Британская ядерная программа времен Второй мировой войны.

Введение

Британские исследования в области ядерного оружия во время Второй мировой войны

Tube Alloys — это научно-исследовательская и опытно-конструкторская программа, санкционированная Соединенным Королевством при участии Канады для разработки ядерного оружия во время Второй мировой войны. Начавшись раньше Манхэттенского проекта в Соединенных Штатах, британские усилия держались в секрете и, следовательно, даже на высшем уровне правительства их приходилось обозначать кодовым названием. Возможность создания ядерного оружия была признана в начале войны. В Бирмингемском университете Рудольф Пейерлс и Отто Роберт Фриш совместно написали меморандум, в котором объяснялось, что небольшая масса чистого урана-235 может быть использована для создания цепной реакции в бомбе, мощность которой эквивалентна тысячам тонн тротила. Это привело к созданию Комитета MAUD, который призвал к всесторонним усилиям по разработке ядерного оружия. Уоллес Экерс, руководивший проектом, выбрал намеренно вводящее в заблуждение кодовое название "Tube Alloys". Его Директорат по сплавам являлся частью Департамента научных и промышленных исследований. Программа Tube Alloys в Великобритании и Канаде была первым проектом по созданию ядерного оружия. Из-за высоких затрат и того факта, что Великобритания вела войну в зоне досягаемости бомбардировок противника, программа Tube Alloys в конечном итоге была включена в Манхэттенский проект в рамках Квебекского соглашения с Соединенными Штатами, согласно которому обе страны договорились обмениваться технологиями ядерного оружия и воздерживаться от его применения друг против друга или против других стран без взаимного согласия. Однако Соединенные Штаты не предоставили Соединенному Королевству полную информацию о результатах Манхэттенского проекта. Советский Союз получил ценную информацию благодаря своим атомным шпионам, которые внедрились как в британские, так и в американские проекты. Соединенные Штаты прекратили сотрудничество после окончания войны на основании Закона об атомной энергии 1946 года. Это побудило Соединенное Королевство возобновить собственный проект — исследования взрывчатых веществ. Были созданы производственные мощности, и британские ученые продолжили свою работу под эгидой независимой британской программы. В 1952 году Великобритания провела ядерный взрыв под кодовым названием "Операция «Ураган»" и стала третьим государством, обладающим ядерным оружием. В 1958 году, после кризиса, вызванного запуском «Спутника», и британской демонстрации двухступенчатой термоядерной бомбы, Соединенное Королевство и Соединенные Штаты подписали Соглашение о взаимной обороне между США и Великобританией, что привело к возобновлению особого ядерного партнерства Великобритании с Соединенными Штатами.

Tube Alloys was the research and development programme authorised by the United Kingdom, with participation from Canada, to develop nuclear weapons during the Second World War. Starting before the Manhattan Project in the United States, the British efforts were kept classified, and as such had to be referred to by code even within the highest circles of government. The possibility of nuclear weapons was acknowledged early in the war. At the University of Birmingham, Rudolf Peierls and Otto Robert Frisch co wrote a memorandum explaining that a small mass of pure uranium 235 could be used to produce a chain reaction in a bomb with the power of thousands of tons of TNT. This led to the formation of the MAUD Committee, which called for an all out effort to develop nuclear weapons. Wallace Akers, who oversaw the project, chose the deliberately misleading code name "Tube Alloys". His Tube Alloys Directorate was part of the Department of Scientific and Industrial Research. The Tube Alloys programme in Britain and Canada was the first nuclear weapons project. Due to the high costs and the fact that Britain was fighting a war within bombing range of its enemies, Tube Alloys was ultimately subsumed into the Manhattan Project by the Quebec Agreement with the United States, under which the two nations agreed to share nuclear weapons technology, and to refrain from using it against each other, or against other countries without mutual consent. However, the United States did not provide complete details of the results of the Manhattan Project to the United Kingdom. The Soviet Union gained valuable information through its atomic spies, who had infiltrated both the British and American projects. The United States terminated co operation after the war ended, under the Atomic Energy Act of 1946. That prompted the United Kingdom to relaunch its own project, High Explosive Research. Production facilities were established and British scientists continued their work under the auspices of an independent British programme. In 1952, Britain performed a nuclear test under the codename "Operation Hurricane" and became the third nuclear weapon state. In 1958, in the wake of the Sputnik crisis, and the British demonstration of a two stage thermonuclear bomb, the United Kingdom and the United States signed the US–UK Mutual Defence Agreement, which resulted in a resumption of Britain's nuclear Special Relationship with the United States.

Открытие деления

Нейтрон был открыт Джеймсом Чедвиком в лаборатории Кавендиша Кембриджского университета в феврале 1932 года. В апреле 1932 года его коллеги из Кавендиша Джон Коккрофт и Эрнест Уолтон расщепили атомы лития ускоренными протонами. Энрико Ферми и его команда в Риме проводили эксперименты по бомбардировке элементов медленными нейтронами, в результате чего получались более тяжелые элементы и изотопы. Затем, в декабре 1938 года, Отто Хан и Фриц Штрассман в лаборатории Хана в Берлине-Далеме облучали уран замедленными нейтронами и обнаружили, что образовался барий, а значит, атомное ядро урана разделилось. Хан написал своему коллеге Лизе Майтнер, которая вместе со своим племянником Отто Робертом Фришем разработала теоретическое объяснение этого явления, которое они опубликовали в журнале Nature в 1939 году. Это было новым типом ядерного распада, значительно более мощным, чем все известные ранее. Фриш и Майтнер рассчитали, что энергия, высвобождаемая при каждом распаде, составляла приблизительно 200 000 000 электронвольт. По аналогии с делением биологических клеток, они назвали этот процесс "делением ядра" (или "фиссией").

Парижская группа

За этим последовали группа ученых из Коллежа Франции в Париже: Фредерик Жолио-Кюри, Ханс фон Халбан, Лью Коварски и Франсис Перрен. В феврале 1939 года Парижская группа показала, что при делении урана выделяется два или три дополнительных нейтрона. Это важное наблюдение позволило предположить, что самоподдерживающаяся ядерная цепная реакция может быть возможна. Термин «атомная бомба» уже был знаком британской публике по произведениям Г.Дж. Уэллса, в частности, по его роману 1913 года «Мир, освобожденный». Многим ученым сразу стало очевидно, что, по крайней мере теоретически, можно создать чрезвычайно мощное взрывчатое вещество, хотя большинство по-прежнему считали атомную бомбу невозможной. Перрен определил критическую массу урана как минимальное количество вещества, необходимое для поддержания цепной реакции. Нейтроны, используемые для инициирования деления урана, считаются медленными, однако при высвобождении в ходе реакции деления они представляют собой быстрые нейтроны, обладающие значительно большей скоростью и энергией. Таким образом, для создания устойчивой цепной реакции возникла необходимость в нейтронном модераторе, способном замедлять быстрые нейтроны и удерживать их до достижения необходимого уровня энергии. Ученые из Коллежа Франции обнаружили, что в качестве приемлемых модераторов можно использовать как воду, так и графит. В начале 1940 года Парижская группа пришла к теоретическому выводу, что тяжелая вода будет идеальным модератором. Они обратились к французскому министру вооружений с просьбой приобрести максимально возможное количество тяжелой воды из единственного источника – крупной гидроэлектростанции Norsk Hydro в Веморке (Норвегия). Французы узнали, что Германия уже предложила выкупить весь запас норвежской тяжелой воды, что указывало на возможные исследования атомной бомбы и в Германии. Французы проинформировали норвежское правительство о потенциальной военной значимости тяжелой воды. Норвегия передала весь запас агенту Deuxième Bureau, который тайно доставил его во Францию незадолго до вторжения Германии в Норвегию в апреле 1940 года. 19 июня 1940 года, после вторжения Германии во Францию, тяжелая вода была отправлена в Англию на пароходе под руководством графа Саффолка и майора Ардейла Вотье Голдинга. Стоимость груза составляла 22 000 фунтов стерлингов. Первоначально она хранилась в тюрьме Вормвуд Скрубс, а затем была тайно перевезена в библиотеку Виндзорского замка. Парижская группа переехала в Кембридж, за исключением Жолио-Кюри, который остался во Франции и включился в деятельность французского Сопротивления.

