけた。 [ 59 ]この研究に加えて、エリック・ライディールは遠心分離による同位体分離を研究した。[ 37 ]

バーミンガムのMAUD委員会の部門はパイエルスが率いていた。彼はハワース、ジョンソン、そして1941年5月28日からはクラウス・フックスに補佐された。[ 42 ]ハワースは化学者たちを率いて六フッ化ウランの性質を研究した。その利点の一つは、フッ素には同位体が1つしかないため、2つの分子の重量の差はウランの同位体の違いのみによるものであることだった。[ 62 ]
それ以外では、六フッ化ウランは理想とは程遠いものであった。120 °F (49 ° C)で固化し、腐食性があり、水を含む多くの物質と反応した。そのため、取り扱いが困難で危険であった。しかし、バーミンガムの化学者たちによる調査では、別の気体ウラン化合物は見つからなかった。リンデマンは、ICI の取締役であるメルチェット卿に影響力を使って、ICI に六フッ化ウランを工業規模で生産させた。ICI のフッ化水素酸工場は稼働停止中で、大規模な修理が必要であったため、六フッ化ウラン 1 キログラムの見積もりは 5,000 ポンドになった。それでも、1940 年 12 月に注文が出された。ICI はまた、純粋な金属ウランを製造する方法も検討した。[ 62 ]
パイエルスと彼のチームは、核爆弾の理論的問題に取り組んだ。本質的に、彼らは爆弾の技術的特徴を解明する責任を負っていた。フックスとともに、パイエルスは他の研究所からのすべての実験データの解釈も行った。彼は、彼らが同位体を得るさまざまなプロセスを調べた。1940年の夏が終わる頃には、パイエルスは熱拡散よりも気体拡散を好むようになっていた。[ 63 ]
米国からジョージ・キスティアコフスキーの論文が届き、その中でキスティアコフスキーは、核兵器はエネルギーの大部分が周囲の空気を加熱するために消費されるため、ほとんど被害を与えないと主張した。化学爆薬は密閉空間で非常に高温のガスを発生させるが、核爆発ではそうはならない。[ 64 ]パイエルス、フックス、ジェフリー・テイラー、JG・キンチは、キスティアコフスキーの主張を反駁するために流体力学を研究した。 [ 65 ]テイラーは1941年6月に「非常に激しい爆発による爆風波の形成」に関する論文を発表した。[ 64 ]
MAUD委員会の最終報告書の最初の草稿は、1941年6月にトムソンによって書かれ、6月26日に委員会のメンバーに回覧され、7月2日の次の会議で議論するよう指示された。かなりの編集作業が行われ、主にチャドウィックが担当した。この段階で、報告書は2つに分けられた。1つ目は「爆弾へのウランの使用」、2つ目は「動力源としてのウランの使用」に関するものであった。これらは、MAUD委員会が完了したすべての研究と実験を統合したものであった。[ 66 ]報告書は次のような声明で始まっている。
この報告書の冒頭で強調しておきたいのは、我々は当初、このプロジェクトに懐疑的な気持ちで臨んだものの、調査すべき問題であると感じていたということである。調査を進めるにつれ、大規模な原子力の放出は可能であり、それを非常に強力な兵器にするための条件を選択できるという確信がますます強くなった。我々は現在、約25ポンドの活性物質を含む効果的なウラン爆弾を製造することが可能であり、その破壊力は1,800トンのTNTに匹敵し、爆発地点付近を長期間にわたって人命にとって危険な状態にする大量の放射性物質も放出されるだろうという結論に達した。[ 67 ]
最初の報告書は、爆弾の製造は実現可能であると結論付けた。報告書は爆弾を技術的に詳細に説明し、開発のための具体的な提案と費用見積もりを提供した。1日あたり1キログラムのウラン235を生産する工場は500万ポンドの費用がかかると推定され 、戦争遂行の他の部分にも必要とされる熟練労働者の大規模な労働力が必要となる。最短で2年で利用可能になる可能性がある。爆弾による被害の規模は、半径1/4マイル(0.40 km)以内のすべてを壊滅させた1917年のハリファックス爆発と同程度と推定された。[ 66 ]報告書は、ドイツが重水に関心を示していると警告し、重水は爆弾には役立たないと考えられていたが、ドイツも爆弾の開発に取り組んでいる可能性があると指摘した。[ 68 ]
