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2288-原子弹演义-第32部分
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劳伦斯敦促格罗夫斯把“跑道”工厂增加一倍。这样,80天就可以得到一颗原子弹的弹芯了。
格罗夫斯采纳了劳伦斯的建议,在已批准的一亿美元基础上,投资追加了15亿美元。
工厂开足了马力,每周开工7天,每天运转24小时。
第五部分:洛斯阿拉莫斯实验室重新设计安装造成的尴尬
安装在“跑道”上的大型方磁铁上缠着银线圈,被包在焊封的钢箱里。箱内循环流动的油,对线圈进行绝缘并降温。10月底,第一批装置进行试运转。结果发现多处磁铁漏电。工程师们对问题进行了分析:如果是循环用的油的水分造成线圈短路,因此出现漏电现象,那么,等到正常生产时,由于产生热量从而把油里的水分蒸发掉,这一问题就可自然得到解决。承包公司继续对设备进行调试,结果又发现了新问题:分离器真空箱漏气,而且漏气的地方难以找到——一个监督员为找到一处漏气竟花了一个月的时间。设备体积过大,分离箱需要安装在两块巨大的电磁铁中间,箱和电磁铁还要保持应有的距离。而巨大的电磁铁的磁力,会一下子把重达14吨的分离箱从其固定的位置推移到3英寸以外。操作员没有经验,一时难以掌握分离箱保持稳定的技能。为解决被推移的问题,人们不得不把这些“箱”用重型钢条焊牢在它们应该呆的位置上。
经测试,磁铁中的水分没有了,但依然漏电。
一定是存在着什么严重问题。于是,1943年的 12月初,已经建成的“跑道”被整个关掉了。承包公司的工程师们要把箱打开,对银线圈进行检查。结果发现,线圈有重大损伤。受损的线圈必须送回阿利斯一查尔默斯工厂重新制造。
这还称不上灾难。检查人员发现了更严重的问题:第一,设计上,把电流负荷很大的银条缠得太密了。第二,循环油中锈和其他脏物含量太大。这两方面的问题合在一起,就造成银条之间间隔太窄,脏物又将缝隙堵住,因此,短路是必然的。
格罗夫斯紧张地于12月15日从华盛顿来到工厂,设计上的缺陷迫使这位将军不得不下令将48块磁铁全部运回工厂进行清洗,并重新缠上银线圈。这样,工厂至少损失了一个月的生产。
更换设备期间,承包公司的4800名职工没事可干了,可他们必须依旧去工厂上班。厂里乱七八糟,死气沉沉。公司担心这些人因厌烦而跑掉,就安排大家上课、开会、听报告、看电影,做游戏。这样,一批穿着整齐的公司职员,这次满脸正经地跑到田纳西州各处去采购的,不再是与 “跑道”有关的物品,而是诸如象棋、跳棋、康乐棋、电影放映机,等等。
总而言之,1943年底的克林顿工厂犹如死水一潭,开支浩大,却一克铀235也没能生产出来。
第五部分:洛斯阿拉莫斯实验室气体扩散法同时进行
自从铀235被分离出以来,气体扩散的研究不断取得进展。到1942年春天,分离铀同位素已经有了三种方法:英国气体扩散法,美国气体扩散法和离心力法。现在这三种方法都已经达到了“工程阶段”。
气体扩散法是一个崭新的方法。这种方法是:把铀气体——如被高压泵打出的六氟化铀气体——喷射到一块多孔的阻挡板上,气体中较轻的铀 235会比较重的铀238更快地穿过去。这一方法的的关键部位是阻挡板,就是我们前面讲过的西蒙发现的“荷兰布“。它是一块多孔的金属薄板或薄膜,每平方英寸上有上百万个微孔。这些金属板被做成管子,然后被密封在容器中。整个装置被称为扩散器。当气体,即六氟化铀被泵打进这些管子时,六氟化铀气体就开始被分离。由于六氟化物中铀238和铀235之间质量差别极小,一个步骤的扩散并不能得到太多的分离,因此,这种分离便逐级进行,不得不用好几千道步骤,从而达到最终的分离。
上面发生的事情使我们看到,格罗夫斯让“曼哈顿工程”承担建造一座价值一亿美元的气体扩散工厂的时候,还没有研制出切实可用的阻挡板来。美国扩散法比英国方法需要有更精细孔隙的材料,而且这种材料必须相当坚实才能顶得住腐蚀性重气体的高压。
哥伦比亚大学曾使用铜隔板进行试验,但这种尝试在1942年底放弃了,进而改用镍。因为只有镍才能抵御六氟化铀的腐蚀。用压缩镍粉制造的阻挡板解决了坚实的问题,但它也有自己的弱点:孔隙不够精细。后来改用电沉镍网,精细微孔的问题解决了,它却变得不坚实了。后来这种镍网经过逐步改进,不坚实的问题才得到解决。 1943年1月,阻挡板的研制达到了成批生产的水平,于是格罗夫斯批准全面生产阻挡板。工程由霍戴尔一赫尔希公司承包。
镍是稀有金属,整个管子都用镍来制造,那么,美国全国生产的镍全部用光也难以满足需要。这样,人们就想到,只把镍用在管子的内壁上,即在钢管子的内壁上镀上一层镍。
这是一项新工艺,操作困难,得把管子内部灌上镍溶剂,然后在电镀进行中边镀边旋转着管子。但无论工艺多么复杂,操作多么困难,技术工人们在工程师的指导下,这一硬骨头总算被啃了下来。
制造阻挡板的材料已经不是大的问题,但出现了新的问题:六氟化铀猛烈地冲击着有机材料,在长达数英里的管道中,任何一处都不允许有一滴油脂渗入到气体中,也不允许管道中任何一处发生漏气,否则就会使整个系统报废。
为此,需要研制一种不漏气和不沾油的泵密封垫。
第六部分:德国的原子弹开发遇到了大麻烦汉福德:汉福德工厂
汉福德工厂与克林顿工厂齐名,同属“曼哈顿工程”。它的产品是钚。这是制造原子弹的另一种材料。美国的第一颗原子弹,即在霍尔纳多实验场进行实验的“瘦子”,就是由这个厂生产出来的钚制成的。
问题的提出1942年12月2日,费米实验证明了链式反应。当天,康普顿在电话中用暗语向布什报告:意大利的水手在新世界登陆了。
我们还记得,1941年,当奥本海默为康普顿起草导致罗斯福那个著名的“OK”批语的报告的时候,要不要重视94号元素(那时它还没有被命名)还是一个有争论的问题。1942年,94号元素有了自己的名字——钚。随着科学家研究方面的进展和人们的宣传,钚已经走出研究室而进入了大规模生产的领域。
“曼哈顿工程”要生产钚。生产放在哪里呢?