That was followed up by a group of scientists at the Collège de France in Paris: Frédéric Joliot Curie, Hans von Halban, Lew Kowarski, and Francis Perrin. In February 1939, the Paris Group showed that when fission occurs in uranium, two or three extra neutrons are given off. That important observation suggested a self sustaining nuclear chain reaction might be possible. The term "atomic bomb" was already familiar to the British public through the writings of H. G. Wells, in his 1913 novel The World Set Free. It was immediately apparent to many scientists that, in theory at least, an extremely powerful explosive could be created, although most still considered an atomic bomb was an impossibility. Perrin defined a critical mass of uranium to be the smallest amount that could sustain a chain reaction. The neutrons used to cause fission in uranium are considered slow neutrons, but when neutrons are released during a fission reaction they are released as fast neutrons which have much more speed and energy. Thus, in order to create a sustained chain reaction, there existed a need for a neutron moderator to contain and slow the fast neutrons until they reached a usable energy level. The Collège de France found that both water and graphite could be used as acceptable moderators. Early in 1940, the Paris Group decided on theoretical grounds that heavy water would be an ideal moderator. They asked the French Minister of Armaments to obtain as much heavy water as possible from the only source, the large Norsk Hydro hydroelectric station at Vemork in Norway. The French discovered that Germany had already offered to purchase the entire stock of Norwegian heavy water, indicating that Germany might also be researching an atomic bomb. The French told the Norwegian government of the possible military significance of heavy water. Norway gave the entire stock of to a Deuxième Bureau agent, who secretly brought it to France just before Germany invaded Norway in April 1940. On 19 June 1940, following the German invasion of France, it was shipped to England by the Earl of Suffolk and Major Ardale Vautier Golding aboard the steamer The heavy water, valued at £22,000, was initially kept at HM Prison Wormwood Scrubs, and was later secretly stored in the library at Windsor Castle. The Paris Group moved to Cambridge, with the exception of Joliot Curie, who remained in France and became active in the French Resistance.

Фриш-Пейерл

В Британии ряд ученых рассматривал вопрос о практической реализуемости атомной бомбы. В Ливерпульском университете Чедвик и польский ученый-беженец Джозеф Ротблатт взялись за решение этой проблемы, но их расчеты оказались неубедительными. В Кембридже лауреаты Нобелевской премии по физике Джордж Пейджет Томсон и Уильям Лоуренс Брэгг хотели, чтобы правительство предприняло срочные меры для приобретения урановой руды. Основным источником руды был Бельгийский Конго, и они опасались, что она может попасть в руки немцев. Не зная, как действовать, они обратились к сэру Уильяму Спенсу, мастеру Корпус-Кристи-колледжа в Кембридже. В апреле 1939 года он связался с сэром Кеннетом Пикторном, местным членом парламента, который донес их обеспокоенность до секретаря Комитета по имперской обороне, генерал-майора Гастингса Исмая. Исмай, в свою очередь, запросил мнение сэра Генри Тизарда. Как и многие ученые, Тизард скептически относился к возможности создания атомной бомбы, полагая, что шансы на успех составляют 1 к 100 000. Даже при таких мизерных шансах опасность была достаточно велика, чтобы к ней относиться серьезно. Лорд Чартфилд, министр по координации обороны, запросил информацию в Казначействе и Министерстве иностранных дел и выяснил, что урановые месторождения в Бельгийском Конго принадлежали компании Union Minière du Haut Katanga, британский вице-президент которой, лорд Стоунхейвен, организовал встречу с президентом компании, Эдгаром Сенжие. Поскольку руководство Union Minière лояльно относилось к Великобритании, не считалось целесообразным немедленно приобретать уран, но Комитету Тизарда по научному обзору ПВО было поручено продолжить исследования возможности создания атомных бомб. Томсон из Имперского колледжа Лондона и Марк Олифант, австралийский физик из Бирмингемского университета, были привлечены к проведению серии экспериментов с ураном. К февралю 1940 года команда Томсона не смогла создать цепную реакцию в природном уране, и он пришел к выводу, что дальнейшие усилия не оправданы. В Бирмингеме команда Олифанта пришла к иному заключению. Олифант поручил эту задачу двум немецким ученым-беженцам, Рудольфу Пейерлсу и Отто Фришу, которые не могли работать над проектом радиолокации Олифанта, поскольку они считались вражескими иностранцами и, следовательно, не имели необходимого допуска к секретным сведениям. Фрш вычислил, что если вокруг урана разместить нейтронный отражатель, то критическую массу можно будет уменьшить до… Пейерлс попытался упростить задачу, используя быстрые нейтроны, образующиеся при делении, тем самым исключив рассмотрение замедлителя. Он также рассчитал критическую массу сферы урана в теоретической работе, написанной в 1939 году, оценив ее в "порядке тонн". Пейерлс понимал важность размера критической массы, необходимой для поддержания цепной реакции, и ее практическое значение. Внутри сферы критической массы нейтроны спонтанно образуются в делящемся материале. Небольшая часть этих нейтронов сталкивается с другими ядрами, в то время как большая часть нейтронов покидает сферу через ее поверхность. Пейерлс рассчитал равновесие системы, при котором количество образующихся нейтронов равно количеству выходящих. Нильс Бор предположил, что редкий изотоп урана-235, составляющий всего около 0,7% природного урана, в основном отвечает за деление под воздействием быстрых нейтронов, хотя это еще не было общепринято. Таким образом, Фриш и Пейерлс смогли пересмотреть свою первоначальную оценку критической массы, необходимой для ядерного деления урана, снизив ее по сравнению с предыдущими оценками. Они подсчитали, что металлической сферы из урана-235 радиусом в несколько сантиметров может быть достаточно. Это количество соответствовало примерно… урана-235. Эти результаты привели к созданию меморандума Фриша — Пейерлса, который стал первым шагом в разработке ядерной программы в Великобритании. Это ознаменовало начало агрессивного подхода к обогащению урана и созданию атомной бомбы. Они приступили к изучению процессов, позволяющих успешно разделять изотопы урана. Олифант представил свои выводы Тизарду, который занимал должность председателя Комитета по научному обзору воздушной войны (CSSAW). Тот, в свою очередь, передал их Томсону, которому CSSAW делегировал ответственность за исследования урана. После обсуждения между Кокрофтом, Олифантом и Томсоном CSSAW создал Комитет MAUD для дальнейшего изучения этого вопроса.

