مقاله انرژی هسته ای در word دارای 49 صفحه می باشد و دارای تنظیمات و فهرست کامل در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است
فایل ورد مقاله انرژی هسته ای در word کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه و مراکز دولتی می باشد.
این پروژه توسط مرکز مرکز پروژه های دانشجویی آماده و تنظیم شده است
توجه : توضیحات زیر بخشی از متن اصلی می باشد که بدون قالب و فرمت بندی کپی شده است
بخشی از فهرست مطالب پروژه مقاله انرژی هسته ای در word
مقدمه
فصل اول
شکافتن اتم
پیشرفتهای حاصله در دهه ی 90
ژئوفیزیک پرتوهای کیهانی و عناصر سنگین
شکافتن اتم
پروژه های مانهاتان
ساختار هسته ای اتم
فصل دوم
گردش مواد سوختنی هسته ای یعنی چه ؟
سنگ اورانیوم خام
انواع اورانیوم
اورانیوم چگونه به دست می آید ؟
غنی سازی اورانیوم
فصل سوم
با عناصر سوختی مصرف شده چه می کنند ؟
تاسیسات « دوباره غنی سازی » چیست ؟
فصل چهارم
سرنوشت زباله های اتمی چیست ؟
آیا می توان زباله های اتمی را با اطمینان و ایمنی کامل انبار کرد ؟
آیا انرژی اتمی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است ؟
سهم انرژی اتمی در تولید برق
انرژی هسته ای بیم ها و امید ها
منابع
بخشی از منابع و مراجع پروژه مقاله انرژی هسته ای در word
1- انرژی اتمی ، دکتر اریک وابلاکر ، ترجمه ی بهروز بینایی
2- اختراعات و اکتشافات قرن 20 ، پرتیرروری .ویلیام ، ترجمه لاله صاحبی
3– دانشنامه ی علوم – جلد سوم – ناشر : پیام آزادی – سال 1379 – مولف قاسم قالی باف – صفحه ی
4– دانش پژوهان نوجوان – بخش کاربرد انرژی – جلد 9 – ناشر : شاپرک – مترجم : زهرا افلاکی – سال 1378 – صفحه ی
5– دینای اتم – نویسنده : نیل آردلی – مترجم : محمد رضا بهاری – انتشارات کانون پرورش فکری کودکان و نوجوانان سال 77 – صفحه ی
6– مجموع ی علوم برای نوجوانان ( الکتریسیته و مغناطیس ) نویسنده : تری جنگلیز – ترجمه : افین صنعی – انتشارات فرهنگی قدس ( آستان قدس ) صفحهی 28 – صفحه ی
7– انرژی هسته ای ، نویسنده : ایان گراهام . مترجم مجید عمیق – انتشارات : دلهام – زمستان 1383 – صفحات 18 و 19 و
8– مجله ی استعدادهای درخشان ، سال سوم شماره ی 2 ، 26 اردیبهشت 70 . سردید : سیف الله جاویدان . صفحات 26 و 27 و
9– انرژی هسته ای . نویسنده : ایان گراهام – مترجم : مجید عمیق – انتشارات : دلهام . زمستان 1383 . صفحات 9 و
10– انرژی هسته ای ، نویسنده : ایان گراهام – مترجم : مجید عمیق – انتشارات : دلهام . زمستان 1383 ، صفحات 20 و
11– مجله ی استعدادهای درخشان – سال سوم – شماره 1 – 24 دی 7- انتشارات کیهان – مدیر مسئول – امیر حسین خردی
12– مجله ی استعدادهای درخشان – سال سوم شماره 10 – 24 دی 70 . انتشارات کیهان – مدیر مسئول حسن فردی
13– مجله ی استعدادهای درخشان – سال سوم – شماره 1 – 24 دی 70 – انتشارات کیهان – مدیر مسئول حسن فردی
14– طرح فیزیک رهاور – واحد 6 هسته ی اتم – تالیف : هوکلتون رادرفورد – دالتون – ترجمه : احمد خواجه نصیر طوسی – هوشنگ شریف زاده – صفحه