2番目の報告書はより簡潔だった。報告書は、ハルバンとコワルスキーが米国に移住し、そこで大規模な重水製造計画を進めることを推奨した。プルトニウムはウラン235よりも適している可能性があり、プルトニウムの研究は英国で継続すべきであるとした。報告書は、ウランの制御された核分裂を利用して機械に使用する熱エネルギーを生成し、ラジウムの代替として使用できる大量の放射性同位体を提供できると結論付けた。重水、あるいは黒鉛が高速中性子の減速材として機能する可能性があるとした。しかし結論として、原子炉は将来の平和利用において大きな可能性を秘めているものの、委員会は現在の戦争中に検討する価値はないと判断した。[ 69 ]
MAUD委員会の報告を受けて、核兵器計画が開始された。この取り組みを調整するため、セキュリティ上の理由から意図的に誤解を招くような名称の「チューブ・アロイズ」という新しい局が設立された。枢密院議長のジョン・アンダーソン卿が担当大臣となり、 ICIのウォレス・エイカーズがチューブ・アロイズの局長に任命された。[ 70 ]チューブ・アロイズとマンハッタン計画は情報交換を行ったが、当初は協力しなかった。[ 71 ]表向きはアメリカの安全保障上の懸念のためであった。皮肉なことに、すでにソ連の原子スパイに潜入されていたのはイギリスの計画の方であった。[ 72 ]当時最も重要なスパイは、悪名高いケンブリッジ・ファイブの一員であるジョン・ケアンクロスで、戦時内閣の無任所大臣ハンキー卿の秘書を務めていた。ケアンクロスはMAUD委員会からの情報をNKVDに提供した。 [ 73 ]
英国には米国のような人的資源や資源がなく、チューブアロイズは当初有望なスタートを切ったものの、アメリカの同業他社に後れを取り、その規模に圧倒されてしまった。[ 74 ]英国はアメリカの支援なしに原子爆弾を製造することも検討したが、この計画には圧倒的な優先順位が必要であり、想定される費用は途方もない額であり、他の戦時計画への支障は避けられず、ヨーロッパでの戦争の結果に影響を与えるのに間に合うように完成する可能性は低かった。[ 75 ]
1943年8月のケベック会議で、チャーチルとルーズベルトはケベック協定に署名し、2つの国家プロジェクトを統合した。[ 76 ]ケベック協定は、両国の取り組みを調整するために、合同政策委員会と合同開発信託を設立した。 [ 77 ] 1944年9月19日のハイドパーク協定は、商業と軍事の協力を戦後まで延長した。[ 78 ]
エイカーズが率いるイギリスの使節団は、ニューヨークのSAM研究所で気体拡散技術の開発を支援した。 [ 79 ]オリファントが率いる別の使節団は、バークレー放射線研究所で電磁分離プロセスの開発を支援した。[ 80 ]コッククロフトは、イギリスとカナダの共同モントリオール研究所の所長になった。[ 81 ]ロスアラモス研究所へのイギリスの使節団は、チャドウィック、後にパイエルスが率い、イギリスで最も著名な科学者数名が参加した。[ 82 ] [ 83 ]イギリス使節団の総責任者として、チャドウィックは緊密で成功した協力関係を築き、[ 84 ]イギリスの参加が完全かつ心からのものとなるよう尽力した。[ 85 ]
1939年のアインシュタイン=シラード書簡を受けて、フランクリン・D・ルーズベルト大統領は1939年10月に ライマン・ブリッグスを委員長とするウラン諮問委員会を設立した。研究は発電のための低速核分裂に集中していたが、同位体分離への関心も高まっていた。1941年6月、ルーズベルトは科学研究開発局(OSRD)を設立し、ヴァネヴァー・ブッシュを局長に任命し、ブッシュは大統領に直接責任を負った。[ 86 ]ウラン委員会はOSRDのウラン部門となり、セキュリティ上の理由からすぐにS-1部門と改名された。[ 87 ] [ 88 ]
