マンハッタン計画

マンハッタン地区
1945年7月16日に行われたマンハッタン計画のトリニティ実験は、核兵器の最初の爆発であった。
アクティブ	1942–1946
解散	1947年8月15日
国	アメリカ合衆国 イギリス カナダ
支店	アメリカ陸軍工兵隊
駐屯地/本部	オークリッジ、テネシー州、米国
記念日	1942年8月13日
エンゲージメント	連合軍のイタリア侵攻 連合軍のフランス侵攻 連合軍のドイツ侵攻 広島と長崎への原爆投下 連合国による日本の占領
司令官
著名な 指揮官	ジェームズ・C・マーシャル ケネス・ニコルズ
記章
マンハッタン地区の肩章

マンハッタン計画は、第二次世界大戦中に着手された、最初の核兵器を製造するための研究開発プログラムであった。米国が英国およびカナダと共同で主導した。1942年から1946年まで、このプロジェクトは米国陸軍工兵隊のレスリー・グローブス少将によって指揮された。原子核物理学者のJ・ロバート・オッペンハイマーは、爆弾を設計したロスアラモス研究所の所長であった。陸軍のプログラムは、最初の本部がマンハッタンにあったため、マンハッタン地区と命名され、徐々にこの名称が、プロジェクト全体の正式コード名である「代替材料の開発」に取って代わっていった。このプロジェクトは、以前の英国の同等プロジェクトであるチューブアロイを吸収し、米国民間の科学研究開発局のプログラムを包含した。マンハッタン計画はピーク時に約13万人を雇用し、約20億ドル（2023年に換算すると約270億ドルに相当）の費用がかかり、^{[1]その80パーセント以上が}核分裂性物質を生産する工場の建設と運営に費やされました。研究と生産は米国、英国、カナダの30以上の場所で行われました。

このプロジェクトの結果、戦争中に同時に開発された2種類の原子爆弾が生まれました。比較的単純な銃型の核分裂兵器と、より複雑な爆縮型の核兵器です。シンマン銃型の設計はプルトニウムでは実用的ではないことが判明したため、ウラン235を使用する、より単純な銃型の設計であるリトルボーイが開発されました。ウラン濃縮には、電磁濃縮、気体濃縮、熱濃縮の3つの方法が採用されました。ウランの研究と並行して、プルトニウムを製造する取り組みもありました。 1942年にシカゴ大学の冶金研究所で世界初の人工原子炉であるシカゴ・パイル1の実現可能性が実証された後、プロジェクトではX-10グラファイト原子炉とハンフォード・サイトの生産原子炉が設計され、そこでウランが照射されてプルトニウムに変換されました。ファットマンプルトニウム爆縮型兵器は、ロスアラモス研究所による共同設計開発の取り組みによって開発されました。

この計画には、ドイツの核兵器計画に関する情報収集も課せられていた。アルソス作戦を通じて、マンハッタン計画の人員はヨーロッパで活動し、時には敵陣の背後で核物質や文書を収集し、ドイツの科学者を逮捕した。マンハッタン計画はセキュリティを重視していたが、ソ連の核スパイが計画に侵入した。

史上初の核兵器は、 1945年7月16日にニューメキシコ州ホワイトサンズ性能試験場で行われたトリニティ実験で使用された爆縮型爆弾である。リトルボーイ爆弾とファットマン爆弾は、それぞれ1ヵ月後の広島と長崎への原爆投下において使用された。戦後間もない時期には、マンハッタン計画により、クロスロード作戦の一環としてビキニ環礁で兵器のテストが実施され、新兵器が開発され、国立研究所のネットワークの発展が促進され、放射線医学の医学研究が支援され、原子力海軍の基礎が築かれた。同計画は、1947年1月に米国原子力委員会（AEC） が設立されるまで、アメリカの原子兵器の研究と製造に対する管理を維持した。

1938年にオットー・ハーンとフリッツ・シュトラスマンが核分裂を発見し、リーゼ・マイトナーとオットー・フリッシュが理論的に説明したことで、原子爆弾は理論的に可能になった。ナチスドイツやその他のファシスト国家から逃れてきた科学者の間では特に、ドイツの原子爆弾計画が最初に原子爆弾を開発するのではないかとの懸念があった。 ^[2] 1939年8月、ハンガリー生まれの物理学者レオ・シラードとユージン・ウィグナーは、アインシュタイン＝シラード書簡を起草し、「新型の極めて強力な爆弾」が開発される可能性について警告した。この書簡では、米国にウラン鉱石の備蓄を確保し、エンリコ・フェルミらによる核連鎖反応の研究を加速するよう促した。^[3]

彼らはそれをアルバート・アインシュタインに署名させ、フランクリン・D・ルーズベルト大統領に届けた。ルーズベルトは国立標準局のライマン・ブリッグスにウランに関する諮問委員会の委員長に任命した。ブリッグスは1939年10月にシラード、ウィグナー、エドワード・テラーと会談した^。[3]委員会は11月にルーズベルトに、ウランは「現在知られているものよりもはるかに大きな破壊力を持つ爆弾の原料となる可能性がある」と報告した。^[4]

1940年2月、アメリカ海軍はコロンビア大学に6,000ドルを授与したが、 ^[5]フェルミとシラードはその大半をグラファイトに費やした。フェルミ、シラード、ユージン・T・ブース、ジョン・ダニングを含むコロンビア大学の教授チームは、アメリカ大陸で最初の核分裂反応を生み出し、ハーンとシュトラスマンの研究を検証した。同じチームはその後、コロンビア大学のピューピンホールに一連のプロトタイプ原子炉（フェルミは「パイル」と呼んだ）を建設したが、連鎖反応はまだ達成できなかった。^[6]ウラン諮問委員会は、1940年6月27日に組織が結成されると、ウランに関する国防研究委員会（NDRC）となった。 ^[7]

1941年6月28日、ルーズベルト大統領は大統領令8807号に署名し、ヴァネヴァー・ブッシュ長官の下に科学研究開発局（OSRD）^[8]を設置した。同局は研究や大規模な工学プロジェクトに従事する権限を与えられた。^[9] NDRCのウラン委員会はOSRDのS-1セクションとなり、安全保障上の理由から「ウラン」という言葉は削除された。^[10] 1941年7月、ブリッグスはウラン、特にウラン235同位体とプルトニウム[9]の研究に16万7000ドルを費やすことを提案した。プルトニウムは1941年2月^にカリフォルニア大学で初めて単離されていた。^{[11] [a]}

イギリスでは、 1939年6月にバーミンガム大学のフリッシュとルドルフ・パイエルスがウラン235の臨界質量の調査で画期的な成果をあげていた。 ^[13]彼らの計算によると、臨界質量は10キログラム（22ポンド）の桁違いで、当時の爆撃機で運べるほど小さかった。^[14] 1940年3月のフリッシュ＝パイエルス覚書により、イギリスの原子爆弾計画とMAUD委員会^[15]が開始され、同委員会は満場一致で原子爆弾の開発を推奨した。^[14] 1940年7月、イギリスは米国に研究へのアクセスを提供すると申し出ており、^[16]ティザード・ミッションのジョン・コッククロフトはアメリカの科学者にイギリスの開発状況を説明した。彼はアメリカの計画がイギリスのものより小規模で、それほど進んでいないことを発見した。^[17]

科学的な交流の一環として、MAUD委員会の調査結果は米国に伝えられた。委員会メンバーの一人であるオーストラリア人物理学者マーク・オリファントは1941年8月下旬に米国に飛び、MAUD委員会が提供したデータが主要な米国物理学者に届いていないことを発見した。オリファントは、委員会の調査結果が明らかに無視されている理由を突き止めようとした。彼はウラン委員会と会談し、カリフォルニア州バークレーを訪れ、アーネスト・O・ローレンスに説得力のある話をした。ローレンスは十分に感銘を受け、ウランに関する独自の研究を開始した。彼は次に、ジェームズ・B・コナント、アーサー・H・コンプトン、ジョージ・B・ペグラムと話し合った。オリファントの任務は成功し、主要な米国物理学者は今や原子爆弾の潜在的威力を認識していた。^{[18] [19]}

1941年10月9日、ルーズベルト大統領は、ヴァネヴァー・ブッシュ、ヘンリー・A・ウォレス副大統領との会議を招集した後、原子力計画を承認した。彼は、ウォレス、ブッシュ、コナント、ヘンリー ・L・スティムソン陸軍長官、ジョージ ・C・マーシャル陸軍参謀総長からなる最高政策グループを結成したが、彼は会議に一度も出席しなかった。ルーズベルトは、海軍ではなく陸軍をプロジェクトの運営に選んだ。陸軍の方が大規模建設の管理経験が豊富であったためである。彼は英国との調整に同意し、10月11日にはウィンストン・チャーチル首相に、原子力問題で連絡を取り合うことを示唆するメッセージを送った。^[20]

1941年12月18日のS-1委員会の会議は、真珠湾攻撃と米国による日本およびドイツへの宣戦布告を受けて「熱狂と緊迫感の雰囲気が漂っていた」 ^[21]。^[22]同位体分離のための3つの技術の研究が進められていた。カリフォルニア大学のローレンスと彼のチームは電磁分離を研究し、コロンビア大学ではエガー・マーフリーとジェシー・ウェイクフィールド・ビームズのチームが気体拡散を調査し、ワシントンのカーネギー研究所、後に海軍研究所でフィリップ・アベルソンが熱拡散の研究を指揮した。^{[23]マーフリーは}ガス遠心分離機を使った分離プロジェクトも率いたが、失敗に終わった。^[24]

一方、原子炉技術の研究には2つの流れがあった。ハロルド・ユーリーはコロンビア大学で重水を研究し、アーサー・コンプトンは1942年初頭に冶金研究所を設立してプルトニウムとグラファイトを中性子減速材として使用する原子炉を研究した。^[25] S-1委員会は5つの技術すべてを追求することを勧告した。これはブッシュ、コナント、そして核問題に関する陸軍代表に任命されていたウィルヘルム・D・スタイアー准将 によって承認された。 ^[23]

ブッシュとコナントはその後、1943年度の予算案として、アメリカ陸軍工兵隊による建設に5400万ドル、陸軍工兵隊による研究開発に3100万ドル、不測の事態に500万ドルを充てるという勧告を最高政策グループに提出した。彼らはそれを1942年6月17日に大統領に送り、大統領は文書に「OK FDR」と書いて承認した。^[23]

コンプトンは、カリフォルニア大学の理論物理学者J. ロバート オッペンハイマーに、1942 年 5 月 18 日に運用上のセキュリティの不備を懸念して辞職したグレゴリー ブライトから、高速中性子の計算(臨界質量と兵器の爆発の計算の鍵となる) の研究を引き継ぐよう依頼した。 ^{[26]冶金研究所の物理学者}ジョン H. マンリーは、全国に散らばる実験物理学グループを調整してオッペンハイマーを補佐する任務に就いた。^[27]オッペンハイマーとイリノイ大学のロバート サーバーは、中性子拡散 (核連鎖反応で中性子がどのように移動するか) と流体力学(連鎖反応によって生じる爆発がどのように動作するか)の問題を研究した。^[28]

この研究と核分裂反応の一般理論を検討するために、オッペンハイマーとフェルミは、1942年6月にシカゴ大学で、7月にカリフォルニア大学で、理論物理学者のハンス・ベーテ、ジョン・ヴァン・ヴレック、エドワード・テラー、エミール・コノピンスキー、ロバート・セルバー、スタン・フランケル、エルドレッド・C・（カーライル）ネルソン、実験物理学者の エミリオ・セグレ、フェリックス・ブロック、フランコ・ラセッティ、マンリー、エドウィン・マクミランと会議を招集した。彼らは暫定的に、核分裂爆弾が理論的に可能であることを確認した。^[28]

純粋なウラン235の特性は比較的知られていなかったが、プルトニウムの特性も同様で、プルトニウムは1941年2月にグレン・シーボーグとそのチームによって初めて単離された。1942年7月の会議に参加した科学者たちは、ウラン238原子がウラン235の核分裂から放出された中性子を吸収する原子炉でプルトニウムを生成することを構想した。この時点では原子炉は建造されておらず、サイクロトロンから得られるプルトニウムはごく少量であった。^[11] 1943年12月になっても、生産されたのはわずか2ミリグラムであった。^[29]核分裂性物質を臨界質量に配置する方法は多数あった。最も単純な方法は、「タンパー」を使用して「円筒形のプラグ」を「活性物質」の球体に撃ち込むというものだった。タンパーとは、中性子を内側に集中させ、反応質量をまとめて効率を高めるための高密度物質である。^[30]彼らはまた、リチャード・C・トルマンが提案した原始的な形の「爆縮」である球形爆弾の設計や、爆弾が爆発する際の効率を高めるための自己触媒方式の可能性についても研究した。 ^[31]