15– مقدمه ای بر فیزیک پزشکی – ناشر : معاونت فرهنگی آستان قدس رضوی – سال انتشار 1371 – صفحه
16– طرح فیزیک رهاور – واحد 6 هسته ی اتم – تالیف : هولتون رادرفوردر دالتون – ترجمه احمد خواجه نصیر طوسی – هوشنگ شریف زاده – صفحه
شکافتن اتم
به نظر عامه مردم موفقیت های برجسته سالهای جنگ در زمینه فیزیک اتمی ( که به ساختن بمب اتم و پدید آمدن نیروی اتمی انجامید ) تا اندازه زیادی سایر پیشرفت های حاصله در علوم فیزیکی را تحت الشعاع قرار داد . البته صاحب نظران معاصر تنها از زاویه فیزیک اتمی به قضیه نگاه نمی کردند . با این که کشفیات جدید در مورد اتم بسیار جالب بود و جاذبه قابل ملاحظه ای داشت ، اما به طور کلی به آنها به عنوان پدیده هایی می نگریستند که ارتباط چندانی با زندگی روزمره مردم ندارند . واقعیت آن بود که پیشرفت در جبهه وسیعی ( از جمله در زمینه هایی مانند تکنیک های استخراج فلزات و ژئوفیزیک ، هواشناسی و اقیانوس نگاری ) ، چه در سطح نظری و چه در سطح عملی ، در شرف وقوع بود
پیشرفت های حاصله در دهه
مطالعات کلاسیک در مورد الکتریسیته به جریان الکتریسیته در اجسام هادی مربوط می شد . اما با تحویل قرن بیستم ، وسایلی که به جریان الکترونها بستگی داشتند ( نمونه آن لامپ ترمیونیک اختراع جی . ای . فلمینگ است ) ، به طرز فزاینده ای اهمیت یافتند . در این زمینه پیشرفت عمده ، اختراع میکروسکوپ الکترونی بود که در آن شعاع الکترونی که به طریقه الکترومغناطیسی متمرکز شده ، جای اشعه نور و عدسی های شیشه ای میکروسکوپ های معمولی را می گیرد . این میکروسکوپ نقایصی دارد که بعضاً غیرقابل اجتناب است ، اما قدرت درشت نمایی بسیار زیاد آن نسبت به میکروسکوپ معمولی باعث می شود که بتوان از این عیوب چشم پوشید
نخستین میکروسکوپ الکترونی در سال 1932 توسط « نول » M: Knoll و « روسکا » E. Ruska در آلمان ساخته شد . در این میکروسکوپ شعاع الکترونی از میان بخش فوق العاده کوچکی از نمونه مورد مشاهده گذرانده شد . در سال 1932 یک میکروسکوپ الکترونی که تصویر کلی مورد نظر را به صورت تسلسلی از تصاویر جزیی به دست می داد ساخته شد که بررسی شکل نمونه های ضخیم را ممکن کرد
با پیچیده تر شدن وسایل الکترونی ، پیچیدگی مدار بندی مربوط به آن نیز افزایش یافت که خود مشکلات خاصی در رابطه با ظرافت و کوچکی آن به وجود آورد . یکی از بهترین پیشرفت های حاصله ، اختراع مدار چاپی به وسیله « آیلر » P . Aister در سال 1943 بود . در این روش ، چنان که از نام آن پیداست ، سیم کشی اجزاء عمده مدار مورد نیاز به شیوه معمول چاپ ، با استفاده از یک مرکب هادی برق ، به صورت خطوط ظریفی که بر یک صفحه عایق نشانده می شوند ، صورت می گیرد