ブッシュはノーベル賞受賞者のアーサー・コンプトンと米国科学アカデミーに協力を求めた。彼の報告書は1941年5月17日に発表された。報告書はより強力な取り組みを支持したが、爆弾の設計や製造については詳細には触れなかった。[ 89 ] MAUD委員会からの情報は、米国を訪れた英国の科学者、特にティザード使節団、および1941年4月と7月のMAUD委員会の会議に出席した米国のオブザーバーから得られた。 [ 90 ]ティザード使節団の一員であったコッククロフトは、米国の計画は英国の計画に遅れており、それほど速く進んでいないと報告した。[ 91 ]
イギリスは戦争中で原子爆弾が緊急に必要だと感じていたが、アメリカはまだ戦争していなかった。アメリカの計画を推進したのはオリファントだった。彼は1941年8月下旬にアメリカに飛んだ。表向きはレーダー計画について話し合うためだったが、実際にはアメリカがMAUD委員会の調査結果を無視している理由を探るためだった。[ 92 ] オリファントは次のように報告した。「議事録と報告書はウラン委員会の委員長であるライマン・ブリッグスに送られていたが、ほとんどコメントがなかったことに困惑した。ワシントンでブリッグスを訪ねたところ、この口下手で印象の薄い男は報告書を金庫にしまい込み、委員会のメンバーに見せていなかったことがわかった。私は驚き、落胆した。」[ 93 ]
オリファントはS-1セクションと会談した。サミュエル・K・アリソンは新任の委員で、実験物理学者であり、シカゴ大学でコンプトンの弟子だった。アリソンは回想して、「オリファントは会議に来て、はっきりと『爆弾』と言った。彼は、我々は爆弾に全力を注がなければならないと言い、発電所や爆弾以外のものに取り組む権利はないと言った。爆弾には2500万ドルかかるが、イギリスにはその資金も人員もないので、我々に任せるしかない、と彼は言った。」[ 94 ]
オリファントはその後、友人でアメリカのノーベル賞受賞者であるアーネスト・ローレンスを訪ね、緊急性を説明した。ローレンスはコンプトンとジェームズ・B・コナントに連絡を取り、彼らは1941年10月3日にトムソンからMAUD最終報告書のコピーを受け取った。同じくノーベル賞受賞者のハロルド・ユーリーとジョージ・B・ペグラムは、より多くの情報を得るためにイギリスに派遣された。[ 95 ] 1942年1月、OSRDは研究に加えて大規模な工学プロジェクトに取り組む権限を与えられた。[ 96 ] MAUD委員会の助けがなければ、マンハッタン計画は数ヶ月遅れて始まっただろう。代わりに、爆弾を作ることが可能かどうかではなく、どのように作るかについて考え始めることができた。[ 97 ]ゴーイングは、「時間軸を数ヶ月しか変えない出来事でも、歴史を変えることができる」と指摘した。[ 98 ] 1945年7月16日、マンハッタン計画はトリニティ核実験で最初の原子爆弾を爆発させた。[ 99 ]
ソ連は、原子スパイのクラウス・フックス、エンゲルベルト・ブローダ、ケアンクロスからイギリスの研究の詳細を入手した。NKVD長官のラヴレンティー・ベリヤは、1942年3月にソ連共産党書記長のヨシフ・スターリンに、MAUD報告書やケアンクロスが渡した他のイギリスの文書を含む報告書を提出した。[ 100 ] 1943年、NKVDはMAUD委員会の最終報告書のコピーを入手した。これによりスターリンは、資源が非常に限られていたにもかかわらず、ソ連の計画の開始を命じた。その年の後半、イゴール・クルチャトフが新設された計画の責任者に任命された。[ 101 ] 6年後の1949年8月29日、ソ連は原子爆弾の実験を行った。[ 102 ]
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