In Britain, a number of scientists considered whether an atomic bomb was practical. At the University of Liverpool, Chadwick and the Polish refugee scientist Joseph Rotblat tackled the problem, but their calculations were inconclusive. At Cambridge, Nobel Prize in Physics laureates George Paget Thomson and William Lawrence Bragg wanted the government to take urgent action to acquire uranium ore. The main source of this was the Belgian Congo, and they were worried that it could fall into German hands. Unsure as to how to go about this, they spoke to Sir William Spens, the master of Corpus Christi College, Cambridge. In April 1939, he approached Sir Kenneth Pickthorn, the local Member of Parliament, who took their concerns to the Secretary of the Committee for Imperial Defence, Major General Hastings Ismay. Ismay in turn asked Sir Henry Tizard for an opinion. Like many scientists, Tizard was sceptical of the likelihood of an atomic bomb being developed, reckoning the odds of success at 100,000 to 1. Even at such long odds, the danger was sufficiently great to be taken seriously. Lord Chartfield, Minister for Coordination of Defence, checked with the Treasury and Foreign Office, and found that the Belgian Congo uranium was owned by the Union Minière du Haut Katanga company, whose British vice president, Lord Stonehaven, arranged a meeting with the president of the company, Edgar Sengier. Since Union Minière management were friendly towards Britain, it was not considered worthwhile to acquire the uranium immediately, but Tizard's Committee on the Scientific Survey of Air Defence was directed to continue the research into the feasibility of atomic bombs. Thomson, at Imperial College London, and Mark Oliphant, an Australian physicist at the University of Birmingham, were each tasked with carrying out a series of experiments on uranium. By February 1940, Thomson's team had failed to create a chain reaction in natural uranium, and he had decided it was not worth pursuing. At Birmingham, Oliphant's team had reached a different conclusion. Oliphant had delegated the task to two German refugee scientists, Rudolf Peierls and Otto Frisch, who could not work on Oliphant's radar project because they were enemy aliens and therefore lacked the necessary security clearance. Francis Perrin had calculated the critical mass of uranium to be about He reckoned that if a neutron reflector were placed around it, this might be reduced to Peierls attempted to simplify the problem by using the fast neutrons produced by fission, thus omitting consideration of moderator. He too calculated the critical mass of a sphere of uranium in a theoretical paper written in 1939 to be "of the order of tons". Peierls knew the importance of the size of the critical mass that would allow a chain reaction to take place and its practical significance. In the interior of a critical mass sphere, neutrons are spontaneously produced by the fissionable material. A very small portion of these neutrons are colliding with other nuclei, while a larger portion of the neutrons are escaping through the surface of the sphere. Peierls calculated the equilibrium of the system, where the number of neutrons being produced equalled the number escaping. Niels Bohr had theorised that the rare uranium 235 isotope, which makes up only about 0.7% of natural uranium, was primarily responsible for fission with fast neutrons, although this was not yet universally accepted. Frisch and Peierls were thus able to revise their initial estimate of critical mass needed for nuclear fission in uranium to be substantially less than previously assumed. They estimated a metallic sphere of uranium 235 with a radius of could suffice. This amount represented approximately of uranium 235. These results led to the Frisch–Peierls memorandum, which was the initial step in the development of the nuclear arms programme in Britain. This marked the beginning of an aggressive approach towards uranium enrichment and the development of an atomic bomb. They now began to investigate processes by which they could successfully separate the uranium isotope. Oliphant took their findings to Tizard in his capacity as the chairman of the Committee for the Scientific Survey of Air Warfare (CSSAW). He in turn passed them to Thomson, to whom the CSSAW had delegated responsibility for uranium research. After discussions between Cockcroft, Oliphant and Thomson, CSSAW created the MAUD Committee to investigate further.

Комитет МАУД

Комитет МАУД был основан в июне 1940 года. Изначально комитет входил в состав Комитета по научному обзору противовоздушной обороны, но позднее получил независимость от Министерства авиационной промышленности. Первоначально комитет был назван в честь своего председателя, Томсона, но вскоре это название было заменено на более скромное – Комитет МАУД. Название МАУД возникло необычным образом. Вскоре после вторжения Германии в Данию Бор отправил телеграмму Фришу. Телеграмма заканчивалась странной фразой: "Передайте Коккрофту и Мод Рэй Кент". Поначалу это сочли шифром, относящимся к радию или другой важной информации, связанной с атомным оружием, скрытой в анаграмме. Одно из предложений заключалось в замене буквы y на i, что давало "radium taken" (взятый радий). Когда Бор вернулся в Англию в 1943 году, выяснилось, что сообщение было адресовано экономке Бора, Мод Рэй, и Коккрофту. Мод Рэй была родом из Кента. Таким образом, комитет был назван Комитетом МАУД, при этом заглавные буквы обозначали кодовое имя, а не аббревиатуру. Заседания обычно проводились в офисах Королевского общества в Лондоне. Помимо Томсона, в состав комитета первоначально входили Чедвик, Коккрофт, Олифант и Филип Мун, Патрик Блэкетт, Чарльз Эллис и Норман Хоуорт. Четыре университета предоставили площадки для проведения экспериментов. Лаборатория в Бирмингемском университете отвечала за всю теоретическую работу, например, определение необходимого размера критической массы для взрыва. Ею руководил Пейерлс при помощи своего коллеги, немецкого ученого-беженца Клауса Фукса. Лаборатории Ливерпульского и Оксфордского университетов экспериментировали с различными методами разделения изотопов. Группа Чедвика в Ливерпуле занималась термической диффузией, основанной на принципе, согласно которому различные изотопы урана диффундируют с разной скоростью из-за теоремы об равнораспределении энергии. Группа Франца Симона в Оксфорде исследовала газовую диффузию изотопов. Этот метод основан на принципе, согласно которому при разных давлениях уран-235 диффундирует через барьер быстрее, чем уран-238. В конечном итоге наиболее перспективным методом разделения оказалась газовая диффузия. Группа Эгона Бретшера и Нормана Фезера в Кембридже исследовала возможность использования другого элемента, ныне известного как плутоний, в качестве взрывчатого вещества. Благодаря французским ученым Оксфорд также получил единственный в мире запас тяжелой воды, что помогло им разработать теорию использования урана для получения энергии. Результаты исследований комитета МАУД были собраны в двух докладах, обычно известных как доклады МАУД, в июле 1941 года. В первом докладе "Использование урана для бомбы" обсуждалась возможность создания сверхмощной бомбы из урана, что теперь считалось возможным. Второй доклад, "Использование урана в качестве источника энергии", рассматривал идею использования урана в качестве источника энергии, а не только в качестве взрывчатого вещества. Комитет МАУД и его доклады способствовали созданию британской ядерной программы, проекта Tube Alloys. Это не только помогло начать ядерный проект в Великобритании, но и дало толчок американскому проекту. Без помощи комитета МАУД американская программа, Манхэттенский проект, началась бы на несколько месяцев позже. Вместо этого они смогли начать думать о том, как создать бомбу, а не о том, возможно ли это вообще. Историк Маргарет Гоуинг отметила, что "события, которые изменяют временную шкалу всего на несколько месяцев, тем не менее могут изменить ход истории". Доклады МАУД были рассмотрены группой оборонных служб Научного консультативного комитета. Председателем был лорд Хэнки, а в состав также входили сэр Эдвард Апплтон, сэр Генри Дейл, Альфред Эгертон, Арчибальд Хилл и Эдвард Меланби. В сентябре 1941 года комиссия провела семь заседаний и представила свой доклад лорду-президенту Совета, сэру Джону Андерсону. В этот момент возник опасение, что немецкие ученые пытаются обеспечить свою страну атомной бомбой, и поэтому Великобритании необходимо завершить свою разработку первой. В докладе в конечном итоге говорилось, что если существует хоть малейшая вероятность того, что разработка бомбы приведет к созданию оружия такой мощности, то необходимо приложить все усилия, чтобы Великобритания не отстала. Рекомендовалось построить пилотный завод по разделению в Великобритании, а производственный объект – в Канаде. Группа оборонных служб представила свой доклад 24 сентября 1941 года, но к этому времени окончательное решение уже было принято. Лорд Червелл обратился с этим вопросом к премьер-министру Уинстону Черчиллю, который 30 августа 1941 года стал первым национальным лидером, одобрившим программу разработки ядерного оружия. Комитет начальников штабов поддержал это решение.