در دنیای علم و تکنولوژی این نکته جا افتاده است که اغلب سالیان متمادی به درازا می کشد تا اصول کشف شده به مرحله عمل درآید . رادار یکی از این موارد است . مورد دیگر صفحه نمایش LCD « بلور مایع » (Liquid Crystql) است ، که در نهایت به شکل های بسیاری ـ مانند ساعت دیجیتال و دستگاه تلویزیون با صفحه مینیاتور ـ عرضه شد و مردم با آن آشنا هستند . اصول اولیه آن وسیله الکترو ـ اپیتکال ( الکترونی ـ بصری) در سال 1934 به وسیله « دریر » J.Dreyer در بریتانیا پرورانده و به روشنی بیان شد . البته استفاده وسیع از آن تا پس از پایان جنگ میسر نشد
به طور کلی در تاریخ علم و تکنولوژی ، نقش شیمی تا اندازه ای دست کم گرفته شده و به نظر می رسد که دو دلیل عمده در این کار دخیل بوده است . نخست آن که تعداد ترکیبات خاص شیمیایی حقیقتاً به میلیون ها می رسد که معدودی از آنها دارای اسامی شناخته شده و غیرعلمی هستند ، به طوری که تعداد ترکیبات آشنا برای مردم عادی ، بسیار کم است . از جمله نمونه هایی که به ذهن خطور می کنند ، ازون ، متان ، کلروفیل ، زاج ، دی ان . ای و کلروفرم را می توان نام برد . اما خود شیمدانان باید ضرورتاً به یک زبان فنی ویژه پناه ببرند که دقیقاً تعیین می کند چگونه اتم های مختلف در مولکول یک ماده خاص مرتب شده اند . این موضوع مشکلات بزرگی را در سطح عامه که با این زبان آشنایی ندارند ، به وجود می آورد . دلیل دوم آن است که شیمی علمی بسیار فراگیر است . بدین ترتیب که کمتر پیشرفتی است که به نوعی حاوی روابط شیمیایی نباشد . از این رو بیشتر مردم در برابر این دستاوردها شیمی را امری مهیا انگاشته ، توجه خود را به نوآوری علمی یا فنی ای که در نهایت فراهم آمده معطوف می کنند
اکثر اختراعات جدید را صرفاً به واسطه زمینه های می شناسند که آن اختراعات باعث بسط و توسعه آنها شده اند ، ولی از وسایلی که به کمک آنها اختراع تحقق یافته غافل می مانند . این نکته در مورد بسیاری از پیشرفت های پزشکی دهه 1930 و 1940 صادق است . سولفونامیدها فقط به آن دلیل ساخته شدند که شیمیدانان شرکت ای . گ . فاربن از مهارت حرفه ای کافی برای ساختن مصنوعی ( سنتز ) تعداد بی شماری از موادی که در طبیعت یافت نمی شوند ، برخوردار بودند . حتی پنی سیلین ( یعنی ماده ای که بیشتر یک کشف بود تا یک اختراع ، زیرا یک تولید طبیعی است ) بدون مساعدت و کمک شیمیدانان زبده چه در زمینه های تئوریک و چه در زمینه های کاربردی هرگز نمی توانست استخراج و تولید شود این نکته در مورد کلیه داروها ، از آسپرین گرفته تا کورتیزون و از پاراستامول تا واکسنها صدق می کند
همچون باید به خاطر داشت که کلیه مواد پلاستیکی تولیدات شیمیایی هستند . این مواد الیاف مصنوعی مانند پلی امیدها ، پلی استر و اکریلان و پلاستیک های قابل قالب گیری مانند پلیتن و پی . وی . سی و پرسپکس ( لوسیت ) را شامل می شوند . حتی لاستیک طبیعی باید به طرق شیمیایی عمل آورده شود ( مانند وولکانیزه کردن یا سخت کردن آن با ترکیبات گوگرد ) تا بتواند مورد استفاده مؤثر واقع شود . سایر تولیدات صنایع شیمیایی که امروزه تولید آنها اجتناب ناپذیر است ، شامل محدوده گسترده ای از رنگهای نساجی ، رنگها ، مواد شیمیایی کشاورزی و مواد منفجره برای مصارف نظامی و غیرنظامی