核分裂爆弾の構想が理論的に定着するにつれ、少なくともより多くの実験データが利用可能になるまでは、エドワード・テラーはより強力な爆弾の議論を推し進めた。それは、現在では「水素爆弾」と呼ばれる「スーパー」爆弾であり、核分裂爆弾の爆発の力を利用して重水素と三重水素の核融合反応を起こすものであった。^[32]テラーは次々と計画を提案したが、ベーテはどれも拒否した。核融合の構想は、核分裂爆弾の製造に集中するために棚上げされた。^[33]テラーは、原子爆弾が窒素原子核の仮想的な核融合反応によって大気を「点火」する可能性があるという推測の可能性を提起した。^[b]ベーテは、それは「極めてありそうにない」と計算した。^[35]テラーが共著者となった戦後の報告書は、「大気の一部がどんな温度に加熱されても、自己増殖する核反応の連鎖は開始されない可能性が高い」と結論付けた。^{[36]セルバーの説明によると、オッペンハイマーは}アーサー・コンプトンにこのシナリオの可能性について言及したが、コンプトンには「それについて黙っていられるほどの知恵がなかった。どういうわけか、それはワシントンに送られた文書に載り」、「決して忘れ去られることはなかった」という。^[c]

1942年6月、工兵隊長ユージン・レイボルド少将は、ジェームズ・C・マーシャル大佐を陸軍のプロジェクトの責任者に選んだ。マーシャルはワシントンDCに連絡事務所を開設したが、ニューヨーク市ブロードウェイ270番地に臨時本部を設置し、工兵隊北大西洋師団から管理支援を受けることができた。この場所は、プロジェクトの主要請負業者であるストーン・アンド・ウェブスターのマンハッタン事務所やコロンビア大学に近かった。彼は以前指揮していたシラキュース地区からスタッフを雇う許可を得ており、副官となったケネス・ニコルズ中佐から始めた。 ^{[38] [39]}

マーシャルの任務の大半は建設作業であったため、マーシャルは工兵隊建設部長のトーマス・M・ロビンズ少将と副官のレスリー・グローブス大佐と協力した。レイボルド、サマーベル、スタイアーはプロジェクトを「代替資材の開発」と名付けることにしたが、グローブスは注目を集めると感じた。工兵地区は通常、所在する都市の名前を冠するため、マーシャルとグローブスは陸軍の部隊をマンハッタン地区と名付けることに同意した。レイボルドは8月13日にこの地区を正式に設立した。非公式にはマンハッタン工兵地区、またはMEDとして知られていた。他の地区とは異なり、地理的境界はなく、マーシャルは師団工兵としての権限を持っていた。代替資材の開発はプロジェクト全体の公式コードネームとして残ったが、時が経つにつれて「マンハッタン」に取って代わられた。^{[39] [40]}

マーシャルは後に「原子核分裂については聞いたことがなかったが、9000万ドルでは4基どころか、大した工場も建てられないだろうということは知っていた」と認めている。^{[41]ニコルズ}が最近ペンシルバニア州に建設したTNT工場1基の費用は1億2800万ドルだった。[42]また、彼らは最も近い桁までの見積もりにも納得しなかった。グローブスはそれを、ケータリング業者に10人から1000人の客を準備するように言うようなものだと例えた。^[43]ストーン＆ウェブスターの調査チームはすでに生産工場の建設地を探していた。戦時生産委員会は、テネシー州ノックスビル周辺の場所を推奨した。そこは、テネシー川流域開発公社が十分な電力を供給でき、川が原子炉の冷却水を提供できる隔離された地域だった。いくつかの場所を調査した後、調査チームはテネシー州エルザ近くの場所を選んだ。コナントはすぐにその場所を取得するよう助言し、スタイアーも同意したが、マーシャルはコナントの原子炉実験の結果を待って、時間を稼いだ。^[44]将来的なプロセスのうち、ローレンスの電磁分離だけが建設を開始できるほど十分に進んでいるように見えた。^[45]

マーシャルとニコルズは必要な資源を集め始めた。最初のステップは、プロジェクトの優先度を高くすることだった。最高評価は上からAA-1からAA-4までだったが、緊急時用にAAA評価が特別に用意されていた。AA-1とAA-2の評価は必須の武器と装備用だったので、サービスと供給部門の要求と資源担当副参謀長ルシウス・D・クレイ大佐は、必要が生じれば重要な資材の要請に応じてAAA評価を与える用意はあったものの、自分が割り当てられる最高の評価はAA-3だと感じていた。^[46]ニコルズとマーシャルはがっかりした。AA-3は、ペンシルベニア州にあるニコルズのTNT工場と同じ優先度だったのだ。^[47]

ヴァネヴァー・ブッシュは、マーシャル大佐がプロジェクトを迅速に進めることができなかったことに不満を抱き^[49]、より積極的なリーダーシップが必要だと感じた。彼はハーヴェイ・バンディ、マーシャル、サマーヴェル、スタイアー将軍に懸念を話し、プロジェクトを上級政策委員会の管轄下に置いて、できればスタイアーのような高官を委員長に据えることを提唱した^{[47] 。}

サマーヴェルとスタイアーはグローブスをそのポストに選んだ。マーシャル将軍は彼を准将に昇進させるよう命じた。 ^[50]これは「将軍」という肩書きの方が、計画に携わる学者たちには影響力があると考えられたためである。^[51]グローブスの命令により、彼はレイボルドではなくサマーヴェルの直属となり、マーシャル大佐がグローブスに責任を負うことになった。^{[52]グローブスはワシントン DC の}新陸軍省ビルに本部を置き、マーシャル大佐はそこに連絡事務所を置いた。^[53]彼は 1942 年 9 月 23 日にマンハッタン計画の指揮を執った。その日遅く、彼はスティムソンが招集した会議に出席し、最高政策グループに責任を負う軍事政策委員会を設立した。委員会はブッシュ (代理としてコナント)、スタイアー、ウィリアム・R・パーネル少将 で構成されていた。^[50]トルマンとコナントは後にグローブスの科学顧問に任命された。^[54]

9月19日、グローブスは戦時生産委員会の委員長ドナルド・ネルソンのもとを訪れ、必要なときにいつでもAAA格付けを発行できる広範な権限を求めた。ネルソンは当初は難色を示したが、グローブスが大統領に訴えると脅すとすぐに屈した。^[55]グローブスは、必要な場合を除いてAAA格付けを使用しないことを約束した。すぐに、プロジェクトの日常的な要件ではAAA格付けは高すぎるが、AA-3格付けは低すぎることが判明した。長いキャンペーンの後、グローブスは1944年7月1日にようやくAA-1の権限を得た。^[56]グローブスによると、「ワシントンでは最優先事項の重要性に気付いた。ルーズベルト政権で提案されたほとんどすべてのことが最優先事項だった。それは1、2週間続き、その後別のことが最優先事項になった」という。^[57]

グローブスが当初抱えていた問題の 1 つは、爆弾を設計・製造するグループであるプロジェクト Yの責任者を見つけることだった。明らかに、ユーリー、ローレンス、コンプトンという 3 人の研究所長のうちの 1 人を選ぶべきだったが、彼らを犠牲にすることはできなかった。コンプトンは、爆弾の設計概念をすでに熟知していたオッペンハイマーを推薦した。しかし、オッペンハイマーには管理経験がほとんどなく、ユーリー、ローレンス、コンプトンとは違い、ノーベル賞を受賞していなかった。多くの科学者は、このような重要な研究所の責任者にはノーベル賞があるべきだと考えていた。また、オッペンハイマーの妻キティ、恋人のジーン・タトロック、兄弟のフランクなど、彼の仲間の多くが共産主義者であったため、オッペンハイマーのセキュリティ上の懸念もあった。1942 年 10 月の長い話し合いで、グローブスとニコルズは、オッペンハイマーは辺鄙な地域に研究所を設立することに伴う問題を十分に理解しており、彼をその責任者に任命すべきだと確信した。グローブスは個人的にセキュリティ要件を放棄し、1943年7月20日にオッペンハイマーの許可を発行した。^{[58] [59]}

英国と米国は核に関する情報を交換したが、当初は協力することはなかった。1940年から41年の間、英国のプロジェクト（チューブアロイ）の方が規模が大きく、より進んでいた。^[17]英国は、自国の技術的優位性を共有し、米国独自の原子爆弾開発を支援することに消極的であったため、1941年8月にブッシュとコナントが協力を強化しようとした試みを拒絶した。しかし、戦争初期に研究で大きな進歩を遂げていた英国には、経済の大部分が戦争に従事している間、そのような研究プログラムを開発にまで進めるための資源がなかった。チューブアロイはすぐに米国に遅れをとった。^[60]両国の役割は逆転し、^[61] 1943年1月にコナントは英国に対し、特定の分野を除いて今後は核情報を受け取らないと通知した。^{[62] [63]英国は独自の核プログラムの可能性を調査したが、}ヨーロッパでの戦争に影響を与えるまでに準備が間に合わないと判断した。^[64]

1943年3月までに、コナントは、ジェームズ・チャドウィックと他の1、2人の英国人科学者は、兵器設計の秘密を漏らすリスクを冒しても、ロスアラモスの爆弾設計チームに必要であるほど重要であると判断した。^[65] 1943年8月、チャーチルとルーズベルトはケベック協定を交渉し、^{[66] [67]米国と英国の取り組みを調整するための}統合政策委員会を設立した。カナダは署名国ではなかったが、この協定では、取り組みへのカナダの貢献を考慮して、統合政策委員会にカナダの代表を置くことを規定した。^{[68] 1944年9月下旬に署名された、}ハイドパークメモワールとして知られるルーズベルトとチャーチルの間の協定は、ケベック協定を戦後まで延長し、「最終的に「爆弾」が利用可能になったとき、熟慮の末、おそらく日本に対して使用される可能性があり、日本は降伏するまでこの爆撃が繰り返されると警告されるべきである」と示唆した。^{[69] [70]}

ケベック協定後に協力が再開されると、アメリカの進歩と支出はイギリスを驚かせた。チャドウィックはイギリスがマンハッタン計画に最大限関与するよう圧力をかけ、戦争中にイギリスが独立した計画をするという希望を捨てた。^[64]チャーチルの支援を得て、彼はグローブスからの援助要請がすべて尊重されるように努めた。^[71] 1943年12月にアメリカに到着した英国使節団には、ニールス・ボーア、オットー・フリッシュ、クラウス・フックス、ルドルフ・パイエルス、アーネスト・ティッタートンが含まれていた。^[72] 1944年初頭にはさらに多くの科学者が到着した。気体拡散に割り当てられた者は1944年秋までに去ったが、バークレーでローレンスとともにオリファントのもとで働いていた35人は既存の研究グループに配属され、ほとんどが戦争の終わりまで留まった。ロスアラモスに派遣された19人は、既存のグループにも加わったが、主に爆縮と爆弾の組み立てに関するグループであり、プルトニウム関連のグループには加わらなかった。^[64]ケベック協定では、米国と英国の相互同意なしに核兵器を他国に対して使用しないことが規定されていた。1945年6月、ウィルソンは日本への原爆投下が統合政策委員会の決定として記録されることに同意した。^[73]

統合政策委員会は1944年6月、グローブスを委員長とする統合開発トラストを設立し、国際市場でウランとトリウムの鉱石を調達した。ベルギー領コンゴとカナダは東ヨーロッパ以外では世界のウランの多くを保有しており、ベルギー亡命政府はロンドンにあった。イギリスは、アメリカの研究が制限されなければ供給のほとんどを使用できないため、ベルギーの鉱石のほとんどをアメリカに提供することに同意した。^[74] 1944年、トラストはベルギー領コンゴで鉱山を運営する会社から344万ポンド（156万kg）の酸化ウラン鉱石を購入した。アメリカ財務長官ヘンリー・モーゲンソー・ジュニアへの報告を避けるため、通常の監査と管理の対象とならない特別口座がトラストの資金を保管するために使用された。 1944年から1947年に信託を辞任するまでの間に、グローブスは合計3,750万ドルを預けました。^[75]

グローブスは、初期のイギリスの原子力研究とイギリスの科学者によるマンハッタン計画への貢献を高く評価したが、1945年8月の広島への原爆投下に間に合わなかったとしても、アメリカは彼らがいなくても成功しただろうと述べた。 ^{[76] 1946年の}マクマホン法によりアメリカの核協力が一時的に終了した後、イギリスの戦時参加はイギリスの独立した核兵器計画の成功に不可欠であった。^[64]

プロジェクトを引き継いだ翌日、グローブスはマーシャル大佐とともにテネシー州に行き、予定地を視察したが、グローブスは感銘を受けた。^{[78] [79]} 1942年9月29日、アメリカ陸軍次官 ロバート・P・パターソンは、工兵隊に350万ドルの費用で56,000エーカー（23,000ヘクタール）の土地を収用することを許可した。さらに3,000エーカー（1,200ヘクタール）がその後取得された。10月7日に発効したこの命令により、約1,000世帯が影響を受けた。^[80]抗議、法廷での訴え、1943年の議会の調査は無駄に終わった。^[81] 11月中旬までに、連邦保安官が農家のドアに立ち退き通知を掲示し、建設業者が入居し始めた。^[82]何世代にもわたって住居としてきた農場から立ち退くよう2週間前に通知された家族もあった。^[83] 1945年3月まで完了しなかった土地収用の最終的な費用は、わずか約260万ドル、1エーカーあたり約47ドルだった。^[84]オークリッジを軍の許可なしには誰も立ち入ることができない完全立入禁止区域と宣言する布告が提示されると、テネシー州知事プレンティス・クーパーは怒ってそれを破棄した。^[85]