The MAUD Committee was founded in June 1940. The committee was originally a part of the Committee for the Scientific Survey of Air Defence, but later gained independence with the Ministry of Aircraft Production. The committee was initially named after its chairman, Thomson, but quickly exchanged this for a more unassuming name, the MAUD Committee. The name MAUD came to be in an unusual way. Shortly after Germany invaded Denmark, Bohr had sent a telegram to Frisch. The telegram ended with a strange line: "Tell Cockcroft and Maud Ray Kent". At first it was thought to be code regarding radium or other vital atomic weapons related information, hidden in an anagram. One suggestion was to replace the y with an i, producing "radium taken". When Bohr returned to England in 1943, it was discovered that the message was addressed to Bohr's housekeeper Maud Ray and Cockcroft. Maud Ray was from Kent. Thus the committee was named The MAUD Committee, the capitalisation representing a codename and not an acronym. Meetings were normally held in the offices of the Royal Society in London. In addition to Thomson, its original members were Chadwick, Cockcroft, Oliphant and Philip Moon, Patrick Blackett, Charles Ellis and Norman Haworth. Four universities provided the locations where the experiments were taking place. The laboratory at the University of Birmingham was responsible for all the theoretical work, such as what size of critical mass was needed for an explosion. It was run by Peierls, with the help of fellow German refugee scientist Klaus Fuchs. The laboratories at the University of Liverpool and the University of Oxford experimented with different types of isotope separation. Chadwick's group at Liverpool dealt with thermal diffusion, which worked based on the principle that different isotopes of uranium diffuse at different speeds because of the equipartition theorem. Franz Simon's group at Oxford investigated the gaseous diffusion of isotopes. This method works on the principle that at differing pressures uranium 235 would diffuse through a barrier faster than uranium 238. Eventually, the most promising method of separation was found to be gaseous diffusion. Egon Bretscher and Norman Feather's group at Cambridge investigated whether another element, now called plutonium, could be used as an explosive compound. Because of the French scientists, Oxford also obtained the world's only supply of heavy water, which helped them theorise how uranium could be used for power. The research from the MAUD committee was compiled in two reports, commonly known as the MAUD reports in July 1941. The first report, "Use of Uranium for a Bomb", discussed the feasibility of creating a super bomb from uranium, which they now thought to be possible. The second, "Use of Uranium as a Source of Power" discussed the idea of using uranium as a source of power, not just a bomb. The MAUD Committee and report helped bring about the British nuclear programme, the Tube Alloys Project. Not only did it help start a nuclear project in Britain, it helped jump start the American project. Without the help of the MAUD Committee the American programme, the Manhattan Project, would have started months behind. Instead they were able to begin thinking about how to create a bomb, not whether it was possible. Historian Margaret Gowing noted that "events that change a time scale by only a few months can nevertheless change history." The MAUD reports were reviewed by the Defence Services Panel of the Scientific Advisory Committee. This was chaired by Lord Hankey, with its other members being Sir Edward Appleton, Sir Henry Dale, Alfred Egerton, Archibald Hill and Edward Mellanby. The panel held seven meetings in September 1941, and submitted its report to the Lord President of the Council, Sir John Anderson. At this point, it was feared that German scientists were attempting to provide their country with an atomic bomb, and thus Britain needed to finish theirs first. The report ultimately stated that if there were even a sliver of a chance that the bomb effort could produce a weapon with such power, then every effort should be made to make sure Britain did not fall behind. It recommended that while a pilot separation plant be built in Britain, the production facility should be built in Canada. The Defence Services Panel submitted its report on 24 September 1941, but by this time the final decision had already been taken. Lord Cherwell had taken the matter to the Prime Minister, Winston Churchill, who became the first national leader to approve a nuclear weapons programme on 30 August 1941. The Chiefs of Staff Committee supported the decision.

Организация

Дирекция Tube Alloys была создана в рамках Департамента научных и промышленных исследований Апплетона, и Уоллес Экерс, директор по исследованиям компании Imperial Chemical Industries (ICI), был назначен ее руководителем. Название Tube Alloys придумали Андерсон и Экерс. Оно было намеренно выбрано бессмысленным, "чтобы создать видимость правдоподобия". Для надзора за его работой был создан консультативный комитет, известный как Консультативный совет по Tube Alloys, председателем которого был Андерсон, а в состав входили лорд Хэнки, лорд Червелл, сэр Эдвард Эпплтон и сэр Генри Дэйл. Этот комитет занимался вопросами политики. Для решения технических вопросов был создан Технический комитет под председательством Акерса, в который вошли Чедвик, Саймон, Халбан, Пейерлс и старший сотрудник ICI Роланд Эдгар Слейд, а секретарем стал Майкл Перрин. Позже к ним присоединились Чарльз Гальтон Дарвин, Коккрофт, Олифант и Фезер.

Изотопная сепарация

Самая большая проблема, стоявшая перед комитетом MAUD, заключалась в поиске способа отделения 0,7% урана-235 от 99,3% урана-238. Это было сложно, поскольку оба типа урана химически идентичны. Разделение (обогащение урана) должно было быть осуществлено в крупном масштабе. В Кембридже Эрик Ридеал и его команда изучали возможность использования газовой центрифуги. Фриш выбрал газовую тепловую диффузию с использованием труб Клюзиуса, поскольку это казалось самым простым методом. Расчеты Фриша показали, что для получения необходимого объема разделения потребуется 100 000 труб Клюзиуса. Пейерлс обратился к Францу Саймону, который предпочел найти метод, более подходящий для массового производства. Когда Мун представил комитету MAUD предложение о выборе газовой тепловой диффузии в качестве основного метода, согласия на его реализацию достигнуто не было. Комитет консультировался с Пейерлсом и Саймоном относительно метода разделения и пришел к выводу, что "обычная" газовая диффузия является наиболее перспективным вариантом. Этот метод основан на законе Грэма, согласно которому газы диффундируют через пористые материалы со скоростью, определяемой их молекулярной массой. Фрэнсис Уильям Астон применил этот метод в 1913 году, разделив два изотопа неона путем многократной диффузии образца через трубную глину. Однако толстые материалы, такие как трубная глина, оказались слишком медленными для эффективного применения в промышленных масштабах. Саймон предложил использовать металлическую фольгу с миллионами микроскопических отверстий, что позволило бы ускорить процесс разделения. Он оценил, что строительство завода, способного отделять уран-235 от природного урана в день, обойдется примерно в 5 000 000 фунтов стерлингов, а его эксплуатация – в 1 500 000 фунтов стерлингов в год, при этом потребуется 2 000 000 фунтов стерлингов на уран и другое сырье. Комитет MAUD осознал, что создание атомной бомбы не просто возможно, но и неизбежно. В 1941 году Фриш переехал в Лондон для работы с Чедвиком и его циклотроном. Там он построил трубку Клюзиуса для изучения свойств гексафторида урана. Фриш и Чедвик обнаружили, что это один из газов, для которого метод Клюзиуса неприменим. Однако это был лишь незначительный откат, поскольку Саймон уже работал над разработкой альтернативного метода разделения с помощью обычной газовой диффузии. Химические проблемы производства газообразных соединений урана и чистого металлического урана изучались в Бирмингемском университете и компании ICI. Майкл Клэпхем, в то время работавший над технологией печати на заводе Kynoch Works в Астоне (Бирмингем), провел первые эксперименты с процессами производства урана. Филип Бакстер из ICI, имевший опыт работы с фтористыми соединениями, в 1940 году изготовил для Чедвика первую небольшую партию газообразного гексафторида урана. В декабре 1940 года ICI получила официальный контракт на 5000 фунтов стерлингов на изготовление этого жизненно важного материала для дальнейших работ. Прототип оборудования для газовой диффузии был изготовлен компанией Metropolitan Vickers (MetroVick) в Траффорд-парке (Манчестер) стоимостью 150 000 фунтов стерлингов за четыре установки. Они были установлены на заводе М. С., расположенном в долине недалеко от Ридмуйна (Уэльс); аббревиатура М. С. расшифровывалась как Министерство снабжения. Здание, использовавшееся для испытаний, было известно как P6, и там было установлено испытательное оборудование. Эти установки были протестированы командой из около семидесяти человек под руководством Пейерлса и Фукса. Результаты экспериментов привели к строительству завода по газовой диффузии в Капенхерсте (Чешир). Пилотные установки ICI по производству чистого урана и гексафторида урана в сутки начали работу в Виднесе в середине 1943 года.