می شود به قول معروف از هیچ چیزی به وجود نمی آید و صنایع شیمیایی با توجه به مواد اولیه مورد نیاز خود می بایست این نکته را مد نظر داشته باشد . اما صنایع سنگین شیمیایی ( که به طور سنتی محصولاتی مانند اسید سولفوریک ، سود و مواد سفید کننده یا رنگ بر تولید می کنند ) همچنان به استفاده روزافزون خود از مواد معدنی چون نمک ، سنگ آهک ، زغال سنگ و پیریت ( سولفید آهن ) به عنوان مواد اولیه ادامه دادند . در میان محصولات جدید ، محصولاتی که در زمینه شیمی آلی به دست آمدند ، جالب ترین آنها بودند . این محصولات معرف محدوده وسیع و بسیار متفاوتی هستند که جملگی در عین تنوع ویژگی مشترکی دارند و آن دارا بودن نسبت قابل ملاحظه ای از عنصر کربن است . هر محصول آلی الزاماً می بایست از یک مقدار مساوی مواد خام کربن دار ، مشتق شود . در آغاز ، ماده اولیه اصلی در اروپا قطران بود که به صورت تولیدات جانبی کارخانه های گاز زغال سنگ به وفور یافت می شد . قطران برای تولید انواع فرآورده های واسطه ای شیمیایی ( از جمله بنزن ، تولوئن ، گزیلن و نفتالین ) تقطیر می شد . وابستگی به قطران به عنوان ماده اولیه ، تا دهه 1950 همچنان بر جای بود . اما در آمریکا وضعیت بسیار متفاوت بود . در آنجا گاز طبیعی از دهه 1880 به مقادیر زیاد مورد استفاده قرار می گرفت و صنایع گاز زغال سنگ در مقام مقایسه با گاز طبیعی ، وجود نداشت . از دهه 1920 به بعد اندک اندک نفت خام به عنوان ماده اولیه عمده مصرف شد و تا زمان چنگ جهانی دوم به همین صورت باقی ماند
ژئوفیزیک ، پرتوهای کیهانی و عناصر سنگین
دنیای علم نیز مانند احزاب سیاسی دائماً در حال انشعاب و تقسیم شدن به شاخه های کوچکتر است . در فیزیک ، یکی از جا افتاده ترین و ریشه دار ترین رشته ها ژئوفیزیک است که با پدیده های پوسته زمین مانند حرکت قاره ها سروکار دارد . در سال 1929 زمین شناس ( ژئولوژیست ) ژاپنی « موتونوری ماتویاما » Motonori Matuyama از روی پس مانده خاصیت مغناطیسی در بعضی سنگها کشف کرد که در تاریخ ژئولوژیک زمین ، میدان مغناطیسی آن واژگون شده است
امروز ، معلوم شده است که این واژگونی در خلال 5 میلیون سال اخیر بارها رخ داده است این چرخشی کاملاً شمالی ـ جنوبی بوده است ، که با انحراف موضعی قطب مغناطیسی شمال ، که از قرن شانزدهم شناخته شده بود ، متفاوت است . دلیل این چرخش هنوز روشن نیست . اما ممکن است به دلیل نوسان های جریان های انتقال گرما در هسته مایع زمین بوده باشد ، که در مورد آن اطلاع چندانی در دست نیست . پیشرفت های حاصله در علم زلزله شناسی ، اطلاعات جدیدی در مورد قسمت های سهل الوصول تر پوسته زمین به دست داده است . تا سال 1935 شدت زمین لرزه ها بر حسب آثار کیفی آنها اندازه گیری می شد اما از آن سال به بعد « ریشتر » C.F.Richter معیاری مطلق برای آن اندیشید که نام وی را به خود گرفت . این واحد براساس لگاریتم دامنه مشاهده شده امواج تکان دهنده زلزله تعیین شده است