当初キングストン爆破現場として知られていたこの場所は、1943年初めに正式にクリントン工兵工場（CEW）と改名された。 ^[86]ストーン＆ウェブスターが生産施設に集中する一方で、建築・エンジニアリング会社スキッドモア・オーウィングス＆メリルは13,000人用の住宅コミュニティを開発した。コミュニティはブラックオークリッジの斜面に位置しており、新しい町オークリッジの名前はそこから取られている。^[87] 1943年8月、ニコルズがマーシャルに代わってマンハッタン工兵地区の責任者に就任すると、オークリッジにおける陸軍のプレゼンスが高まった。彼の最初の仕事の1つは、地区の名称は変更されなかったものの、地区本部をオークリッジに移転することだった。^[88] 1943年9月、コミュニティ施設の管理は、子会社のローアン・アンダーソン社を通じてターナー建設会社に委託された。 ^[89]化学技術者たちは、厳重な警備と物資の迅速な承認のもと、10%から12%の濃縮ウラン235を製造するための「必死の努力」に参加した。^[90]オークリッジの人口はすぐに当初の計画をはるかに超えて増加し、1945年5月には7万5千人でピークを迎えた。その時点で、クリントン・エンジニア・ワークスには8万2千人が雇用され、^[77]ローン・アンダーソンには1万人が雇用されていた。^[89]

プロジェクトYをオークリッジに設置するという案も検討されたが、遠隔地にすることが決定された。オッペンハイマーの勧めで、適切な場所の探索は、オッペンハイマーが牧場を所有していたニューメキシコ州アルバカーキ近郊に絞られた。^{[91] 1942年11月16日、オッペンハイマー、グローブス、ダドリーらは}ロスアラモス牧場学校付近を視察した。オッペンハイマーは、その自然の美しさを理由に、その場所を強く希望し、それがプロジェクトに携わる人々に刺激を与えるだろうと期待した。^{[92] [93]}技術者たちは、アクセス道路の悪さと給水が十分かどうかを懸念していたが、それ以外は理想的だと感じていた。^[94]

パターソンは1942年11月25日にこの土地の買収を承認し、事前に計算された54,000エーカー（22,000ヘクタール）の購入に44万ドルを認可した。そのうち8,900エーカー（3,600ヘクタール）を除くすべてがすでに連邦政府の所有物であった。^[95] 農務長官 クロード・R・ウィッカードは、約45,000エーカー（18,000ヘクタール）の米国森林局の土地を「軍事上の必要性が続く限り」陸軍省に譲渡した。 ^[96]戦時中の土地購入は最終的に49,383エーカー（19,985ヘクタール）に達したが、費やされたのはわずか414,971ドルであった。^[97]工事は1942年12月に開始された。グローブスは当初、建設費としてオッペンハイマーの見積もりの​​3倍にあたる30万ドルを割り当てたが、1943年11月30日にサントが完成するまでに700万ドル以上が費やされていた。^[98]

戦争中、ロスアラモスは「サイトY」または「ザ・ヒル」と呼ばれていた。^[99]当初はオッペンハイマーと他の研究者が陸軍に委託され、軍事研究所となる予定だったが、ロバート・バッチャーとイジドール・ラビがその考えに難色を示し、他の科学者が反対するだろうとオッペンハイマーを説得した。その後、コナント、グローブス、オッペンハイマーは妥協案を考案し、カリフォルニア大学が陸軍省と契約して研究所を運営することになった。^[100] ドロシー・マッキビンはサンタフェの支局を運営し、そこで新参者を出迎えてパスを発行した。^[101]

1942年6月25日、陸軍とOSRDの評議会はシカゴ南西部のアルゴンヌ森林保護区にプルトニウム生産のパイロットプラントを建設することを決定した。7月にニコルズはクック郡森林保護区から1,025エーカー（415ヘクタール）の土地を借り受け、ジェームズ・F・グラフトン大尉がシカゴ地域の技師に任命された。すぐに事業規模がこの地域には大きすぎることが明らかになり、オークリッジにパイロットプラントを建設し、研究および試験施設をシカゴに置くことが決定された。^{[102] [103]}

アルゴンヌの工場設立が遅れたため、アーサー・コンプトンは冶金研究所にシカゴ大学スタッグフィールドの観客席の下に最初の原子炉を建設する許可を与えた。原子炉には大量の高度に精製された黒鉛ブロックと金属および粉末酸化物の形のウランが必要だった。当時、純粋なウラン金属の供給源は限られており、アイオワ州立大学のフランク・スペディングはわずか2ショートトンしか生産できなかった。3ショートトンはウェスティングハウスランプ工場から供給され、間に合わせの方法で急いで生産された。原子炉を囲む大きな四角い風船がグッドイヤータイヤによって作られた。 ^{[104] [105]}

1942年12月2日、エンリコ・フェルミ率いるチームがシカゴ・パイル1号と呼ばれる実験炉で、人工的に初めて^[d]自立型核連鎖反応を開始した。^[107]反応が自立型になるポイントは「臨界点」として知られるようになった。コンプトンはワシントンDCのコナントに暗号電話で成功を報告し、「イタリアの航海士[フェルミ]が新世界に着陸した」と述べた。^{[108] [e]}

1943年1月、グラフトンの後任であるアーサー・V・ピーターソン少佐は、人口密集地での原子炉の稼働は危険すぎると考え、シカゴ・パイル1号炉を解体してアルゴンヌの森のサイトで再組み立てするよう命じた。^[109]新しいサイトは、依然として冶金研究所によって運営され、「サイトA」として知られるようになった。 最初の重水炉であるシカゴ・パイル3号炉も、1944年5月15日にこのサイトで臨界に達した。 ^{[110] [111]}戦後、サイトAの運営は、アルゴンヌ国立研究所の現在の所在地であるデュページ郡に約6マイル (9.7 km) 移された。^[103]

1942年12月までに、オークリッジでさえも、大規模な核事故が起きた場合、人口密集地（ノックスビル）に近すぎるのではないかという懸念が高まった。グローブスは1942年11月にデュポン社をプルトニウム生産施設建設の元請けに採用した。同社の社長、ウォルター・S・カーペンター・ジュニアはいかなる利益も望んでいなかったため、法的な理由から1ドルという名目上の報酬で合意した。^[112]

デュポンは、この敷地をオークリッジの既存のウラン生産施設から離れた場所に建設することを推奨した。^[113] 1942年12月、グローブスはフランクリン・マティアス大佐とデュポンの技術者を派遣し、候補地の偵察を行った。マティアスは、ワシントン州リッチランド近郊のハンフォード・サイトが「事実上あらゆる点で理想的」であると報告した。この場所は孤立しており、コロンビア川に近いため、原子炉を冷却するのに十分な水を供給できる。グローブスは1月にこの敷地を訪れ、コード名「サイトW」のハンフォード・エンジニア・ワークス（HEW）を設立した。^[114]

パターソン次官は2月9日に承認を与え、43万エーカー（17万ヘクタール）の土地買収に500万ドルを割り当てた。連邦政府は近隣の集落の住民約1,500人と、この地域を利用していたワナパム族およびその他の部族を移住させた。すでに植えられていた作物の補償をめぐって農民との間で紛争が起こった。スケジュールが許せば陸軍は作物の収穫を許可したが、常に可能だったわけではない。^[114]土地買収のプロセスは長引き、1946年12月のマンハッタン計画終了前には完了しなかった。^[115]

紛争によって作業が遅れることはなかった。冶金研究所とデュポン社の原子炉設計の進捗状況は、プロジェクトの範囲を正確に予測できるほどには進んでいなかったが、1943年4月に推定2万5000人の労働者のための施設の建設が開始され、その半数は現場で生活することが見込まれていた。1944年7月までに、約1200棟の建物が建てられ、建設キャンプには約5万1000人が住んでいた。地域エンジニアとして、マティアスは現場の全体的な管理を行った。^[116]建設キャンプは最盛期にはワシントン州で3番目に人口の多い町だった。^[117]ハンフォードは900台以上のバスを運行しており、シカゴ市よりも多かった。^[118]ロスアラモスやオークリッジと同様に、リッチランドは出入りが制限されたゲートコミュニティだったが、軍の存在感は低く、高いフェンスや番犬などの物理的なセキュリティ要素は目立たなかった。^[119]

カナダはウランとプルトニウムの研究、採掘、生産を提供し、カナダの科学者はロスアラモスで働いた。^{[120] [121]}

コミンコ社は1930年からブリティッシュコロンビア州トレイルで電解水素を生産していた。ユーリーは1941年に重水生産の可能性を示唆した。75MWの水力発電を消費する3,215個のセルからなる1,000万ドルの既存のプラントに、二次電解セルを追加して水中の重水素濃度を2.3%から99.8%に高めた。このプロセスでは、プリンストン大学のヒュー・テイラーが最初の3段階用に白金炭素触媒を開発し、ユーリーが第4段階タワー用にニッケルクロミア触媒を開発した。最終的なコストは280万ドルだった。カナダ政府は1942年8月までこのプロジェクトを公式に知らなかった。トレイルの重水生産は1944年1月に始まり、1956年まで続いた。トレイルの重水は、重水と天然ウランを使用した最初の原子炉であるシカゴ・パイル3に使用され、1944年5月15日に臨界に達した。^[122]

オンタリオ州チョークリバーの敷地は、連合軍のモントリオール研究所の拠点を市街地から離れた場所に移転するために設立された。チームメンバーの住居と施設を提供するために、オンタリオ州ディープリバーに新しいコミュニティが建設された。この場所が選ばれたのは、オンタリオ州とケベック州の工業地帯に近いこと、そして大きな軍事基地であるキャンプ・ペタワワに隣接する鉄道の終点に近いためである。オタワ川沿いに位置していたため、水は豊富であった。新しい研究所の初代所長はハンス・フォン・ハルバンであった。1944年5月にジョン・コッククロフトが後任となり、 1946年9月にベネット・ルイスが後任となった。ZEEP（ゼロエネルギー実験炉）として知られるパイロット原子炉は、1945年9月に臨界に達し、カナダ初の原子炉、そして米国外で完成した最初の原子炉となった。 ZEEPは1970年まで研究者によって使用され続けました。^[123]戦争中に設計されたより大きな10MWのNRX原子炉は完成し、1947年7月に臨界に達しました。 ^[122]

ポート・ラディアムのエルドラド鉱山はウラン鉱石の産地であった。^[124]

デュポンが好んだ原子炉の設計はヘリウム冷却で減速材にグラファイトを使用するものだったが、デュポンはバックアップとして重水を使用することに依然として関心を示していた。P -9 プロジェクトは、政府による重水製造プログラムのコードネームだった。1 か月あたり 3 ショートトン (2.7 t) の重水が必要になると見積もられた。当時建設中だったトレイルの工場は、1 か月あたり 0.5 ショートトン (0.45 t) を製造できた。そのためグローブスは、ウェストバージニア州モーガンタウン近郊のモーガンタウン兵器工場、インディアナ州ダナとニューポート近郊のワバッシュ川兵器工場、アラバマ州チルダースバーグとシラコーガ近郊のアラバマ兵器工場に重水施設を建設することをデュポンに許可した。これらの工場は兵器工場として知られ、兵器省の契約で資金が支払われていたが、建設と運営は陸軍工兵隊によって行われた。アメリカの工場ではトレイルとは異なるプロセスを採用しており、重水の沸点がわずかに高いことを利用して蒸留によって重水を抽出した。^{[125] [126]}

この計画の主要原材料はウランであり、原子炉の燃料として、またプルトニウムに変換される原料として、また濃縮された形で原子爆弾自体に使用された。1940年にはウランの主要な鉱床が4ヶ所知られており、コロラド州、カナダ北部、チェコスロバキアのヨアヒムスタール、ベルギー領コンゴであった。^[127]ヨアヒムスタール以外はすべて連合国の手に渡っていた。1942年の調査では、計画の必要量を満たすのに十分な量のウランがあると判断された。^{[128] [f]}ニコルズは国務省と協力して酸化ウランの輸出規制を整備し、スタテン島の倉庫に保管されていたベルギー領コンゴ産のウラン鉱石1,200ショートトン（1,100トン）と、コンゴに保管されていた採掘済み鉱石の残りの在庫の購入について交渉した。彼はオンタリオ州ポートホープにあるエルドラド・ゴールド・マインズの精錬所から鉱石を購入するために同社と交渉した。その後カナダ政府は同社の株式を買い上げ、最終的に支配権を獲得した。^[130]