The biggest problem faced by the MAUD Committee was to find a way to separate the 0.7% of uranium 235 from the 99.3% of uranium 238. This is difficult because the two types of uranium are chemically identical. Separation (uranium enrichment) would have to be achieved at a large scale. At Cambridge, Eric Rideal and his team investigated using a gas centrifuge. Frisch chose to perform gaseous thermal diffusion using Clusius tubes because it seemed the simplest method. Frisch's calculations showed there would need to be 100,000 Clusius tubes to extract the desired separation amount. Peierls turned to Franz Simon, who preferred to find a method more suitable for mass production. When Moon examined the suggestion that gaseous thermal diffusion be the method of choice to the MAUD committee, there was no agreement to move forward with it. The committee consulted with Peierls and Simon over the separation method and concluded that "ordinary" gaseous diffusion was the best method to pursue. This relies on Graham's Law, the fact that the gases diffuse through porous materials at rates determined by their molecular weight. Francis William Aston applied this method in 1913 when he separated two isotopes of neon by diffusing a sample thousands of times through a pipe clay. Thick materials like pipe clay proved too slow to be efficient on an industry scale. Simon proposed using a metal foil punctured with millions of microscopic holes would allow the separation process to move faster. He estimated that a plant that separated of uranium 235 from natural uranium per day would cost about £5,000,000 to build, and £1,500,000 per year to run, in which time it would consume £2,000,000 of uranium and other raw materials. The MAUD Committee realised an atomic bomb was not just feasible, but inevitable. In 1941, Frisch moved to London to work with Chadwick and his cyclotron. Frisch built a Clusius tube there to study the properties of uranium hexafluoride. Frisch and Chadwick discovered it is one of the gases for which the Clusius method will not work. This was only a minor setback because Simon was already in progress of establishing the alternative method of separation through ordinary gaseous diffusion. The chemical problems of producing gaseous compounds of uranium and pure uranium metal were studied at the University of Birmingham and by ICI. Michael Clapham, who at the time was working on print technology at the Kynoch Works in Aston in Birmingham, carried out early experiments with uranium production processes. Philip Baxter from ICI, where he had experience working with fluorine compounds, made the first small batch of gaseous uranium hexafluoride for Chadwick in 1940. ICI received a formal £5,000 contract in December 1940 to make of this vital material for the future work. The prototype gaseous diffusion equipment itself was manufactured by Metropolitan Vickers (MetroVick) at Trafford Park, Manchester, at a cost of £150,000 for four units. They were installed at the M. S. Factory located in a valley near Rhydymwyn, in Wales; M. S. stood for the Ministry of Supply. The building used was known as P6 and test equipment was installed. These units were tested by a team of about seventy under the guidance of Peierls and Fuchs. The results of the experiments led to the building of the gaseous diffusion factory at Capenhurst, Cheshire. ICI pilot plants for producing of pure uranium metal and of uranium hexafluoride per day commenced operation in Widnes in mid 1943.

Плутоний

Прорыв в разработке плутония был достигнут Бретшером и Норманом Фезером в Кавендишской лаборатории. Они поняли, что медленный нейтронный реактор, работающий на уране, теоретически будет производить значительное количество плутония-239 как побочный продукт. Это связано с тем, что уран-238 поглощает медленные нейтроны и образует новый, недолговечный изотоп – уран-239. Ядро нового изотопа быстро испускает электрон посредством бета-распада, образуя новый элемент с атомной массой 239 и атомным номером 93. Ядро этого элемента также испускает электрон и превращается в новый элемент с атомным номером 94 и гораздо большим периодом полураспада. Бретшер и Фезер теоретически показали, что элемент 94 будет делиться как медленными, так и быстрыми нейтронами, с дополнительным преимуществом – химическим отличием от урана. Это новое открытие было также подтверждено в независимой работе Эдвина М. Макмиллана и Филипа Абельсона в Радиационной лаборатории Беркли в 1940 году. Николас Кеммер из Кембриджской группы предложил названия нептуний для нового элемента 93 и плутоний для 94, по аналогии с внешними планетами Нептуном и Плутоном, расположенными за Ураном (уран является элементом 92). Американцы, к счастью, предложили те же самые названия. Производство и идентификация первого образца плутония в 1941 году обычно приписываются Гленну Сиборгу, который использовал циклотрон, а не реактор в Калифорнийском университете. В 1941 году ни одна из команд не знала о существовании другой. Чедвик выразил обеспокоенность по поводу необходимости получения плутония такой высокой чистоты для создания работоспособной бомбы. Он также подозревал, что пушечный метод детонации плутониевой бомбы приведет к преждевременным взрывам из-за примесей. После встречи Чедвика с Робертом Оппенгеймером в Лос-Аламосской лаборатории в 1943 году он узнал о предложенной конструкции бомбы, которую они называли имплозией. Субкритическая масса плутония должна была быть окружена взрывчатыми веществами, предназначенными для одновременной детонации. Это должно было привести к сжатию плутониевого ядра и его переходу в сверхкритическое состояние. Ядро должно было быть окружено обедненным ураном-отражателем, который отражал бы нейтроны обратно в реакцию и способствовал бы взрыву, расщепляясь самому. Эта конструкция решила проблемы Чедвика, связанные с чистотой, поскольку она не требовала уровня чистоты, необходимого для оружия пушечного типа. Самой большой проблемой этого метода было создание взрывных линз. Чедвик взял эту информацию с собой и описал метод Олифанту, который затем привез ее в Англию.

The breakthrough with plutonium was by Bretscher and Norman Feather at the Cavendish Laboratory. They realised that a slow neutron reactor fuelled with uranium would theoretically produce substantial amounts of plutonium 239 as a by product. This is because uranium 238 absorbs slow neutrons and forms a short lived new isotope, uranium 239. The new isotope's nucleus rapidly emits an electron through beta decay producing a new element with an atomic mass of 239 and an atomic number of 93. This element's nucleus also emits an electron and becomes a new element with an atomic number 94 and a much greater half life. Bretscher and Feather showed theoretically feasible grounds that element 94 would be fissilereadily split by both slow and fast neutrons with the added advantage of being chemically different from uranium. This new development was also confirmed in independent work by Edwin M. McMillan and Philip Abelson at Berkeley Radiation Laboratory also in 1940. Nicholas Kemmer of the Cambridge team proposed the names neptunium for the new element 93 and plutonium for 94 by analogy with the outer planets Neptune and Pluto beyond Uranus (uranium being element 92). The Americans fortuitously suggested the same names. The production and identification of the first sample of plutonium in 1941 is generally credited to Glenn Seaborg, using a cyclotron rather than a reactor at the University of California. In 1941, neither team knew of the existence of the other. Chadwick voiced concerns about the need for such pure plutonium to make a feasible bomb. He also suspected the gun method of detonation for a plutonium bomb would lead to premature detonations due to impurities. After Chadwick met Robert Oppenheimer at the Los Alamos Laboratory in 1943, he learned of a proposed bomb design which they were calling an implosion. The sub critical mass of plutonium was supposed to be surrounded by explosives arranged to detonate simultaneously. This would cause the plutonium core to be compressed and become supercritical. The core would be surrounded by a depleted uranium tamper which would reflect the neutrons back into the reaction, and contribute to the explosion by fissioning itself. This design solved Chadwick's worries about purity because it did not require the level needed for the gun type fission weapon. The biggest problem with this method was creating the explosive lenses. Chadwick took this information with him and described the method to Oliphant who then took it with him to England.