در سال 1910 « وولف » T. zulf کشف کرد که تشعشعات موجود در آتمسفر زمین بیش از تشعشعات موجود در سطح زمین است و به این نتیجه رسید که منشاء این پدیده باید خارج از زمین باشد . در سال 12-1911 « هس » V.F. Hess در اتریش تعدادی بالون را برای اندازه گیری این پدیده در ارتفاعات بیش از 5000 متر ، به آسمان فرستاد . در آغاز تصور می رفت که منشاء این تشعشعات خورشید باشد ، اما اندازه گیری هایی که در خلال کسوف سال 1912 به عمل آمد ، بر این نظریه خط بطلان کشید . در سال 1925 میلیکان ، فیزیکدانان آمریکایی این تشعشعات را پرتوهای کیهانی نامید . در سال 1932 « پیکار » ، A.Piccard فیزیکدان فرانسوی ، برای مطالعه در مورد این پرتوها با بالن ( مخصوصی ) تا ارتفاع 16000 متری ، یعنی تا لایه استراتسفر ، صعود کرد
در سال 1933 بررسی های مربوط به تشعشعات فضای خارج از جو زمین وارد مرحله جدیدی شد . در این سال « کارل یانسکی » Karl Jansky در ایالات متحده به یک منبع ارسال امواج رادیویی در امتداد کهکشان راه شیری برخورد . عجب آنکه این پدیده در آن زمان چندان جلب توجه نکرد ، اما پس از جنگ موجب گسترش زمینه عمده جدیدی در اخترشناسی رادیویی شد که ساخت بشقاب عظیم و قابل نشانه گیری جدرل بنگ انگلستان مظهر آن بود
به اعتقاد پیشینیان چهار عنصر تشکیل دهنده جهان آتش ، خاک ، هوا و آب بود . اما در سال 1931 بشر دریافت که هنوز اسرار ناشناخته دیگری نیز در آب نهفته است . شیمیدان امریکایی « هارولد یوری » Hatold Urey در دانشگاه کلمبیا ، براساس بعضی نظم های موجود در ساختار هسته های اتم ها ، پیش بینی کرده بود که هیدروژن ـ سبک ترین عنصر با جرم یک ـ باید به شکل ایزوتوپ های با جرم دو و سه نیز وجود داشته باشد . او با استفاده از یک طیف نمای بسیار حساس در طیف ئیدروژن معمولی یک خط بسیار ضعیف مربوط به یک ترکیب یک قسمت در 4500 ( که به بعدها به یک در 6500 ، نزدیک به آخرین رقم محاسبه شده ، تصحیح شد ) ئیدروژن با جرم 2 یافت . این نظریه بعدها با استفاده از غنی کردن ئیدروژن از طریق تقطیر جزء جزء آن به شکل مایع به تأیید رسید . در صورت وجود این ئیدروژن سنگین ( دوتریوم ) می بایست آب سنگین نیز وجود داشته باشد . این آب نیز متعاقباً از طریق الکترولیز آب معمولی تهیه شد . زیرا آب معمولی سریع تر از آب سنگین تجزیه می شود
شکافتن اتم
با نظری به گذشته ، چندان جای شگفتی باقی نمی ماند که چرا تجربه شکافتن اتم توسط « کاک کرافت » J.D.Cockcroft و والتون E.S. Wallon از دانشگاه کمبریج در سال 1932 ، آن اندازه توجه مردم را جلب کرد . تا جایی که به عامه مردم مربوط می شد ، پرده برداری تدریجی از ساختار اتم در حیطه کار دانشمندان آکادمیک و نوعی پیگیری عالمانه اما بی ضرر بود . در آن زمان ، تصوری از امکانات بالقوه قدرت اتمی وجود نداشت با وجود این فقط کمتر از ده سال بعد بود که ساختن بمب اتمی شروع شد