これらの鉱石のうち、ベルギー領コンゴ産のものは岩石1質量あたりのウラン含有量が群を抜いて多かった。^{[131] [g]}アメリカとイギリスの指導者たちは、戦時中の必要性を超えて、世界のウラン鉱床を可能な限り管理することが自国の利益であると結論付けた。シンコロブエ鉱山は浸水して閉鎖され、ニコルズは鉱山を所有するユニオン・ミニエール・デュ・オー・カタンガの取締役エドガー・サンジエと、鉱山の再開と将来の生産物のすべてをアメリカに売却する交渉を試みたが、失敗に終わった。^[134]その後、この問題は合同政策委員会で取り上げられた。ユニオン・ミニエールの株式の30パーセントはイギリスの利害関係者によって管理されていたため、イギリスが交渉を主導した。ジョン・アンダーソン卿とジョン・ウィナント大使は1944年5月にサンジエとベルギー政府との間で鉱山再開と1,720ショートトン（1,560トン）の鉱石を1ポンド当たり1.45ドルで購入する契約を締結した。^{[135]鉱石をイギリスとカナダに依存することを避けるため、グローブスは}コロラド州ウラバンにある米国バナジウム社の備蓄の購入も手配した。^[136]

原鉱石は硝酸に溶解されて硝酸ウラニルが生成され、これが三酸化ウランに加工され、さらに高純度の二酸化ウランに還元された。^[137] 1942年7月までに、マリンクロットは1日1トンの高純度酸化物を生産していたが、これをウラン金属に変えるには当初困難が伴った。^[138]生産は遅く、品質は許容できないほど低かった。代替案を調査するため、アイオワ州エイムズのアイオワ州立大学にフランク・スペディングの指揮下で冶金研究所の支部が設立された。これはエイムズ計画として知られるようになり、エイムズ法は1943年に利用可能になった。^[139]

天然ウランは99.3%のウラン238と0.7%のウラン235から構成されていますが、後者だけが核分裂性であるため、より豊富な同位体から物理的に分離する必要があります。ウラン濃縮にはさまざまな方法が検討され、そのほとんどはオークリッジで実施されました。^[140]最も明白な技術である遠心分離は失敗しましたが、電磁分離、ガス拡散、熱拡散技術はすべて成功し、プロジェクトに貢献しました。1943年2月、グローブスはいくつかのプラントの出力を他のプラントの入力として使用するというアイデアを思いつきました。^[141]

1942年4月には、遠心分離法が唯一の有望な分離法とみなされていた。 ^[142] ジェシー・ビームズは1930年代にそのような方法を開発していたが、技術的な困難に直面していた。1941年、彼はウランの唯一の既知の気体化合物である六フッ化ウランの研究を始め、ウラン235を分離することができた。コロンビアでは、カール・P・コーエンが遠心分離装置の設計を可能にする数学理論を構築し、ウェスティングハウスが構築を引き受けた。^[143]

これを生産プラントにスケールアップすることは、非常に困難な技術的課題でした。ユーリーとコーエンは、1日あたり1キログラム（2.2ポンド）のウラン235を生産するには、1メートル（3フィート3インチ）のローターを備えた遠心分離機が最大50,000台、または4メートル（13フィート）のローターを備えた遠心分離機が10,000台必要になると推定しました（4メートルのローターを製造できると仮定した場合）。これほど多くのローターを高速で連続的に稼働させる見通しは困難に思えました。^[144]ビームズが実験装置を稼働させたところ、予測された収量の60％しか得られず、より多くの遠心分離機が必要であることがわかりました。その後、ビームズ、ユーリー、コーエンは、効率を向上させることが期待される一連の改良に取り組み始めました。しかし、高速運転時にモーター、シャフト、ベアリングが頻繁に故障したため、パイロットプラントでの作業は遅れました。^[145]

1942年11月、軍事政策委員会は遠心分離法を放棄した。^{[146]代わりに、戦後ソ連では}ジッペ型ガス遠心分離機が開発された。この方法は最終的にウラン同位体分離の好ましい方法となり、はるかに経済的であった。^[147]

電磁同位体分離は、カリフォルニア大学放射線研究所で開発された。この方法では、カルトロンと呼ばれる装置が使用された。この名前は、カリフォルニア、大学、サイクロトロンという言葉に由来している。^[148]電磁プロセスでは、磁場が質量に応じて荷電粒子を偏向させる。^[149]このプロセスは科学的に洗練されておらず、工業的に効率的でもなかった。^[150]ガス拡散プラントや原子炉と比較すると、電磁分離プラントは希少な材料をより多く消費し、運用に多くの人材を必要とし、建設コストも高くなる。それでも、このプロセスは実証済みの技術に基づいており、リスクが少ないため承認された。さらに、段階的に建設でき、すぐに工業生産能力に達することができた。^[148]

マーシャルとニコルズは、電磁同位体分離プロセスには5,000ショートトン（4,500トン）の銅が必要であることを発見したが、銅は極度に不足していた。しかし、銀を代用することができ、銅と銀の比率は11:10であった。1942年8月3日、ニコルズは財務次官 ダニエル・W・ベルと会談し、ウェストポイント地金保管所から6,000トンの銀地金を移送するよう要請した。^[151]最終的に14,700ショートトン（13,300トン、4億3000万トロイオンス）が使用された。^[152] 1,000トロイオンス（31 kg）の銀の延べ棒は円筒形のビレットに鋳造され、ストリップに押し出され、磁気コイルに巻き付けられた。^{[152] [153]}

1942年6月、 Y-12と呼ばれるようになった電磁分離プラントの設計と建設の責任は、ストーン＆ウェブスター社に割り当てられた。設計では、アルファレーストラックと呼ばれる第1段階処理ユニット5台と、ベータレーストラックと呼ばれる最終処理ユニット2台が必要だった。1943年9月、グローブスはアルファIIとして知られるさらに4つのレーストラックの建設を承認した。建設は1943年2月に始まった。^[155] 2番目のアルファIは1944年1月末に稼働し、最初のベータIと最初のアルファIと3番目のアルファIは3月にオンラインになり、4番目のアルファIは4月に稼働した。4つのアルファIIレーストラックは1944年7月から10月の間に完成した。^[156] テネシー・イーストマン社は、Y-12の管理を請け負った。^{[157]カルトロンは、}カルトロン・ガールズとして知られる訓練を受けたテネシー・イーストマン社のオペレーターに引き渡された。^[158]

カルトロンは当初ウラン235の濃度を13～15%に濃縮し、1944年3月に最初の数百グラムをロスアラモスに出荷した。ウラン供給量5,825分の1だけが製品として現れた。残りの大部分は製造過程で機器に飛び散った。懸命な回収作業により、1945年1月までにウラン235供給量の10%まで生産量を引き上げることができた。2月にはアルファ競馬場は新しいS-50熱拡散プラントからわずかに濃縮された（1.4%）供給を受け始め、翌月にはK-25ガス拡散プラントから濃縮された（5%）供給を受けた。8月までにK-25はベータ競馬場に直接供給できるほど濃縮されたウランを生産していた。^[159]

同位体分離の最も有望かつ最も困難な方法は気体拡散であった。グラハムの法則によれば、気体の流出速度はその分子量の平方根に反比例するため、半透膜と2種類のガスの混合物が入った箱では、軽い分子の方が重い分子よりも速く容器から出る。このアイデアは、このような箱をポンプと膜のカスケードに形成し、各段階に少しずつ濃度の高い混合物を入れるというものだった。このプロセスの研究は、コロンビア大学のハロルド・ユーリー、カール・P・コーエン、ジョン・R・ダニングらのグループによって行われた。^[160]

1942年11月、軍事政策委員会は600段階のガス拡散プラントの建設を承認した。^[161] 12月14日、MWケロッグはK-25というコードネームのプラント建設の申し出を受け入れた。このプロジェクトのために、ケレックスと呼ばれる別の法人が設立された。^[162]このプロセスは、大きな技術的困難に直面した。代替品が見つからなかったため、腐食性の高い六フッ化ウランガスを使用する必要があり、モーターとポンプは真空密閉し、不活性ガスで封入する必要があった。最大の問題は、強くて多孔質で耐腐食性のあるバリアの設計であった。エドワード・アドラーとエドワード・ノリスは、電気メッキされたニッケルからメッシュバリアを作成した。このプロセスをテストするために、コロンビアに6段階のパイロットプラントが建設されたが、プロトタイプは脆すぎることが判明した。 1944年1月、グローブスはケレックスバリアの生産を命じた。^{[163] [164]}

ケレックスのK-25の設計では、4階建て、長さ0.5マイル（0.80 km）のU字型構造で、54の連続した建物が含まれていました。これらは6段階のセルを含む9つのセクションに分かれていました。調査隊は1943年5月に500エーカー（2.0 km ²）の敷地をマークして建設を開始しました。メインの建物の作業は1943年10月に始まり、6段階のパイロットプラントは1944年4月17日に稼働可能になりました。1945年にグローブスは上段の段階をキャンセルし、代わりに540段のサイドフィードユニットを設計して構築するようにケレックスに指示しました。これはK-27として知られるようになりました。ケレックスは1945年9月11日に最後のユニットを運営請負業者であるユニオンカーバイドアンドカーボンに譲渡しました。戦後に完成したK-27プラントを含む総費用は4億8000万ドルになりました。^[165]

生産工場は1945年2月に稼働を開始し、カスケードが次々と稼働するにつれて、製品の品質が向上しました。1945年4月までに、K-25は1.1％の濃縮度を達成し、S-50熱拡散工場の生産物が供給源として使用され始めました。翌月には、一部の製品はほぼ7％の濃縮度に達しました。8月には、2,892段階のうち最後の段階が稼働を開始しました。K-25とK-27は、戦後初期にその潜在能力を最大限に発揮し、他の生産工場を凌駕し、新世代の工場のプロトタイプとなりました。^[166]

熱拡散法は、シドニー・チャップマンとデビッド・エンスコグの理論に基づいており、混合ガスが温度勾配を通過すると、重いものは冷たい端に、軽いものは暖かい端に集まる傾向があると説明していた。^[167]これは米海軍の科学者によって開発されたが、マンハッタン計画で使用するために当初選択された濃縮技術の1つではなかった。これは主に技術的な実現可能性に対する疑問によるものだが、陸軍と海軍の間の軍種間の競争も一因となっていた。^[168]海軍研究所はフィリップ・アベルソンの指揮の下で研究を継続したが、1944年4月、ロスアラモスで兵器開発を担当していた海軍士官のウィリアム ・S・パーソンズ大佐がオッペンハイマーに熱拡散に関する有望な進歩のニュースをもたらすまで、マンハッタン計画とはほとんど接触がなかった。オッペンハイマーはグローブスに知らせ、グローブスは1944年6月24日に熱発電所の建設を承認した。^[169]

グローブスはオハイオ州クリーブランドのHKファーガソン社と契約し、S-50と命名された熱拡散プラントを建設した。^[170]計画では、高さ48フィート（15メートル）の拡散柱2,142本を21のラックに配置することになっていた。各柱の中には3本の同心円状の管があった。近くのK-25発電所^[h]から得られた100ポンド毎平方インチ（690kPa）、545°F（285℃）の蒸気は、最も内側の1.25インチ（32mm）のニッケル管を通って下方に流れ、155°F（68℃）の水は最も外側の鉄管を通って上方に流れた。六フッ化ウランは中央の銅管を流れ、ウランの同位体分離はニッケル管と銅管の間で行われた。^[171] 1944年7月9日に作業が開始され、S-50は9月に部分的な運用を開始しました。漏洩により生産が制限され、数か月間は停止を余儀なくされましたが、1945年6月にS-50工場は12,730ポンド（5,770 kg）のわずかに濃縮された製品を生産しました。^[172]

1945年3月までに、21台の生産ラックすべてが稼働していた。当初、S-50の生産物はY-12に投入されていたが、1945年3月からは3つの濃縮プロセスすべてが連続して実行されるようになった。S-50が第一段階となり、ウランをウラン235で0.71%から0.89%に濃縮した。これは次にK-25工場の気体拡散プロセスに投入され、約23%に濃縮された製品が生成された。次に、これはY-12に投入され^[173]、核兵器に使用するのに十分な約89%にまで高められた。89%に濃縮されたウラン約50キログラム(110ポンド)が1945年7月までにロスアラモスに届けられた。50キログラムすべてと、平均約85%に濃縮された50%濃縮ウランが、最初のリトルボーイ爆弾に使用された。^[174]

マンハッタン計画が追求した第2の開発ラインではプルトニウムが使用された。少量のプルトニウムは自然界に存在するが、大量に得るには原子炉を使用するのが最善である。天然ウランは中性子の照射を受けてウラン239に変化し、ウラン239は急速に崩壊して、まずネプツニウム239に、次にプルトニウム239に変化する。^{[175]変化する量はごくわずかであるため、プルトニウムは残りのウラン、初期の不純物、および}核分裂生成物から化学的に分離する必要がある。^[175]

1943年3月、デュポンはオークリッジの112エーカー（0.5 km ^{2 ）の敷地にプルトニウム工場の建設を開始した。ハンフォードのよ​​り大規模な生産施設のパイロットプラントとして意図されたこの工場には、空冷式の}X-10グラファイトリアクター、化学分離プラント、およびサポート施設が含まれていた。その後、ハンフォードに水冷式原子炉を建設することが決定されたため、化学分離プラントのみが真のパイロットとして稼働した。^[176] X-10グラファイトリアクターは、一辺が24フィート（7.3 m）、重さが約1,500ショートトン（1,400 t）の巨大なグラファイトブロックで構成され、放射線シールドとして7フィート（2.1 m）の高密度コンクリートで囲まれていた。^[176]