Монреальская лаборатория

Группа Халбана по тяжелой воде из Франции продолжила исследования медленных нейтронов в Кембриджском университете, но проект получил низкий приоритет, поскольку не считался важным для создания бомбы. Он внезапно приобрел военное значение, когда стало ясно, что он открывает путь к производству плутония. Британское правительство хотело перевести кембриджскую команду в Северную Америку, ближе к необходимым ресурсам и месту проведения американских исследований. Однако сэр Джон Андерсон настаивал на сохранении британской командой своей идентичности и опасался, что, поскольку американцы разрабатывали проекты ядерных реакторов с использованием ядерного графита вместо тяжелой воды в качестве замедлителя нейтронов, британская команда может не получить справедливой доли ресурсов. У американцев также были свои опасения, особенно в отношении безопасности, так как из шести старших ученых в группе только один был британцем. Их беспокоили и патентные права: французская команда могла попытаться запатентовать ядерные технологии, основанные на довоенных разработках. В качестве компромисса Томсон предложил перевести команду в Канаду. Канадское правительство было проинформировано, и Джек Маккензи, президент Национального исследовательского совета Канады, немедленно приветствовал и поддержал это предложение. Расходы и зарплаты должны были быть разделены между британским и канадским правительствами, при этом британская доля финансировалась за счет миллиардного военного подарка от Канады. Первые восемь сотрудников прибыли в Монреаль в конце 1942 года и заняли дом, принадлежащий Университету Макгилла. Три месяца спустя они переехали в новое здание Монреальского университета. Лаборатория быстро разрослась до более чем 300 сотрудников, около половины из которых были канадцами, набранными Джорджем Лоуренсом. Была сформирована подгруппа теоретиков под руководством чехословацкого физика Георгия Плачека. Плачек проявил себя как очень способный руководитель группы и считался единственным сотрудником, обладающим высочайшим научным статусом и тесными личными связями со многими ключевыми физиками, участвующими в Манхэттенском проекте. Фридрих Панет стал главой химического отдела, а Пьер Оже – отдела экспериментальной физики. Фон Халбан был директором лаборатории, но оказался неудачным выбором, поскольку был неэффективным администратором и плохо взаимодействовал с Национальным исследовательским советом Канады. Американцы считали его фактором риска для безопасности и возражали против французских атомных патентов, заявленных Парижской группой (в сотрудничестве с ICI). Он полагал, что чем дольше Соединенные Штаты и Великобритания будут скрывать свои ядерные достижения, тем сильнее будет чувствовать угрозу Советский Союз и тем больше будет стремиться к созданию собственной атомной бомбы. С помощью судьи Верховного суда США Феликса Франкфуртера Бор 26 августа 1944 года встретился с президентом Соединенных Штатов Франклином Д. Рузвельтом, который первоначально сочувствовал его идеям о контроле над ядерным оружием. Однако Черчилль категорически возражал против информирования Советского Союза об этих работах. На Второй Квебекской конференции в сентябре 1944 года Рузвельт поддержал Черчилля, решив, что в интересах нации сохранить проект атомной бомбы в секрете. Более того, они пришли к выводу, что Бор потенциально опасен и необходимо принять меры безопасности, чтобы предотвратить утечку информации в остальной мир, особенно в Россию.

Halban's heavy water team from France continued its slow neutron research at Cambridge University; but the project was given a low priority since it was not considered relevant to bomb making. It suddenly acquired military significance when it was realised that it provided the route to plutonium. The British Government wanted the Cambridge team to be relocated to North America, in proximity to the raw materials it required, and where the American research was being done. But Sir John Anderson wanted the British team to retain its own identity, and was concerned that since the Americans were working on nuclear reactor designs using nuclear graphite instead of heavy water as a neutron moderator, that team might not receive a fair share of resources. The Americans had their own concerns, particularly about security, since only one of the six senior scientists in the group was British. They also had concerns about patent rights; that the French team would attempt to patent nuclear technology based on the pre war work. As a compromise, Thomson suggested relocating the team to Canada. The Canadian government was approached, and Jack Mackenzie, the president of the National Research Council of Canada, immediately welcomed and supported the proposal. The costs and salaries would be divided between the British and Canadian governments, but the British share would come from a billion dollar war gift from Canada. The first eight staff arrived in Montreal at the end of 1942, and occupied a house belonging to McGill University. Three months later they moved into a area in a new building at the University of Montreal. The laboratory grew quickly to over 300 staff; about half were Canadians recruited by George Laurence. A subgroup of theoreticians was recruited and headed by a Czechoslovak physicist, George Placzek. Placzek proved to be a very capable group leader, and was generally regarded as the only member of the staff with the stature of the highest scientific rank and with close personal contacts with many key physicists involved in the Manhattan project. Friedrich Paneth became head of the chemistry division, and Pierre Auger of the experimental physics division. Von Halban was the director of the laboratory, but he proved to be an unfortunate choice as he was a poor administrator, and did not work well with the National Research Council of Canada. The Americans saw him as a security risk, and objected to the French atomic patents claimed by the Paris Group (in association with ICI). He reasoned that the longer the United States and Britain hid their nuclear advances, the more threatened the Russians would feel and the more inclined to speed up their effort to produce an atomic bomb of their own. With the help of U. S. Supreme Court justice Felix Frankfurter, Bohr met on 26 August 1944 with the President of the United States, Franklin D. Roosevelt, who was initially sympathetic to his ideas about controlling nuclear weapons. But Churchill was adamantly opposed to informing the Soviet Union of such work. At the Second Quebec Conference in September 1944, Roosevelt sided with Churchill, deciding it would be in the nation's best interest to keep the atomic bomb project a secret. Moreover, they decided Bohr was potentially dangerous and that security measures must be taken in order to prevent him from leaking information to the rest of the world, Russia in particular.

Миссия Тизарда

В августе 1940 года британская миссия во главе с Тизардом, в состав которой входил Коккрофт, была отправлена в Америку для налаживания отношений и содействия развитию исследований в области военной техники совместно с американскими специалистами. Были переданы несколько военных технологий, включая достижения в области радиолокации, борьбы с подводными лодками, авиастроения и взрывчатых веществ. Американская программа радиолокации, в частности, получила новый импульс для разработки микроволнового радара и радиовзрывателей. Это побудило американцев создать Лабораторию радиации Массачусетского технологического института (МТИ), которая впоследствии послужила образцом для Лос-Аламосской лаборатории. Миссия уделила немного времени проблеме ядерного деления, проведя лишь две встречи, посвященные в основном обогащению урана. В частности, Коккрофт не доложил о результатах исследований Пирлса и Фриша. Тем не менее, это имело важные последствия. Был сломлен барьер и создан канал для обмена технической информацией между двумя странами. Более того, представление о важной роли гражданских ученых в разработке военной техники укрепилось по обе стороны Атлантического океана.

Визит Олифанта в США

В докладах Комитета MAUD настоятельно рекомендовалось продолжать сотрудничество с Соединенными Штатами в исследованиях ядерного деления. Чарльз К. Лорицен, физик из Калифорнийского технологического института, работавший в Национальном комитете по исследованиям в области обороны (NDRC), в то время находился в Лондоне и был приглашен присутствовать на заседании Комитета MAUD. Комитет настаивал на ускоренной разработке ядерного оружия с использованием газодиффузионного метода разделения изотопов. Вернувшись в Соединенные Штаты, он смог проинформировать Ванневара Буша, директора Управления научных исследований и разработок (OSRD), о деталях, обсуждавшихся на заседании. В августе 1941 года Марк Олифант, директор физического факультета Бирмингемского университета и один из первых членов Комитета MAUD, был направлен в США для оказания помощи NDRC в разработке радиолокационных технологий. Во время визита он встретился с Уильямом Д. Кулиджем. Кулидж был потрясен, когда Олифант сообщил ему, что британцы предсказали, что для осуществления цепной реакции, вызванной быстрыми нейтронами, будет достаточно всего десяти килограммов урана-235. Пребывая в Америке, Олифант обнаружил, что председатель секции S 1 OSRD Лайман Бриггс запер отчеты Комитета MAUD, переданные из Великобритании и содержащие первоначальные открытия, и не проинформировал членов комитета S 1 обо всех полученных результатах. Олифант проявил инициативу и самостоятельно просветил американское научное сообщество о недавних прорывных открытиях, которые только что представил Комитет MAUD. Олифант также отправился в Беркли на встречу с Эрнестом Лоуренсом, изобретателем циклотрона. После того, как Олифант поделился с Лоуренсом своим докладом об уране, Лоуренс встретился с председателем NDRC Джеймсом Брайантом Конантом, Джорджем Б. Пегрэмом и Артуром Комптоном, чтобы передать им детали, о которых Олифант сообщил Лоуренсу. Олифант не только связался с Лоуренсом, но и встретился с Конантом и Бушем, чтобы проинформировать их о значительных данных, полученных Комитетом MAUD. Благодаря способности Олифанта информировать американцев, ему удалось убедить Лоуренса, Лоуренс убедил Комптона, а затем Джордж Кистиаковский убедил Конанта продвинуться в разработке ядерного оружия. Эти действия Олифанта привели к тому, что Буш представил этот отчет непосредственно президенту.