در این چنین شرایط و جو فکری بود که آزمایش های کلاسیک کاک کرافت و والتون به اجرا درآمد . در توضیح این مطلب که چرا مسئله شکافتن اتم تا این حد افکار عمومی را جلب کرد ما باید به عقاید سنتی درباره ماهیت اتم رجوع کنیم . علیرغم مدارک گرد آوری شده مبنی بر این که اتم ها نیز دارای اجزایی هستند ، عده ای از این اعتقاد قدیمی که اتم غیرقابل تقسیم است ، سرسختانه حمایت می کردند . انتشار این خبر که دو دانشمند کمبریج توانسته اند ماهرانه اتم را بشکافند ، نوعی تأثیر ویرانگر بر عقاید جزمی داشت . آیا سرانجام رویای کیمیا گران برای تبدیل سرب به طلا به حقیقت پیوسته بود ؟
این آزمایش ، به ساده ترین زبان و البته در مقیاسی بسیار خرد به بازی شکستن نارگیل در بازی های مرسوم در بازارهای مکاره شباهت دارد . در این بازی یک گوی چوبی را با چنان قدرتی پرتاب می کنند که یک نارگیل بزرگ تر از آن گوی را شکاف دهد . در تجربه کاف کرافت / والتون ، گوی یک اتم ئیدروژن دارای بار مثبت ( پروتون ) ـ تسریع شده به طرق الکتریکی ـ و نارگیل یک اتم لیتیوم بود . براساس نظریه سنتی ، جرم ذره پرتاب شده و هدف باید دقیقاً باجرم دو ذره جدید حاصله ، مساوی باشد . اما در حقیقت اختلاف ناچیزی وجود داشت که دقیقاً بر حسب تئوری اینشتن برابر با میزان انرژی رها شده است بدین ترتیب راه درازی در پیش بود و مسیر هم روشن نبود ، اما امکان ( و نه بیشتر ) تبدیل دقیق جرم به انرژی به اثبات رسیده بود . اما ، در آن زمان به حقیقت نادیده گرفته شد . هدف پیشتازان این نظریه تدارک یک منبع جدید انرژی نبود ، بلکه می خواستند کنجکاوی خود را در مورد ساختار نهایی ماده ، ارضاء کنند
جوهره شیوه جدید برای تحقیق در مورد ساختار اتم ، این بود که براساس این اصل که گلوله تفنگ واقعی بسیار بیشتر از یک دانه نخود پرتاب شده از لوله تفنگ اسباب بازی به درون نشانه فرو می رود ، به نحو فزاینده ای ذرات پرانرژی تر و سریع تری به دست بیاورند . شتابی که یک ذره از یک میدان الکتریکی کسب می کند ، هم با توجه به اختلاف پتانسیل و هم با توجه به طول مسیر حرکت ذره تعیین می شود . برای افزایش طول مسیر
« لارنس » E.O. Lawrence و « اسلون » D.H. Sloan در آمریکا نظریه زیرکانه استفاده از یک میدان توأم الکتریکی و مغناطیسی برای واداشتن ذره به سیر در یک مسیر مارپیچی ، مانند فنر موئین ساعت مچی را ارائه دادند . به این طریق یک مسیر طولانی را
می توان در یک فضای نسبتاً کوچک گنجانید . چنین وسیله ای به عنوان سیکلوترون Cyclotron شناخته شد و تا سال 1939 « لارنس » خود دستگاهی در « برکلی » کالیفرنیا با قدرتی بیش از 50 برابر وسیله کاک کرافت و دالتون ساخت . این دستگاه که مجهز به یک آهن ربای 200 تنی بود ، در آن زمان دستگاه گرانبهایی به شمار می رفت . اما لارنس حتی در آن زمان طرح دستگاه به مراتب پیچیده تری را روی تخته رسم آماده داشت . این دستگاه برای یک آهن ربای 5 متری به وزن نزدیک به 4000 تن و 300 تن سیم پیچ مسی ، طراحی شده بود : قدرت این دستگاه کمتر از 200 مگا الکترون ولت ( MeV) نبود . در هر صورت در آغاز ، همانگونه که پیش بینی شده بود ، از این دستگاه برای کارهای تحقیقات استفاده نکردند ، بلکه آن را به اجرای پروژه مانهاتان ، اختصاص دادند تا ایزوتوپ های اورانیوم را برای تهیه نخستین بمب های اتمی جدا کنند