最も困難だったのは、マリンクロット社とメタルハイドライド社が製造したウランスラグだった。腐食と冷却システムへの核分裂生成物の流出を防ぐために、アルミニウムでコーティングする必要があった。グラッセリ化学会社は熱浸漬法の開発を試みたが、成功しなかった。アルコア社は缶詰を試し、フラックスを使わない溶接の新しい方法を開発した。缶の97%は標準真空テストに合格したが、高温テストでは50%以上の不合格率が示された。それでも、1943年6月に生産が開始された。冶金研究所は最終的にゼネラルエレクトリック社の協力を得て改良された溶接技術を開発し、1943年10月に生産プロセスに取り入れられた。^[177]

X-10グラファイト原子炉は、1943年11月4日に約30ショートトン（27t）のウランを積んだ状態で臨界状態になった。1週間後、負荷は36ショートトン（33t）に増加され、発電量は500kWに上昇し、その月の終わりまでに最初の500mgのプルトニウムが生成された。^[178]段階的な改造により、1944年7月には出力が4,000kWに上昇した。X-10は1945年1月まで生産工場として稼働し、その後研究に引き渡された。^[179]

オークリッジの原子炉は建設を迅速にするため空冷式が選ばれたが、これははるかに大型の生産用原子炉には非現実的だった。冶金研究所とデュポン社による当初の設計では冷却にヘリウムが使われていたが、水冷式原子炉の方がシンプルで安価、迅速に建設できると判断された。^[180]この設計は1943年10月4日まで実現しなかった。その間、マティアスは宿泊施設の建設、道路の改良、鉄道の分岐器の建設、電気、水道、電話線のアップグレードなど、ハンフォードサイトの改良に専念した。^[181]

オークリッジと同様に、最も困難だったのは、1944年3月にハンフォードで開始されたウランスラグの缶詰作業だった。スラグは汚れや不純物を取り除くために酸洗いされ、溶けた青銅、スズ、アルミニウムシリコン合金に浸され、油圧プレスで缶詰にされ、その後アルゴン雰囲気下でアーク溶接でキャップされた。最後に、穴や溶接不良を検出するためにテストされた。残念なことに、缶詰スラグのほとんどは当初テストに合格せず、1日にわずか数個しか生産されなかった。しかし、着実に進歩し、1944年6月までに生産量が増加し、1944年8月に予定通りB原子炉を稼働させるのに十分なスラグが缶詰で入手できるようになった。 ^[182]

1943年10月10日、計画されていた6基の250MW原子炉のうち最初の原子炉Bの建設が開始された。^{[183]​​ 原子炉群にはAからFまでの文字が与えられ、原子炉間の距離を最大化するためにB、D、Fのサイトが最初に開発された。これらはマンハッタン計画中に建設された唯一の原子炉である。 [184]}高さ120フィート（37メートル）の建物を建設するために、約390ショートトン（350トン）の鋼鉄、17,400立方ヤード（13,300 m ³）のコンクリート、50,000個のコンクリートブロック、71,000個のコンクリートレンガが使用された。

原子炉の建設自体は1944年2月に開始された。^[185]コンプトン、マティアス、デュポンのクロフォード・グリーンウォルト、レオナ・ウッズ、そして最初のスラグを挿入したフェルミが見守る中、原子炉は1944年9月13日から起動された。その後数日間で838本のチューブが装填され、原子炉は臨界状態になった。9月27日の真夜中過ぎに、オペレーターは制御棒を引き抜いて発電を開始した。最初はすべて順調に見えたが、午前3時頃に出力レベルが低下し始め、午前6時30分までに原子炉は完全に停止した。冷却水に漏れや汚染がないか調査された。翌日、原子炉は再び起動したが、再び停止した。^{[186] [187]}

フェルミは呉健雄に連絡を取り、呉は問題の原因が半減期が9.2時間のキセノン135による中性子中毒であると特定した。 ^[188]フェルミ、ウッズ、ドナルド・J・ヒューズ、ジョン・アーチボルド・ウィーラーはキセノン135の原子核断面積を計算し、それがウランの3万倍であることが判明した。^[189]デュポン社の技術者ジョージ・グレイブスは冶金研究所の当初の設計、すなわち原子炉に1,500本の管を円形に配置するという設計から外れ、角を埋めるためにさらに504本の管を追加した。科学者たちは当初、この過剰設計は時間とお金の無駄だと考えていたが、フェルミは2,004本の管すべてを装填すれば原子炉は必要な出力レベルに達し、効率的にプルトニウムを生産できることに気付いた。^[190] D原子炉は1944年12月17日に稼働を開始し、F原子炉は1945年2月25日に稼働を開始した。^[191]

一方、化学者たちは、プルトニウムの化学的性質が不明なときに、プルトニウムをウランから分離する方法を検討した。1942年に冶金研究所で入手可能な微量のプルトニウムを使って、チャールズ・M・クーパー率いるチームがランタンフッ化物プロセスを開発し、パイロット分離プラントに採用された。2番目の分離プロセスであるリン酸ビスマスプロセスは、その後シーボーグとスタンリー・G・トムソンによって開発された。^[192]グリーンウォルトは、ランタンフッ化物の腐食性を考慮してリン酸ビスマスプロセスを支持し、ハンフォード分離プラントに採用された。^[193] X-10がプルトニウムの生産を開始すると、パイロット分離プラントがテストされた。最初のバッチは40％の効率で処理されたが、その後数か月で90％に引き上げられた。^[179]

ハンフォードでは、当初は300番エリアの設備、つまり材料の試験、ウランの準備、機器の組み立てと較正を行う建物に最優先が与えられていた。建物の1つにはウランスラグの缶詰装置が置かれ、もう1つには小型の試験用原子炉があった。優先度が高いにもかかわらず、300番エリアの作業は、施設の特殊性と複雑さ、戦時中の労働力と資材の不足により、スケジュールより遅れた。^[194]

初期の計画では、200-West と 200-East と呼ばれるエリアにそれぞれ 2 つの分離プラントを建設することになっていた。これはその後、200-West に T プラントと U プラントの 2 つ、200-East に B プラントの 1 つに縮小された。^[195]各分離プラントは、プロセス セル ビルディングまたは「キャニオン」(221 として知られる)、濃縮ビルディング (224)、精製ビルディング (231)、および弾薬庫 (213) の 4 つの建物で構成されていた。キャニオンはそれぞれ長さ 800 フィート (240 m)、幅 65 フィート (20 m) であった。各キャニオンは 17.7 x 13 x 20 フィート (5.4 x 4.0 x 6.1 m) のセル 40 個で構成されていた。^[196]

221-T と 221-U の工事は 1944 年 1 月に始まり、前者は 9 月に、後者は 12 月に完了した。221-B の建物は 1945 年 3 月に続いた。高レベルの放射能が含まれていたため、分離プラントでの作業は、1943 年当時は前代未聞の、閉回路テレビを使用した遠隔操作で行わなければならなかった。メンテナンスは、天井クレーンと特別に設計されたツールの助けを借りて行われた。224 の建物は、処理する材料が少なく、放射能が低かったため、より小規模であった。224-T と 224-U の建物は 1944 年 10 月 8 日に完成し、224-B の建物は 1945 年 2 月 10 日に続いた。1944 年 4 月 8 日に建設が開始された時点では、最終的に 231-W で使用される精製方法はまだ不明であったが、プラントは完成し、その年の終わりまでには方法が選択された。^[197] 1945年2月5日、マティアスは純度95%の硝酸プルトニウム80gの最初の出荷品をロサンゼルスのロスアラモスの配達員に手渡した。^[191]

1943年、プルトニウムを使った銃型核分裂兵器「シンマン」の開発が進められた。プルトニウムの特性に関する初期の研究は、サイクロトロンで生成されたプルトニウム239を使用して行われた。プルトニウム239は極めて純粋だが、ごく少量しか生成できなかった。ロスアラモスは1944年4月にクリントンX-10原子炉からプルトニウムの最初のサンプルを受け取り、数日のうちにエミリオ・セグレは問題を発見した。原子炉で生成されたプルトニウムはプルトニウム240の濃度が高く、サイクロトロンプルトニウムの自発核分裂率の最大5倍になるという問題である。^[198]

これにより、プルトニウム240は連鎖反応を早く開始し、最小限のプルトニウムが核分裂した後に臨界質量を分散させる前駆爆発を引き起こすため、銃型兵器への使用には不適切となった。より高速の銃が提案されたが、非実用的であることが判明した。同位体を分離する可能性も検討されたが、プルトニウム240をプルトニウム239から分離するのはウラン235をウラン238から分離するよりもさらに困難であり、それを試みることは「兵器の開発を無期限に延期する」ことになるため、却下された。^[199]

爆縮として知られる爆弾設計の代替方法の研究は、物理学者セス・ネッダーマイヤーの指導の下で以前から始まっていた。爆縮では、爆薬を使用して、核分裂性物質の亜臨界球をより小さく密度の高い形状に押しつぶす。臨界質量は、銃の方法よりもはるかに短い時間で組み立てられる。核分裂性原子がより密集していると、中性子捕獲率が上昇するため、^[200]核分裂性物質をより効率的に使用することも可能になる。^[201]ネッダーマイヤーの1943年と1944年初頭の調査は有望であったが、理論的にも工学的観点からも、爆縮兵器は銃型の設計よりも複雑であることが明らかになった。^[202] 1943年9月、成形爆薬の経験があったジョン・フォン・ノイマンは、ネッダーマイヤーが取り組んでいた円筒形の構成の代わりに球形の構成を使用することを提案した。^[203]

ファットマンというコードネームで呼ばれる爆縮設計の加速された取り組みは、オッペンハイマーが爆縮に焦点を当てるためにロスアラモス研究所の徹底的な再編を実施した1944年8月に始まった。^[204]爆縮兵器を開発するために、爆薬の専門家ジョージ・キスティアコウスキーが率いるX（爆発物）部門とロバート・バッハーの指揮下にあるG（ガジェット）部門という2つの新しいグループがロスアラモスに設立された。^{[205] [206]}新しい設計では、爆縮を球形に集中させる爆発レンズが採用された。 ^[207]レンズの設計は時間がかかり、難しく、イライラさせられるものであることが判明した。^[207]組成Bとバラトールに落ち着く前に、さまざまな爆薬がテストされた。^[208]最終的なデザインはサッカーボールに似ており、20個の六角形レンズと12個の五角形レンズがあり、それぞれの重さは約80ポンド（36kg）でした。爆発を正確に行うには、高速で信頼性が高く安全な電気雷管が必要であり、信頼性を確保するためにレンズごとに2つの雷管がありました。^{[209]彼らは}、ルイス・アルバレスが率いるグループがロスアラモスで開発した新しい発明である爆発ブリッジワイヤ雷管を使用しました。^[210]

収束する衝撃波の挙動を研究するため、ロバート・サーバーは、ガンマ線の強力な発生源である短寿命の放射性同位元素ランタン140を使用したRaLa実験を考案した。ガンマ線源は、イオン化室内の爆薬レンズに囲まれた金属球の中心に置かれていた。これにより、爆縮のX線動画を撮影することができた。レンズは、主にこの一連のテストを使用して設計された。^[211]ロスアラモス計画の歴史の中で、デビッド・ホーキンスは「RaLaは、最終的な爆弾の設計に影響を与えた最も重要な単一の実験となった」と書いている。^[212]

爆薬の中にはアルミニウムのプッシャーが入っており、比較的低密度の爆薬から次の層である天然ウランのタンパーへのスムーズな移行を可能にした。その主な役割は臨界質量をできるだけ長く維持することだったが、中性子をコアに反射し、一部のウランが核分裂する。外部中性子による早期爆発を防ぐため、タンパーは中性子を吸収するホウ素の薄い層で覆われていた。^[209]ポロニウム-ベリリウム変調中性子イニシエーター、通称「ウニ」^[213]が、連鎖反応を正確なタイミングで開始するために開発された。^{[214]放射性ポロニウムの化学と冶金に関するこの研究は、}モンサント社のチャールズ・アレン・トーマスが指揮し、デイトン計画として知られるようになった。^[215]試験には毎月最大500キュリーのポロニウムが必要でしたが、モンサントはそれを供給できました。 ^{[216]組み立てられた装置全体は、銃弾や高射砲弾から守るために}ジュラルミン製の爆弾ケースに収められました。^[209]

冶金学者たちの最終的な課題は、プルトニウムを球状に鋳造する方法を見つけることだった。プルトニウムの密度を測ろうとした試みが一貫性のない結果をもたらした時に、困難が明らかになった。最初は汚染が疑われたが、すぐにプルトニウムには複数の同素体があることがわかった。^[217]室温で存在する脆いα相は、高温になると塑性的なβ相に変化する。次に注目は、通常300℃から450℃の範囲に存在する、さらに展性のあるδ相に移った。これはアルミニウムと合金にすると室温で安定するが、アルミニウムはアルファ粒子で衝撃を受けると中性子を放出し、これが早期着火問題を悪化させることが判明した。そこで冶金学者たちは、δ相を安定させ、ホットプレスで目的の球形にできるプルトニウム-ガリウム合金を使うことを思いついた。プルトニウムは腐食しやすいことがわかったため、球体はニッケルでコーティングされた。^[218]