The MAUD Committee reports urged the co operation with the United States should be continued in the research of nuclear fission. Charles C. Lauritsen, a Caltech physicist working at the National Defense Research Committee (NDRC), was in London during this time and was invited to sit in on a MAUD meeting. The committee pushed for rapid development of nuclear weapons using gaseous diffusion as their isotope separation device. Once he returned to the United States, he was able to brief Vannevar Bush, the director of the Office of Scientific Research and Development (OSRD), concerning the details discussed during the meeting. In August 1941, Mark Oliphant, the director of the physics department at the University of Birmingham and an original member of the MAUD Committee, was sent to the US to assist the NDRC on radar. During his visit he met with William D. Coolidge. Coolidge was shocked when Oliphant told him the British had predicted that only ten kilograms of uranium 235 would be sufficient to supply a chain reaction effected by fast moving neutrons. While in America, Oliphant discovered that the chairman of the OSRD S 1 Section, Lyman Briggs, had locked away the MAUD reports transferred from Britain entailing the initial discoveries and had not informed the S 1 Committee members of all its findings. Oliphant took the initiative himself to enlighten the scientific community in the U. S. of the recent groundbreaking discoveries the MAUD Committee had just exposed. Oliphant also travelled to Berkeley to meet with Ernest Lawrence, inventor of the cyclotron. After Oliphant informed Lawrence of his report on uranium, Lawrence met with NDRC chairman James Bryant Conant, George B. Pegram, and Arthur Compton to relay the details which Oliphant had directed to Lawrence. Oliphant was not only able to get in touch with Lawrence, he met with Conant and Bush to inform them of the significant data the MAUD had discovered. Oliphant's ability to inform the Americans led to Oliphant convincing Lawrence, Lawrence convincing Compton, and then George Kistiakowsky convincing Conant to move forward with nuclear weapons. These actions from Oliphant resulted in Bush taking this report directly to the president.

Обмен информацией прекращается

Американские усилия быстро нарастали и вскоре превзошли британские, поскольку американские власти неохотно делились подробностями со своими британскими коллегами. Однако отдельные исследования продолжались в обеих странах с некоторым обменом информацией. В начале 1942 года несколько ключевых британских ученых посетили Соединенные Штаты и получили полный доступ ко всем имеющимся данным. Они были поражены тем размахом, который к тому времени приобрел американский проект по созданию атомной бомбы. Обмен информацией и усилия между британцами и американцами продолжались, но страны не объединили свои программы, ведя их раздельно. Более того, в 1941 году британское правительство отклонило и наложило вето на попытки и предложения Буша и Конанта укрепить сотрудничество между Великобританией и Америкой. В июне 1942 года Инженерный корпус армии США принял Манхэттенский проект от OSRD, а Гроувз стал директором проекта. Он усилил меры безопасности, что привело к прекращению потока информации в Британию. Американских чиновников особенно беспокоило, что Экерс и другие сотрудники ICI, участвовавшие в проекте Tube Alloys, пытались использовать американские ядерные научные знания для создания прибыльной послевоенной промышленности. В октябре 1942 года Буш и Конант убедили Рузвельта в том, что Соединенные Штаты должны самостоятельно разрабатывать проект атомной бомбы, несмотря на соглашение о неограниченном научном обмене между США и Великобританией. Это катастрофически сказалось на британских усилиях, поскольку им не хватало рабочей силы, мощностей, оборудования и материалов. Таким образом, проект Tube Alloys начал отставать в гонке с Манхэттенским проектом. 30 июля 1942 года Андерсон посоветовал Черчиллю: «Мы должны признать, что наша пионерская работа – это иссякающий ресурс, и если мы не используем его быстро, нас опередят. Сейчас мы можем внести реальный вклад в «слияние». Вскоре у нас будет мало или совсем ничего». К тому времени, когда Британия это осознала, ситуация ухудшилась; Буш решил, что внешняя помощь для Манхэттенского проекта больше не нужна. Комитет военной политики (MPC) поддержал аргументы Буша и ограничил доступ к секретной информации, которую Британия могла бы использовать для разработки своей программы атомного оружия, даже если это замедлило бы американские усилия. Американцы прекратили делиться информацией о производстве тяжелой воды, методе электромагнитного разделения, физических или химических свойствах плутония, деталях конструкции бомбы или данных о быстрых нейтронных реакциях. Это стало серьезным разочарованием, которое помешало британцам и канадцам, которые сотрудничали в производстве тяжелой воды и по ряду других аспектов исследовательской программы. К 1943 году Британия прекратила отправлять своих ученых в Соединенные Штаты, что замедлило темпы работы там, которые во многом зависели от усилий, возглавляемых британскими учеными. В марте 1943 года Конант обратился в Комитет военной политики, который решил, что помощь Британии будет полезна в некоторых областях проекта. Чедвик, Уильям Пенни, Пейерлс, Олифант и другие британские ученые были настолько важны, что команда по разработке бомбы в Лос-Аламосской лаборатории нуждалась в них, несмотря на риск раскрытия секретов разработки оружия.

The American effort increased rapidly and soon outstripped the British as the American authorities were reluctant to share details with their British counterparts. However, separate research continued in each country with some exchange of information. Several of the key British scientists visited the United States early in 1942 and were given full access to all of the information available. They were astounded at the momentum the American atomic bomb project had then assumed. The British and American exchange of information and efforts continued but the nations did not combine their efforts, leading their programmes separately. Furthermore, in 1941 the British Government rebuffed and vetoed attempts and proposals by Bush and Conant to strengthen cooperation between Great Britain and America. In June 1942, the United States Army Corps of Engineers took over the Manhattan Project from OSRD, and Groves became the project's director. He tightened security, which dried up the flow of information to Britain. American officials were particularly concerned that Akers and other people from ICI involved in the Tube Alloys project were trying to exploit American nuclear scientific knowledge to create a profitable post war industry. In October 1942, Bush and Conant convinced Roosevelt the United States should independently develop the atomic bomb project, despite an agreement of unrestricted scientific interchange between the US and Britain. This disastrously affected British efforts as they lacked manpower, facilities, equipment and materials. Tube Alloys, therefore, fell behind in the race with the Manhattan Project. On 30 July 1942, Anderson advised Churchill: "We must face the fact that [our] pioneering work is a dwindling asset and that, unless we capitalise it quickly, we shall be outstripped. We now have a real contribution to make to a 'merger'. Soon we shall have little or none." By the time Britain realised it, the position had worsened; Bush decided outside help for the Manhattan Project was no longer needed. The Military Policy Committee (MPC) supported Bush's arguments and restricted access to the classified information which Britain could utilise to develop its atomic weapons programme, even if it slowed down the American efforts. The Americans stopped sharing any information on heavy water production, the method of electromagnetic separation, the physical or chemical properties of plutonium, the details of bomb design, or the facts about fast neutron reactions. This was a major disappointment that hindered the British and the Canadians, who were collaborating on heavy water production and several other aspects of the research programme. By 1943 Britain had stopped sending its scientists to the United States, which slowed down the pace of work there, which had relied on efforts led by British scientists. In March 1943 Conant approached the Military Policy Committee, which decided that Britain's help would benefit some areas of the project. Chadwick, William Penney, Peierls, Oliphant and other British scientists were important enough that the bomb design team at the Los Alamos Laboratory needed them, despite the risk of revealing weapon design secrets.