پروژه مانهاتان
پدیدار شدن انرژی اتمی بدون تردید یکی از مهمترین وقایع ( و احتمالاً مهمترین واقعه ) در تاریخ تمدن بشری است که نه تنها یک جنگ جهانی را در مسیر خود متوقف کرد ، بلکه در نهایت قدرت ، مسیر بعدی تاریخ بشر را نیز تحت تأثیر و نفوذ خود درآورد . پروژه مانهاتان پل بین عهد قدیم و دنیای جدید بود که در آغاز برای ساختن بمب اتمی طراحی شده بود ، اما به طور ضمنی اساس تولید نیروی هسته ای برای مقاصد صلح آمیز را نیز پی ریزی کرد . این یک سرمایه گذاری عظیم و بسیار پیچیده ، چه از نظر فنی و چه از نظر اداری بود . اما در این پروژه چهار مرحله مختلف مرتبط به هم قابل تمیز است : مراحل علمی ، سیاسی ، تکنولوژیک و نظامی
از نظر علمی ، موضوع به اواخر قرن نوزدهم یعنی به کشف اشعه ایکس به وسیله رونتگن و اشعه رادیواکتیو به وسیله بکرل ، باز می گردد . اما آنچه در اینجا به بحث ما مربوط می شود آشنایی با وضعیت تکنولوژی نوپای اتمی در ماههای بحرانی پیش از بروز جنگ جهانی دوم است . تا آن زمان گروهی از دانشمندان اروپایی ـ از جمله فرمی ، هان ، استراسمان ، مایتز ، فریش ، ژولیو و همسرش ایرن ، بوهر و ویلر ثابت کرده بودند که اگر هسته اورانیوم از طریق بمباران نوترونی شکافته شود ، نه تنها مقداری انرژی آزاد می شود ، بلکه همچنین نوترون های ثانوی به مراتب بیشتری از نوترون های مورد استفاده در بمباران اولیه آزاد می گردد . از این رو تحت شرایط مناسب ، یک واکنش زنجیره ای امکان پذیر می شود که حین آن عمل انشقاق هسته در بین توده ای از اورانیوم گسترش می یابد و انرژی وحشتناکی را آزاد می کند . بعدها ، ( درست دو روز پیش از بروز جنگ ) گزارش شد که عمل انشقاق اتم در مورد ایزوتوپ کمیاب اورانیوم 235 به مراتب راحت تر از اورانیوم طبیعی 238 انجام می شود ، که 3/99 درصد اورانیوم طبیعی را تشکیل می دهد در اوایل سال 1940 دو دانشمند پناهنده به بریتانیا ، « اوتوفریش » Outto Frisch و رودولف پایرلز Rudolf Peierls ضمن ارسال یادداشتی برای دولت بریتانیا با دلایل متقن به این نکته اشاره کردند که مقدار معینی موسوم به « جرم بحرانی » ( Critical Mass ) از اورانیوم 235 ( شاید نه بیشتر از 10 کیلوگرم ) می تواند به صورت بمب ، عمل کند
این موضوع سپس وارد صحنه سیاست شد . دولت بریتانیا تحت توصیه های کمیته مود MAUD پروژه ساخت بمبی را با نام رمز « آلیاژهای لوله سازی » ( Tube Alloys )) ایجاد کرد . در همان زمان گزارش MAUD به دولت آمریکا ( که در آن زمان به انرژی اتمی در درجه نخست به عنوان یک منبع انرژی برای زیردریایی ها علاقه مند بود ) ابلاغ شد و از آن به بعد مرکز ثقل فعالیت های اتمی به سمت دیگر اقیانوس اطلس منتقل شد . دولت آمریکا در بحبوبه بمباران ناوگان اقیانوس آرام خود در بندر « پرل هاربور » توسط ژاپنی ها ( 7 دسامبر 1941 ) پروژه بمب اتم را با نام رمز پروژه مانهاتان تصویب کرد . به مدت یک سال این پروژه مانهاتان تصویب کرد . به مدت یک سال این پروژه با همکاری ایالات متحده و بریتانیا پیش رفت . سپس جای شگفتی است ولی بریتانیا که مبتکر اصلی این پروژه بود ، از ادامه کار معاف شد . البته دوباره در اواخر سال 1943 به عنوان شریک کوچکتر پروژه به آن پیوست . تا سال 1945 هزینه پروژه مانهاتان به حدی بالا رفته بود که با کل سرمایه گذاری های صنایع اتومبیل سازی امریکا برابری می کرد
این پروژه از نظر تکنولوژیک با مشکلات بسیار روبرو شد . از نظر شیمیایی اورانیوم ـ 238 و اورانیوم ـ 235 یکسانند به طوری که فرآیندهای عادی جداسازی فلزات در مورد آنها کاربرد ندارد . بنابراین استفاده از شیوه های فیزیکی ضرورت یافت . اما اختلاف وزن بین این دو ایزوتوپ ( 25/1 درصد ) بدان معنی بود که صدها تقطیر پی در پی لازم است . در این رابطه سه تکنیک عمده به کار گرفته شد : در هم آمیختن آنها با گاز ، جداسازی حرارتی ، و جداسازی الکترومغناطیسی . یک پروژه ثانوی نیز به ساختن پلوتونیوم یعنی یک عنصر مصنوعی که در طبیعت وجود ندارد ، اختصاص داده شد . پلوتونیوم محصول بمباران اورانیوم با پروتون هاست و همچنین می تواند نقطه شروع برای یک فعل و انفعال زنجیره ای انفجاری باشد. پلوتونیوم عنصری است که فقط به مرور زمان به وجود می آید . اما به عنوان یک عنصر خاص می توان آن را از طریق روش های شیمیایی نیز مجزا و تهیه کرد
مشکل آن بود که به علت ناشناخته بودن پلوتونیوم ، خواص شیمیایی آن می بایست از آغاز ، تغیین و شناخته می شد . در هر صورت پی بردن به خواص شیمیایی پلوتونیوم با استفاده از ذره ای از این عنصر که اندازه آن از سر یک سوزن ته گرد بزرگ تر نبود ، صورت گرفت . برای تحصیل این مقدار پلوتونیوم به طراحی و ساخت یک کارخانه تمام عیار استخراج نیاز بود . کل عملیات بسیار پیچیده بود زیرا با مواد شدیداً رادیواکتیو متعددی ، می بایست در عین رعایت نهایت ایمنی ، سروکار داشت . و دست آخر مشکل انفجار نیز وجود داشت . برای دستیابی مؤثر به جرم بحرانی دو توده کوچکتر تشکیل دهنده بمب باید در کمتر از یک میلیونیم ثانیه تلفیق می شدند . و این کار سرانجام از طریق محاصره دو توده کمتر از حد بحرانی با یک انفجار معمولی میسر شد . در اثر انفجار دو توده مزبور به حد جرم بحرانی متراکم شد
سرانجام جنبه نظامی قضیه مطرح شد . رهبری این عملیات به ژنرال لزلی گرووز Leslie Groves و مسئولیت علمی آن به رابرت اوپنهایمر واگذار شد . در اینجا مشکل فقط تولید بمبی که بتواند منفجر شود نبود ، بلکه بحث در مورد بمبی بود که بتواند به وسیله بمب افکن ب 29 رها شود . درهر صورت در روز 16 ژوئیه 1945 آزمایش موفقی در نیومکزیکو انجام شد و متعاقباً در 6 اوت همان سال هیروشیما ( با بمپ اورانیوم ) و 9 اوت ناگازاکی ( با بمب پلوتونیوم ) مورد حمله واقع شدند . در پانزده اوت تسلیم رسمی ژاپن اعلام شد و جنگ دوم جهانی به پایان رسید
ساختار هسته اتم