この作業は危険であることが判明した。戦争の終わりまでに、化学者と冶金学者の半数が、尿から許容できないほど高いレベルの元素が検出され、プルトニウムを扱う作業から外されなければならなかった。^[219] 1945年1月にロスアラモスで小規模な火災が発生したため、プルトニウム研究室の火災が町全体を汚染する恐れがあり、グローブスはプルトニウム化学と冶金のための新しい施設の建設を承認した。これはDPサイトとして知られるようになった。^{[220]最初のプルトニウム}ピット（またはコア）の半球は1945年7月2日に製造され、配達された。さらに3つの半球が7月23日に製造され、3日後に配達された。^[221]

プルトニウムのファットマンとは対照的に、ウラン砲型のリトルボーイ兵器は、設計が簡単ではないにしても単純明快だった。その全体的な責任はパーソンズの兵器部門（O）に割り当てられ、ロスアラモスでの設計、開発、技術作業はフランシス・バーチ少佐の グループに統合された。砲型の設計は濃縮ウランのみで動作しなければならなくなり、これにより設計が大幅に簡素化された。高速度砲はもはや必要なく、より単純な兵器に置き換えられた。^{[222] [223]}

スーパーの研究も進められたが、これは核分裂爆弾の開発に比べると二次的なものと考えられていた。この研究は、最も熱心な推進者であったテラーが指揮を執った。^[224] F-1（スーパー）グループの計算によると、1立方メートル（35立方フィート）の液体重水素を燃焼させると、TNT火薬10メガトン（42 PJ）のエネルギーが放出され、1,000平方マイル（2,600 km ²）を壊滅させるのに十分な量になる。^[225] 1946年6月のスーパーに関する最終報告書で、テラーはスーパーの開発が成功する見込みについて楽観的であったが、その意見は普遍的ではなかった。^[226]

爆縮型兵器の複雑さのため、核分裂性物質の無駄にもかかわらず、本格的な核実験が必要であると決定された。オッペンハイマーはそれを「トリニティ」というコード名で呼んだ。^[227] 1944年3月、テストの計画はケネス・ベインブリッジに割り当てられ、彼はテスト場所としてアラモゴード爆撃場を選んだ。 ^[228]兵舎、倉庫、作業場、爆薬庫、売店を備えたベースキャンプが建設された。^[229] 1945年5月7日、機器の較正のために事前テストの爆発が行われた。木製のテストプラットフォームが将来のトリニティ爆心地から800ヤード（730メートル）の場所に建てられ、核分裂生成物を詰めた約100ショートトン（91トン）の高性能爆薬^[i]が積み上げられた。^{[232] [233]}

グローブスは上院委員会に10億ドル相当のプルトニウムの損失を説明することを望まなかったため、万一の事故の際に活性物質を回収するために「ジャンボ」というコードネームの円筒形の格納容器が作られた。この格納容器は214米トン（194トン）の鉄鋼から多額の費用をかけて作られた。^[234]しかし、それが到着した時には爆縮法への信頼は十分に高く、プルトニウムの入手も十分であったため、オッペンハイマーはそれを使用しないことにした。代わりに、爆発の威力を大まかに測るため、この格納容器は兵器から800ヤード（730メートル）離れた鉄塔の上に設置された。ジャンボは生き残ったが、その塔は燃え尽き、ジャンボが不発の爆発をうまく封じ込めただろうという確信が強まった。^{[235] [232]}

実際のテストでは、「ガジェット」というニックネームが付けられたこの兵器は、100フィート（30メートル）の鉄塔の頂上に吊り上げられた。その高さで爆発させると、爆撃機から投下されたときに兵器がどのように動作するかをより正確に知ることができるからだ。空中で爆発させることで、標的に直接適用されるエネルギーが最大になり、核の降下物が少なくなる。この兵器は、7月13日に近くのマクドナルド・ランチ・ハウスでノリス・ブラッドベリーの監督の下で組み立てられ、翌日、危険な状態でウインチで塔に引き上げられた。^[236]

1945年7月16日午前5時30分、爆発装置はTNT火薬約20キロトン相当のエネルギーで爆発し、砂漠に幅250フィート（76メートル）のトリニタイト（放射性ガラス）のクレーターを残した。衝撃波は100マイル（160キロ）以上離れた場所でも感じられ、キノコ雲は高さ7.5マイル（12.1キロ）に達した。その音はテキサス州エルパソまで聞こえたため、グローブスはアラモゴード飛行場でガス弾が原因の弾薬庫爆発というカバーストーリーを発表した。^{[237] [238]}

オッペンハイマーは後に、爆発を目撃しながらヒンズー教の聖典『バガヴァッド・ギーター』の一節を思い浮かべたと主張した（XI,12）。

彼は詩節（XI,32）を「今や私は死となり、世界の破壊者となった」と翻訳した。^{[241] [242] [j]}

この実験は予想以上に成功し、すぐにポツダム会談に出席していたスティムソンに電報で伝えられ、グローブスは急いでより長い報告書を作成し、宅配便で送った。トルーマンはこのニュースに強く、そして前向きな影響を受けた。スティムソンは日記に、チャーチルにこのニュースを伝えたところ、チャーチルはこう言ったと記している。「昨日トルーマンに何が起こったのか、今や分かった。私には理解できなかった。この報告書を読んで会議に来たとき、彼は別人になっていた。彼はロシア人にどこで乗降するかを正確に伝え、会議全体を指揮していた。」^[244]

1944年6月のピーク時には、マンハッタン計画は約129,000人の労働者を雇用しており、そのうち84,500人が建設労働者、40,500人が工場オペレーター、1,800人が軍人であった。建設活動が衰退するにつれ、労働力は1年後には100,000人に減少したが、軍人の数は5,600人に増加した。他の重要な戦時計画と競合する中で、特に高度なスキルを持つ労働者など、必要な数の労働者を調達することは非常に困難であることが判明した。^[245]離職率が高いため、500,000人以上がプロジェクトに従事した。^[246]アフリカ系アメリカ人のほとんどは低レベルの仕事に就いていたが、少数のアフリカ系アメリカ人の科学者や技術者もいた。^[247]独特の労働および安全保障上の要件により、マンハッタン計画では後の政府プロジェクトよりも技術職に就く女性の割合が高くなった。^[248]

1943年、グローブスは戦時労働委員会から特別に一時的な優先権を得た。1944年3月、戦時生産委員会と戦時労働委員会はともにこのプロジェクトを最優先とした。^{[249]カンザス委員会の責任者は、1944年4月から7月にかけて、}米国雇用サービス事務所を訪れた州内のすべての適格な応募者はハンフォード・サイトで働くよう促されたと述べた。応募者が断固として申し出を断るまで、他の仕事は提供されなかった。^[250]プロジェクトの科学顧問としての役割を果たしたトルマンとコナントは、候補者の科学者のリストを作成し、プロジェクトにすでに取り組んでいる科学者に評価させた。その後、グローブスは大学または会社の責任者に個人的な手紙を送り、重要な戦争作業のために解放するよう要請した。^[251]

熟練した人員の供給源の一つは陸軍自身、特に陸軍専門訓練プログラムであった。1943年、MEDは675人の正規兵力を持つ特別工兵派遣隊（SED）を創設した。陸軍に徴兵された技術者と熟練労働者はSEDに配属された。もう一つの供給源は女性陸軍部隊（WAC）であった。当初は機密資料を扱う事務作業を目的としていたが、WACはすぐに技術・科学的な作業にも起用された。^[252] 1945年2月1日、SED派遣隊を含むMEDに配属されたすべての軍人は、ロスアラモスを除き、第9812技術サービスユニットに配属された。ロスアラモスでは、WACと憲兵を含むSED以外の軍人は第4817サービスコマンドユニットに配属された。^[253]

ロチェスター大学医学部の放射線学准教授、スタッフォード・L・ウォーレンは、アメリカ陸軍医療部隊の大佐に任命され、医療部門の主任およびグローブスの医療顧問に任命された。ウォーレンの最初の任務は、オークリッジ、リッチランド、ロスアラモスの病院にスタッフを配置することだった。^[254]医療部門は医学研究を担当していたが、医療部門の健康および安全プログラムも担当していた。これは非常に大きな課題であった。なぜなら、作業員はさまざまな有毒化学物質を取り扱い、高圧下で危険な液体やガスを使用し、高電圧を扱い、爆発物を含む実験を行っていたからであり、放射能や核分裂性物質の取り扱いによる危険性はほとんど知られていなかった。^[255]それでも1945年12月、国家安全委員会はマンハッタン計画の安全記録を称え、安全への顕著な貢献に対して名誉賞を授与した。 1943年1月から1945年6月の間に、62人が死亡し、3,879人が障害を負った。これは民間産業の死亡率より約62％低い数値である。^[256]

マンハッタン計画はルーズベルト大統領の「絶対秘密」命令の下で進められた。つまり、計画自体の存在自体が秘密にされなければならなかったのである。マンハッタン計画以前に存在していた核分裂に関する知識と推測の量、関与した膨大な人数、施設の規模を考えると、これは困難な課題であることが判明した。^{[257]グローブスは極端な}区分化（必要最小限の人員のみの方針）を採用した。

私にとって、知識の区分化こそがセキュリティの核心でした。私のルールは単純で誤解の余地がありませんでした。つまり、各人は自分の仕事をするために必要なことだけを知り、それ以外のことは知らないということです。このルールを順守することで、セキュリティが十分に確保されただけでなく、社員が自分の得意分野に集中することで、全体的な効率が大幅に向上しました。また、プロジェクトは特定の最終製品を生み出すために存在しており、個人の好奇心を満たしたり、科学的知識を増やしたりすることが目的ではないことが関係者全員に明らかになりました。^[258]

これは、科学はそのような要件の下ではうまく機能できないと主張した、関与した多くの科学者の規範と衝突した。マンハッタン計画の関係者は、ジャーナリスト、議員、事情を知らない連邦政府職員、現地の住民、土地の権利を裁定する裁判官、その他の憶測、詮索、漏洩源、そしてスパイ活動や妨害行為への懸念にも悩まされた。グローブスは、潜在的なセキュリティ違反の調査に、 FBIと彼自身の独立したG-2諜報部隊を頼りにした。最終的に、戦争中に1,500件を超える「ルーズトーク」事件が調査された。ハリー・トルーマンでさえ、副大統領時代には計画について知らされておらず、ルーズベルトの死後に初めてそのことを知った。^[257]

マンハッタン計画は新聞に記事を載せないことに比較的成功したため、検閲局長のバイロン・プライスは最終的にマンハッタン計画を「戦争で最もよく守られた秘密」に指定した。^[259] 1945年、ライフ誌は広島と長崎への原爆投下前には「全国でマンハッタン計画の全容を知っていたのはおそらく数十人程度で、原子に関する研究が関わっていることさえ知っていたのはおそらく1000人程度だった」と推定している。同誌は、計画に雇われた10万人以上の人々は「暗闇の中のモグラのように働いた」と書いている。計画の秘密を漏らすと懲役10年または1万ドル（2023年現在の16万9000ドルに相当）の罰金が科せられると警告されていたが、彼らは仕事の目的も知らずに「分厚いコンクリートの壁の向こうで不可解な反応が起きている間、ダイヤルやスイッチを監視していた」。^{[260] [261] [262]}

1945年12月、米軍はマンハッタン計画を取り巻くセキュリティ体制を評価する極秘報告書を発表した。報告書では、この計画は「他の極秘の戦争開発よりも徹底的に警備されていた」と述べている。周囲のセキュリティ基盤は非常に広範かつ徹底的であったため、1943年の計画初期には、調査員が40万人の潜在的な従業員と600社の企業をセキュリティリスクの可能性について精査した。^[263]

原子に関する情報の自主的な検閲はマンハッタン計画以前から始まっていた。1939年にヨーロッパ戦争が勃発すると、アメリカの科学者は軍事関連の研究の出版を避け始め、1940年には科学雑誌が米国科学アカデミーに論文の検閲を要請し始めた。 1940年9月7日のサタデー・イブニング・ポスト紙に原子核分裂に関する記事を書いたニューヨーク・タイムズ紙のウィリアム・L・ローレンスは、後に政府当局が1943年に全国の図書館員にその号の撤回を要請したことを知った。^[264]しかし、ソ連は沈黙に気づいた。1942年4月、原子物理学者ゲオルギー・フリョロフはアメリカの雑誌に原子核分裂に関する記事がないことについてヨシフ・スターリンに手紙を書いた。これがきっかけでソ連は独自の原子爆弾計画を立ち上げた。^[265]

マンハッタン計画は、その発見によって枢軸国、特にドイツが自国の核開発計画を加速させたり、計画に対する秘密工作を行なったりしないように、厳重な警備の下で進められた。^[266]検閲局は、同局が発行した自主行動規範を報道機関が遵守することに依存しており、当初計画側は同局への通知を避けていた。1943年初頭までに、新聞各社はテネシー州とワシントン州での大規模建設に関する記事を掲載し始め、検閲局は同計画側と秘密保持の方法について協議し始めた。6月、同局は新聞社と放送局に対し、「原子の破壊、原子力、原子核分裂、原子分裂、またはそれらに相当するもの、ラジウムまたは放射性物質、重水、高電圧放電装置、サイクロトロンの軍事目的での使用」に関する議論を避けるよう要請した。^{[267] [259]}