Советские шпионы в проекте Tube Alloys

Советский Союз получил сведения о британских исследованиях от своих атомных шпионов Клауса Фукса, Энгельберта Брода, Мелиты Норвуд и Джона Кернкросса, члена печально известной "Кембриджской пятёрки". Алан Нанн Мэй был завербован позднее в Канаде. Отчёт Лаврентия Берии Сталину от марта 1942 года содержал доклады МАУД и другие британские документы, переданные Кернкроссом. Фукс начал передавать Советскому Союзу информацию о возможном создании британской атомной бомбы, когда присоединился к проекту Tube Alloys, однако его вклад в советский шпионаж был более значительным во время проекта "Манхэттен". Фукс смог связаться с лидером КПГ в Лондоне Юргеном Кучинским, который познакомил его с Симоном Давидовичем Кремером, секретарём военного атташе в посольстве Советского Союза, работавшим в ГРУ (Русское: Главное Разведывательное Управление) – управлении внешней военной разведки Красной Армии. После трёх встреч Фукса обеспечили курьером, чтобы ему не приходилось придумывать предлоги для поездок в Лондон. Этим курьером была Урсула Кучинская, сестра Юргена Кучинского. Она также являлась немецким коммунистом, майором советской военной разведки и опытным агентом, работавшим в шпионской сети Ричарда Сорге на Дальнем Востоке.

Послевоенный

С окончанием войны особые отношения между Великобританией и Соединенными Штатами «стали гораздо менее особыми». Рузвельт умер 12 апреля 1945 года, и Гайд-паркское соглашение не имело обязательной силы для последующих администраций. Фактически, оригинал документа был утерян: когда Уилсон поднял этот вопрос на заседании Объединенного политкомитета в июне, американскую копию не удалось найти. Британцы прислали Стимсону фотокопию 18 июля 1945 года. Даже тогда Гроувз сомневался в подлинности документа, пока американская копия не была обнаружена спустя годы в бумагах вице-адмирала Уилсона Брауна-младшего, военно-морского адъютанта Рузвельта, предположительно ошибочно классифицированная кем-то, кто не знал, что такое «Tube Alloys», – кто-то полагал, что это связано с военно-морской артиллерией. Британское правительство рассчитывало, что Америка поделится ядерными технологиями, которые британцы считали совместным открытием. 9 ноября 1945 года Маккензи Кинг и премьер-министр Клемент Эттли отправились в Вашингтон, чтобы обсудить с президентом Гарри Трумэном будущее сотрудничество в области ядерного оружия и ядерной энергетики. Три лидера договорились о всестороннем и эффективном сотрудничестве в области атомной энергии, однако надежды Великобритании на полное возобновление сотрудничества в области ядерного оружия не оправдались. Американцы вскоре дали понять, что это сотрудничество ограничится фундаментальными научными исследованиями. Принятие Закона об атомной энергии 1946 года (Закон Мак-Магона) в августе 1946 года продемонстрировало, что Великобритании больше не будет предоставлен доступ к атомным исследованиям Соединенных Штатов. Это отчасти было связано с арестом Алана Нанна Мэя по обвинению в шпионаже в феврале 1946 года. 8 января 1947 года Эттли сформировал секретный кабинетный комитет Gen 163, состоявший из шести министров кабинета, который решил, что Великобритании необходима атомная бомба для поддержания ее позиций в мировой политике. По словам министра иностранных дел Эрнеста Бевина: «Это никуда не годится, она нам нужна. Я не возражаю лично, но я не хочу, чтобы какой-либо другой министр иностранных дел этой страны разговаривал с госсекретарем Соединенных Штатов так, как я разговаривал с мистером Бернсом. Мы должны иметь эту штуку здесь, чего бы это ни стоило. Мы должны водрузить кровавый Юнион Джек на вершину!» Маршал Королевских ВВС лорд Портал был назначен руководителем проекта, получившего кодовое название «Высокоскоростные взрывчатые вещества». Научно-исследовательский институт атомной энергии (AERE) возле Харвелла, Оксфордшир, был создан Кокрофтом в 1946 году как основной центр военных и гражданских исследований и разработок в области атомной энергии. Пенни возглавил разработку бомбы в качестве главного суперинтенданта по исследованиям вооружений (CSAR, произносится «Цезарь»), ответственного за отдел исследований вооружений Министерства снабжения (ARD) в Форт-Халстеде, Кент, и Королевский арсенал в Вулвиче. В апреле 1950 года заброшенный аэродром времен Второй мировой войны, RAF Aldermaston в Беркшире, был выбран в качестве постоянного места расположения того, что стало Научно-исследовательским институтом атомного оружия (AWRE). Пенни собрал команду для начала работы, в первую очередь подготовив отчет, описывающий характеристики, науку и принцип действия американского ядерного оружия имплозионного типа «Толстяк». Он разбил задачи разработки, необходимые для его воспроизведения, выявив нерешенные вопросы, требующие дальнейших исследований в области ядерного оружия. 3 октября 1952 года под кодовым названием «Операция „Ураган“» первое британское ядерное устройство было успешно взорвано на островах Монте-Белло у западного побережья Австралии. «Спутниковый кризис» и разработка британской водородной бомбы привели к внесению изменений в Закон об атомной энергии в 1958 году и к возобновлению ядерных особых отношений между Америкой и Великобританией в соответствии с Соглашением о взаимной обороне США и Великобритании 1958 года.

With the end of the war the Special Relationship between Britain and the United States "became very much less special". Roosevelt died on 12 April 1945, and the Hyde Park Agreement was not binding on subsequent administrations. In fact, it was physically lost: when Wilson raised the matter in a Combined Policy Committee meeting in June, the American copy could not be found. The British sent Stimson a photocopy on 18 July 1945. Even then, Groves questioned the document's authenticity until the American copy was located years later in the papers of Vice Admiral Wilson Brown Jr., Roosevelt's naval aide, apparently misfiled by someone unaware of what Tube Alloys was—who thought it had something to do with naval guns. The British government had trusted that America would share nuclear technology, which the British saw as a joint discovery. On 9 November 1945, Mackenzie King and the Prime Minister, Clement Attlee, went to Washington, D. C., to confer with President Harry Truman about future cooperation in nuclear weapons and nuclear power. The three leaders agreed there would be full and effective cooperation on atomic energy, but British hopes for a full resumption of cooperation on nuclear weapons were disappointed. The Americans soon made it clear that this was restricted to basic scientific research. The passage of the Atomic Energy Act of 1946 (McMahon Act) in August 1946 made it clear that the UK would no longer be allowed access to the United States' atomic research. This partly resulted from the arrest for espionage of Alan Nunn May in February 1946. On 8 January 1947, Attlee formed a secret Gen 163 Cabinet committee, consisting of six cabinet ministers, which decided that Britain required the atomic bomb to maintain its position in world politics. In the words of the Foreign Secretary Ernest Bevin, "That won't do at all we've got to have this I don't mind for myself, but I don't want any other Foreign Secretary of this country to be talked to or at by a Secretary of State in the United States as I have just had in my discussions with Mr Byrnes. We've got to have this thing over here whatever it costs We've got to have the bloody Union Jack on top of it." Marshal of the Royal Air Force Lord Portal, was appointed to lead the effort, code named High Explosive Research. The Atomic Energy Research Establishment (AERE) near Harwell, Oxfordshire, was created by Cockcroft in 1946 as the main centre for military and civilian atomic energy research and development. Penney led the bomb design effort as Chief Superintendent Armament Research (CSAR, pronounced "Caesar"), in charge of the Ministry Of Supply's Armaments Research Department (ARD) at Fort Halstead in Kent and the Royal Arsenal at Woolwich. In April 1950 an abandoned Second World War airfield, RAF Aldermaston in Berkshire, was selected as the permanent home for what became the Atomic Weapons Research Establishment (AWRE). Penney assembled a team to initiate the work, firstly preparing a report describing the features, science and idea behind the American Fat Man implosion type nuclear weapon. He broke down the development tasks required to replicate it, identifying outstanding questions that required further research on nuclear weapons. On 3 October 1952, under the code name "Operation Hurricane", the first British nuclear device was successfully detonated in the Monte Bello Islands off the west coast of Australia. The Sputnik crisis and the development of the British hydrogen bomb led to the Atomic Energy Act being amended in 1958, and to a resumption of the nuclear Special Relationship between America and Britain under the 1958 US–UK Mutual Defence Agreement.