妨害行為の可能性は常に存在し、機器の故障があったときに疑われることもあった。不注意または不満を持った従業員の結果であると考えられる問題がいくつかあったが、枢軸国が扇動した妨害行為の確認された事例はなかった。^[268]しかし、1945年3月10日、日本軍の火球が送電線に衝突し、その結果生じた電力サージによりハンフォードの3基の原子炉が一時的に停止した。^[269]非常に多くの人が関与していたため、セキュリティは困難だった。プロジェクトのセキュリティ問題に対処するために、特別な対諜報部隊の派遣団が組織された。 ^[270] 1943年までには、ソ連がプロジェクトに侵入しようとしていることは明らかだった。西部防衛軍の対諜報部門の責任者であるボリス・T・パシュ中佐は、バークレーの放射線研究所でソ連のスパイ活動の疑いを調査した。オッペンハイマーはパシュに、バークレー大学の同僚教授であるホーコン・シュヴァリエからソ連に情報を渡すよう打診されたと伝えた。 ^[271]

最も成功したソ連のスパイは、物理学者で英国使節団の一員であり、ロスアラモスでの爆縮爆弾の設計に深く関わっていたクラウス・フックスであった。 ^{[272]彼のスパイ活動は、1950年の}ヴェノナ計画の結果として初めて明らかにされた。彼のスパイ活動の暴露は、米国と英国およびカナダとの原子力協力に損害を与え、^{[273]その後、他のスパイ活動の事例も明らかになり、}ハリー・ゴールド、デビッド・グリーングラス、ジュリアス・ローゼンバーグとエセル・ローゼンバーグの逮捕につながった。^[274]ジョージ・コヴァルやセオドア・ホールのような他のスパイは、何十年も不明のままだった。^[275]ソ連の原子爆弾計画に対する主な制約はウラン鉱石の供給不足であったため、スパイ活動の価値を定量化することは困難である。これにより、ソ連は独自の爆弾開発に少なくとも1～2年を費やすことができたかもしれないが^[276]、一部の歴史家は、ソ連が情報の精査と複製に費やした時間は、ソ連がその情報を信じていた場合に節約できたであろう時間と同じだけだったと主張している^{[277] 。}

マンハッタン計画は、原子爆弾の開発に加えて、ドイツの原子力エネルギー計画に関する情報収集も担当していた。日本はウラン鉱石へのアクセスがほとんどなかったため、日本の核兵器計画はそれほど進んでいないと考えられていたが、当初はドイツが独自の兵器開発に非常に近づいているのではないかと懸念されていた。マンハッタン計画の扇動により、ドイツ占領下のノルウェーの重水工場に対して爆撃と破壊工作作戦が行われた。 ^{[278]敵の科学的開発を調査するために、}海軍情報局、OSRD、マンハッタン計画、陸軍情報部 (G-2)が共同で人員を配置した小規模なミッションが創設された。これは核兵器に関連するものに限定されなかった。^{[279]陸軍情報部長の}ジョージ・V・ストロング少将は、ボリス・パシュを部隊の指揮官に任命した。^[280]この部隊は「アルソス」(ギリシャ語で「林」) というコードネームが付けられた。^[281] アルソス・ミッションの科学ディレクターはサミュエル・グードスミットであった。 ^[282]

1944年6月にローマが占領さ​​れた後、イタリアへのアルソス調査団はローマ大学の物理学研究室のスタッフに尋問を行った。 ^[283]一方、パシュはロンドンでホレス・K・カルバート大尉の指揮の下、オーバーロード作戦に参加するためにイギリスとアメリカの合同アルソス調査団を結成した。^{[284]グローブスは、ドイツ軍が放射性毒物で}ノルマンディー上陸作戦を妨害しようとする危険性は、ドワイト・D・アイゼンハワー将軍に警告し、参謀長のウォルター・ベデル・スミス中将に報告するために士官を派遣するのに十分であると判断した。^[285]ペパーミント作戦というコード名の下、特別な装備が準備され、化学戦部隊のチームがその使用について訓練を受けた。^[286]

アルソスチームは、進撃する連合軍の跡を追って、科学者を尋問し、ドイツとフランスの解放された地域の施設を捜索して、ドイツの研究について調べた。ハウツミットは1944年11月に、ドイツの核開発計画は実験段階から先には進んでいないと結論付けた。彼は後にこう述べている。「手元にある証拠は、ドイツが原子爆弾を持っておらず、妥当な時期にそれを手に入れる可能性も低いことを明らかに証明している。」^[287]

ドイツ人捕虜の尋問により、オラニエンブルクでウランとトリウムが加工されていたことが判明したため、グローブスはソ連による押収を否定するため、1945年3月15日に同所を爆撃するよう手配した。 ^[288]アルソス部隊はソ連占領地域のシュタスフルトに行き、 WIFOから11トンの鉱石を回収した。^[289] 1945年4月、パシュはTフォースと呼ばれる混成部隊を指揮し、ドイツの核開発の中心であるヘッヒンゲン、ビジンゲン、ハイガーロッホの敵陣後方を掃討する「ハーバージ作戦」を実施した。Tフォースは、重水と1.5トンの金属ウランを含む核実験室、文書、機器、物資を押収した。^{[290] [291]}

また、チームはクルト・ディーブナー、オットー・ハーン、ヴァルター・ゲルラッハ、ヴェルナー・ハイゼンベルク、カール・フリードリヒ・フォン・ヴァイツゼッカーを含むドイツの科学者たちを逮捕した。彼らはイギリスに連行され、ファーム・ホールに監禁され、秘密裏に監視された。^[292]

長さ17フィート (5.2 m) のシンマンや幅59インチ (150 cm) のファットマンを搭載できる唯一の連合軍航空機はイギリスのアブロ ランカスターであったが、イギリスの航空機を使用すると整備が困難になるだろう。グローブスは、アメリカのボーイング B-29 スーパーフォートレスの2つの爆弾倉を結合してシンマンを搭載できるように改造できるのではないかと期待した。 ^[293]シンマンが放棄された後、リトルボーイはB-29の爆弾倉に収まるほど短かったため、この改造は不要になったが^[223]、それでも改造は必要だった。オハイオ州ライトフィールドの陸軍航空軍資材司令部は、 1943年11月にB-29の改造のコード名であるシルバープレートを開始した。カリフォルニア州のムロック陸軍飛行場と海軍兵器試験場では、シンマンとファットマンのパンプキン爆弾の弾道、信管、安定性の特性をテストするための試験投下が行われた。^[294]

第509混成グループは1944年12月17日、ポール・W・ティベッツ大佐の指揮の下、ユタ州ウェンドーバー陸軍飛行場で活動を開始した。シルバープレートB-29を装備した第393爆撃中隊は、水上長距離飛行の訓練やパンプキン爆弾の投下を行った。^{[295 ] パーソンズの指揮の下、ロスアラモスで}プロジェクト・アルバータとして知られる特別部隊が結成され、爆弾の準備と運搬を支援した。^[295]第509混成グループは1945年7月にテニアン島のノースフィールドに展開した。 ^[296]リトルボーイの構成員のほとんどは7月16日に巡洋艦USS インディアナポリスでサンフランシスコを出発し、7月26日にテニアン島に到着した。残りの部品、6つの高濃縮ウランリングは、第509グループの第320輸送飛行隊のダグラスC-54スカイマスター3機によって運ばれた。 ^[297]ファットマンアセンブリ2個は、特別に改造された第509混成グループのB-29でテニアン島に運ばれ、最初のプルトニウムコアは特別なC-54で運ばれた。^[298]

1944年12月末、バルジの戦いで大きな損失が発生したことを心配したルーズベルトは、グローブスとスティムソンに、ドイツとの戦争が終わる前に原子爆弾が準備できていれば、ドイツに投下する準備を整えておくべきだが、日本への投下の可能性が高いと指示した。^[299] 1945年4月下旬、どの都市を標的にするかを決定する標的委員会が設立され、小倉、広島、新潟、京都を推奨した。スティムソンが介入し、標的の決定は自分が行うと発表し、京都への爆撃は歴史的、宗教的重要性を理由に承認しないと述べた。^{[300]最終的には} 長崎が代替となった。^[301] 1945年5月、戦時中および戦後の原子力エネルギーの使用について助言する暫定委員会が設立された。科学委員会は、原爆の物理的影響だけでなく、その軍事的、政治的影響についても意見を述べた。6月1日の会議で、暫定委員会は「原爆はできるだけ早く日本に対して使用されるべきであり、労働者の家屋に囲まれた軍需工場に対して使用され、事前の警告なしに使用されるべきである」と決議した。^{[302] [303]}

ドイツのポツダム会談で、ハリー・S・トルーマン大統領はスターリンに、米国は「異常な破壊力を持つ新兵器」を持っていると伝えたが、詳細は明かさなかった。スターリンは「特別な関心」を示さなかったため、トルーマンはスターリンが理解していないと誤って想定した。実際には、ソ連のスパイがスターリンにその作業と計画されている実験について情報を提供していた。^{[304] [305] [306]}

トーマス・T・ハンディ将軍からカール・スパーツ将軍への攻撃命令は、7月25日にマーシャルとスティムソンによって承認され、その中で「最初の特殊爆弾」は「1945年8月3日以降」使用され、「追加の爆弾」は「プロジェクトスタッフが準備し次第」使用されると指定されていた。^[307]作戦計画では、最初の爆弾を8月2日に、2番目の爆弾を8月10日に、3番目の爆弾を8月24日頃に投下することになっていた。しかし、日本上空の気象条件と目視による爆撃の希望により、最初の爆撃任務の日付は8月6日に延期され、2番目の爆弾は8月9日に前倒しされた。^[308]

1945年8月6日、ティベッツが操縦する第393爆撃飛行隊のボーイングB-29スーパーフォートレスであるエノラ・ゲイが、爆弾倉にリトルボーイを搭載してノースフィールドから離陸した。第2総軍と第5師団の司令部であり、乗船港でもあった広島が第一目標であり、小倉と長崎が代替目標であった。任務を指揮した兵器担当者のパーソンズは、離陸中に墜落した場合に核爆発のリスクを最小限に抑えるため、空中で爆弾の組み立てを完了した。^[309]爆弾は高度1,750フィート（530メートル）で爆発し、爆風は後にTNT火薬13キロトンに相当すると推定された。^{[310]およそ4.7平方マイル（12 km 2} ）の地域が破壊された。日本当局は広島の建物の69%が破壊され、さらに6～7%が損傷したと推定した。初期の推定では6万6千人が死亡、6万9千人が負傷したとされたが、その後の再推定では、朝鮮人奴隷労働者や追加兵士など、以前の方法では考慮されなかった人々も含め、1945年12月までに攻撃による死者は14万人に上った可能性があると結論付けられた。^{[311] [312] [313] [314]}

1945年8月9日の朝、第393爆撃飛行隊の司令官チャールズ・W・スウィーニー少佐が操縦する2機目のB-29、ボックスカーがファットマンを乗せて離陸した。この時はアシュワースが武器担当で、小倉が第一目標であった。小倉に到着したとき、彼らは雲が市街地を覆い、命令で求められていた目視による攻撃を不可能にしていることに気付いた。3回の飛行の後、燃料が少なくなったため、彼らは第二目標である長崎に向かった。アシュワースは目標が見えない場合はレーダーアプローチを使用することを決定したが、長崎の雲が土壇場で晴れたため、命令通り目視による攻撃が可能になった。ファットマンは、南の三菱製鋼所と北の三菱浦上兵器工場の中間にある市の工業地帯の谷間に投下された。爆発の威力はTNT火薬換算で21キロトンに相当し、トリニティ爆発とほぼ同じであったが、爆発は浦上渓谷に限定され、市の中心部を含む市の大部分は丘陵地帯に守られていた。市の約44%が破壊され、死傷者は4万人から8万人、負傷者は少なくとも6万人と推定されている。^[315]全体では、3万5千人から4万人が死亡し、6万人が負傷したと推定されている。^{[316] [317] [311]}

グローブスは、8月19日にもう1つの原子爆弾が使用可能になり、9月にさらに3つ、10月にさらに3つが使用可能になると予想していた。^[318]さらに2つのファットマンアセンブリが準備され、8月11日と14日にカートランドフィールドからテニアンに向けて出発する予定だった。 ^[317]ロスアラモスでは、技術者が24時間休みなく働いて、別のプルトニウムコアを鋳造した。^[319]鋳造されたものの、まだ圧縮とコーティングが必要であり、それには8月16日までかかる予定だった。^[320]したがって、8月19日には使用可能になっていた可能性がある。

8月10日、トルーマンは別の爆弾が準備されていることを知らされた。彼は、自分の明確な許可なしに追加の原子爆弾を使用することはできないと命じた。ヘンリー・A・ウォレスによると、トルーマンは閣僚に「さらに10万人を全滅させるという考えはあまりにも恐ろしい。彼は、彼の言葉を借りれば『あの子供たち全員』を殺すという考えが気に入らなかった」と語った。^[321]グローブスは8月13日に3番目の核爆弾の輸送を中止した。^[322]

8月11日、グローブスはウォーレンに電話し、戦争が終わったらすぐに広島と長崎の被害と放射能について報告する調査チームを組織するよう指示した。ポータブルガイガーカウンターを装備した一団は、ファレルとウォーレンを先頭に、通訳を務めた日本海軍少将の都築正雄を伴い、9月8日に広島に到着した。彼らは9月14日まで広島に滞在し、その後9月19日から10月8日まで長崎を調査した。^[323]この調査と日本へのその他の科学調査団は、原爆の影響に関する貴重なデータを提供し、原爆傷害調査委員会の設立につながった。^[324]

爆撃に備えて、グローブスは物理学者のヘンリー・デウルフ・スミスに、一般向けにプロジェクトの技術的な歴史を整理して作成するよう依頼した。このような情報を自由に公開するという考えは議論を呼んだが、そうする決定はトルーマンが個人的に下した。「スミス報告書」は1945年8月12日に公開された。^[325]

日本は8月15日に降伏を宣言した。^[326]原爆投下の必要性は歴史家の間で論争の的となった。原爆投下が同様の目的を達成できたかどうか、原爆投下とソ連の宣戦布告が日本の降伏意欲に与えた相対的な影響について疑問を呈する者もいた。^[327]フランク報告は実演を推し進めた最も注目すべき試みだったが、暫定委員会の科学委員会によって却下された。^{[328] 1945年7月に起草され、マンハッタン計画に携わっていた数十人の科学者が署名した}シラード請願書は、トルーマン大統領にそのような兵器の使用の責任について警告する遅まきながらの試みだった。^{[329] [330]}

マンハッタン計画は広島への原爆投下と部分的に秘密が解除された後、瞬く間に有名になった。この計画は戦争終結の立役者として広く認められ、グローブスはそれまで秘密にされていた契約業者の功績を認めるよう尽力した。グローブスとニコルズは彼らに陸軍・海軍「E」賞を授与し、ブッシュやオッペンハイマーを含む主要な契約業者や科学者に20以上の大統領功労勲章が授与された。軍関係者はレジオンド・オブ・メリット勲章を受章した。^[331]

マンハッタン計画は1946年12月31日まで、マンハッタン地区計画は1947年8月15日まで続いた。^[332]この間、技術的問題、急速な動員解除の影響、長期的使命の不明確さなどにより、多くの困難に見舞われた。

ハンフォードでは、原子炉B、D、Fが核分裂生成物やウィグナー効果として知られる黒鉛減速材の膨張によって劣化し、プルトニウムの生産量が減少した。膨張により、ウランを照射してプルトニウムを生成するための充填管が損傷し、使用できなくなった。生産量は削減され、最も古いユニットであるBパイルが閉鎖され、少なくとも1つの原子炉が利用可能になった。研究は継続され、デュポン社と冶金研究所は、使用されていないウランを簡単に回収できない状態で残すリン酸ビスマス法に代わるプルトニウム抽出技術として、酸化還元溶媒抽出法を開発した。 ^[333]

爆弾工学はZ師団によって行われ、^[334]当初はウェンドーバー飛行場にあったが、1945年9月にロスアラモスに近づくためにニューメキシコ州オックスナード飛行場に移転した。これがサンディア基地の始まりとなった。近くのカートランド飛行場は、航空機の互換性と落下試験のためのB-29基地として使用された。^[335]予備役将校が復員すると、約50人の厳選された正規将校が代わりに配置された。^[336]

ニコルズはS-50とY-12のアルファ線を閉鎖するよう勧告し、9月に実施された。^[337]アルファ線はこれまで以上に性能は向上したものの、^[338] 1946年1月に稼働を開始したK-25や新しいK-27には太刀打ちできなかった。12月にY-12工場は閉鎖され、テネシー・イーストマンの従業員数は8,600人から1,500人に削減され、月200万ドルの節約となった。^[339]

ロスアラモスほど人材の流出が問題となった場所は他になく、人材の流出が激しかった。やるべきことは山積していた。広島と長崎に使用された爆弾は、より単純で、より安全で、より信頼性の高いものにする作業が必要だった。無駄の多い銃の方式に代わるウランの爆縮法の開発が必要であり、プルトニウムが不足している今、ウランとプルトニウムの複合コアが必要だった。しかし、研究所の将来が不透明だったため、人材を留まらせるのは困難だった。オッペンハイマーはカリフォルニア大学に復帰し、グローブスはノリス・ブラッドベリーを暫定的に後任に任命した。ブラッドベリーはその後25年間その職にとどまった。^[340]グローブスは、設備の不足による不満に対処するため、水道の改善、300戸の住宅、レクリエーション施設などの建設計画を策定した。^[333]

マンハッタン計画の関係者は、1946年7月にビキニ環礁で行われた戦後初の核実験、クロスロード作戦に参加した。核兵器が軍艦に与える影響を調査するため、ファットマン型爆弾2発が空中爆発、水中爆発で爆発した。^{[341] [342]}報道関係者や国際監視団の参加が許可され、この実験は国際的な見世物となった。^[343]

核計画の平時管理に関する国内の議論を受けて、1946年の原子力法により、計画の機能と資産を引き継ぐ米国原子力委員会が設立された。これにより、原子力開発に対する文民統制が確立された。軍事面は、軍事特殊兵器計画（AFSWP）が引き継いだ。 ^[344]

広島と長崎への原爆投下後、マンハッタン計画に参加していた物理学者数名が原子科学者会報（1945年）と原子科学者緊急委員会（1946年）を設立した。これは、原子兵器に関する教育プログラムの緊急の必要性を感じた科学者らによる緊急行動として始まった。^{[345]爆弾の破壊力と}核軍拡競争を前に、ボーア、ブッシュ、コナントを含む計画メンバー数名は、核研究と原子兵器の国際管理に関する合意に達する必要があるとの見解を表明した。 1946年6月に新設された国連原子力委員会（UNAEC）での演説で発表されたバルーク計画は、国際原子力開発機関の設立を提案したが、採用されなかった。^[346]

1945年10月1日までのプロジェクト支出は18億4500万ドルで、戦時中の支出の9日分未満に相当し、1947年1月1日に原子力委員会が管理を引き継いだときには21億9100万ドルだった。総配分額は24億ドルだった。1945年末までの費用の84%は、オークリッジとハンフォードの工場に費やされ、爆弾の燃料となる濃縮ウランとプルトニウムを生産した。両施設とも、費用の大部分は建設費（オークリッジで74%、ハンフォードで87%）で、残りは運用費だった。^{[348] [349] [350]}

このプロジェクトの初期資金は、科学研究開発局の一般予算から提供された。この作業を陸軍工兵隊に引き渡す計画が立てられたため、ブッシュは1942年後半にルーズベルトに「このプロジェクトへの資金要請を予算委員会に弁明しなければならないのは、重要な機密性を損なうことになる」と書いた。代わりに、初期資金はルーズベルトがアクセスできる裁量予算から提供された。 ^[351]

プロジェクトの規模と費用が増大するにつれ、議会は意図的にプロジェクトについて知らされなかった。これは、議員が情報を漏らす傾向があることと、プロジェクトが無駄遣いと見られることを恐れたためである。歳出要求は他の法案にひっそりと紛れ込ませられたが、プロジェクトの増大する費用と大規模な施設（多くの人には何も生み出さないように見えた）は、複数の議会監査官の精査を招いた。戦時中の浪費と詐欺を調査したトルーマン委員会は、このプロジェクトを数回監査しようとしたが、そのたびに調査は拒否された。^[352]

こうした議会の調査と、円滑な予算承認の必要性から、ブッシュ、グローブス、スティムソンは、1944 年春、数人の高官議員にプロジェクトの目的を知らせることに同意した。1945 年 3 月までに、7 人の議員に正式に通知された。^[352]資金は、しばしば「工兵部隊」や「生産促進」といった目立たない見出しの付いた予算要求の中に隠されていた。1945 年 5 月下旬、予算問題をさらに迅速化し、プロジェクトについてさらに説明しなければプロジェクトの存在を暴露すると脅していたアルバート J. エンゲルの協力を確保するため、さらに 5 人の議員がオークリッジの敷地を訪問することを許可され、「提供されたさまざまな居住施設の妥当性、施設の規模と範囲を実際に観察し、プロジェクトの複雑さの一部が彼らに示される」ことを自ら確認した。^[k]

戦争中、マンハッタン計画では最終的に3種類の爆弾（トリニティ・ガジェット、リトルボーイ、ファットマン）と、未使用のファットマン爆弾1個が製造され、1945年のドル換算で爆弾1個あたりの平均戦時コストは約5億ドルとなった。比較すると、1945年末までの同計画の総コストは、米国の小火器（弾薬は含まない）の製造に費やされた総額の約90％、同時期の米国の戦車に費やされた総額の34％であった。^{[347]これは、}ボーイングB-29スーパーフォートレスに次いで、米国が戦争中に実施した2番目に高価な兵器プロジェクトであった。^[354]

核兵器開発の政治的、文化的影響は甚大であった。 「原子時代」という表現を初めて使ったニューヨーク・タイムズのウィリアム・ローレンス^[359]は、 1945年春にマンハッタン計画の公式特派員となった。彼はトリニティ実験^[360]と長崎への原爆投下の両方を目撃し、それらに関する公式プレスリリースを書いた。彼はその後、新兵器の長所を賞賛する一連の記事を執筆した。彼の報道は、核技術の可能性に対する国民の認識を刺激し、米国とソ連における核開発の動機付けとなった。^[361]

マンハッタン計画は、ローレンス・バークレー国立研究所、ロスアラモス国立研究所、オークリッジ国立研究所、アルゴンヌ国立研究所、エイムズ研究所という国立研究所のネットワークという遺産を残した。さらに、戦後間もなく、ニューヨーク州アプトンのブルックヘブン国立研究所とニューメキシコ州アルバカーキのサンディア国立研究所という2つの研究所がグローブスによって設立された。グローブスは、1946～1947年度の研究活動のために、これらの研究所に7,200万ドルを割り当てた。^[362]これらの研究所は、オークリッジ国立研究所所長のアルビン・ワインバーグがビッグサイエンスと呼ぶような大規模研究の先駆者となる。^[363]

海軍研究所は、原子力を軍艦の推進力として使用する可能性に長い間関心を持ち、独自の原子力プロジェクトを立ち上げようとしていた。1946年5月、海軍作戦部長となったニミッツは、海軍はマンハッタン計画に取り組むべきだと決定した。オークリッジには海軍士官の一団が配属され、その中で最も上級だったハイマン・G・リコーヴァー大佐が副所長となった。彼らは原子力エネルギーの研究に没頭し、原子力海軍の基礎を築いた。^{[364]同様の空軍人団が、}原子力航空機の開発を目的として1946年9月にオークリッジに到着した。^[365]彼らの航空機推進用原子力エネルギープロジェクトは、大きな技術的困難に直面し、最終的に中止された。^[366]

新型原子炉がこれまでにない量の放射性同位元素を生成できることは、核医学に革命を巻き起こした。1946年半ばから、オークリッジは病院や大学に放射性同位元素を配布し始めた。主に癌の診断と治療のためのヨウ素131とリン32だった。同位元素は生物学、産業、農業の研究にも使われた。^[367]

新たな技術、珍しい物質、そして秘密と急ぎの条件の下で稼働していたその生産施設は、廃棄物と環境被害の膨大な遺産も残した。例えばハンフォードでは、腐食性廃棄物と放射性廃棄物が「急ごしらえの、単殻の、鋼鉄で裏打ちされた地下貯蔵タンク」に保管されていたが、これは一時的なもので、より恒久的な解決策を待つことを意図していた。^[368]しかし、それらは放置され、最終的に漏洩した。この種の問題により、ハンフォードは「北米で最も汚染された核廃棄物処理場の一つ」となり、冷戦後期に廃止された後、大規模な浄化作業の対象となった。^[369]

原子力委員会に権限を移譲する際、グローブスはマンハッタン計画に携わった人々に別れを告げた。

5年前、原子力発電の構想は単なる夢でした。皆さんはその夢を現実のものにしました。皆さんは最も漠然とした構想を捉え、それを現実のものに変えました。皆さんは、これまで存在しなかった都市を建設しました。これまで不可能と思われていた規模と精度の工業プラントを建設しました。皆さんは戦争を終わらせ、それによって数え切れないほどのアメリカ人の命を救った兵器を造りました。平時の応用に関しては、皆さんは新しい世界の展望の幕を開けました。^[370]

マンハッタン計画国立歴史公園は2015年11月10日に設立されました。^[371]

• ザ・ボム（映画）  – 2015年アメリカのドキュメンタリー映画
• オッペンハイマー (テレビシリーズ) - 1980 年のテレビミニシリーズ
• ファットマン・アンド・リトルボーイ (映画) - 1989年のポール・ニューマン主演映画
• オッペンハイマー (映画) - 2023年、クリストファー・ノーラン監督、キリアン・マーフィー主演の映画
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