生产钚不同于生产铀235。它在反应堆里直接获得,有极大的安全隐患。
它不能再放在橡树岭生产。
格罗夫斯说:“克林顿这地方离诺克斯维尔太近。虽然认为发生严重危险的可能性较小,但我们不能绝对肯定这一点。在一个大反应堆里发生链式反应,没有人会知道将发生什么事情。如果由于某种不知道的和未预料到的原因,一座反应堆发生爆炸,把大量含有高度放射性的物质抛到大气里去,而风向又正好吹向诺克斯维尔,那是不堪设想的……”
最好在某个较远的地方生产钚。
生产用反应堆需要大量的电,还需要用大量的水来对反应堆的氦进行冷却。为安全起见,需要一个较大的空间。这些条件使人想到美国西部的大河流域,特别是哥伦比亚河流域的盆地。
第六部分:德国的原子弹开发遇到了大麻烦生产钚的地域
选好了厂址经过勘察,格罗夫斯在华盛顿州中南部找到了一片合适的生产钚的地域。
格罗夫斯亲自对这一地区进行了认真的考察,毕竟,有数以亿计的美元将投在这里。
格罗夫斯把这块土地买了下来,花了510万美元。随后,大规模的建设开始。
这片土地约50万亩,合780平方公里。哥伦比亚河流经这里,并在它的腹地拐了一个90度的弯儿。整个地势是平坦的。但在哥伦比亚河的那个拐角处的西南几英里的地方,有一座山,名叫盖布尔山,它那玄武岩的山体,突兀地拔地而起,孤零零的,使它比周围地面高出了500英尺。
这片土地原来大部分用于放牧,只有少量的果园。这里的特产是胡椒和薄荷,产量高,品质好。这里夏季很长,旱季无雨,气温最高达华氏114 度,最低达零下27度。道路很少,只有联合太平洋铁路公司的一条铁路穿过它的西北一角。有一条230千伏输电线经过这里,把古力大坝发电站发的电输送到西北地区去。
值得一提的是,地区中部的哥伦比亚河上有一个码头。这是一个小村庄,村里有100名居民。村子名叫汉福德。日后,规模巨大、世界著名的钚生产厂就以这个小村命了名。
第六部分:德国的原子弹开发遇到了大麻烦开垦建设
这里需要大量的混凝土。它不但被用来修建厂房,而且要被用来保护环境。相应的,它需要良好的气象工作,以保证万一发生事故,好知道大气流动的状况。河水需要定期检测。因为它流域广阔,万一出现污染不是玩的。哥伦比亚河里有丰富的鲑鱼资源,曼哈顿工程不能让这种美国人喜欢吃的物种因受污染断子绝孙,从而自己落下骂名,遗臭万年。
道路需要修筑,动力需要接通,成千上万工人的住处需要及时搭建起来。
生产经过了科学论证,而这种论证一结束,工厂建筑便轰轰烈烈地上了马。
在哥伦比亚河拐弯儿的地域的上游和下游,要建三座生产用反应堆,两个建在上游,一个建在下游,每座之间相隔6英里。往南10英里,也就是在盖布尔山的南端,将建分为两组的四个化学分离厂。汉福德小村,将建成中央建筑基地,服务于几个工地的建设。
困难很大,最大的困难是人手短缺,人手短缺的原因是招工困难。国家在打仗,到处需要人,充分就业早已实现。糟糕的是,汉福德缺乏吸引力。这里远离城市、地域偏僻、风沙极大,住在帐篷里……特别是风沙,成了人们最惧怕的敌手。每次风沙过后,减员总以百计。
另外一个不留人的因素是生活单调,没有任何娱乐。开始时,打架斗殴成了惟一的消遣方式。一夜过去,睁眼醒来后,人们总可以听到某地某处某某惨死的恐怖故事。垃圾桶里发现无名死尸是常有的事。后来,承包商开了一些酒馆。工人们倒是有了消遣之处,但同时也有了聚众械斗的场所。酒馆里的窗子故意做得窗棱稀疏,以便在发生群斗群伤难以控制局面之时,警察向里投掷催泪弹。
但这里也并不是毫无可取之处。在全国普遍实行肉类配给制的情况下,这里是惟一的例外,人们可以吃到鲜美的肉类。
经过艰苦的工作,总算是有5000名工人留了下来。
1943年8月,开始为三座反应堆建造废水处理工厂,其总容量足可供给一个百万人口的城市之用。10月4日,杜邦公司完成了反应堆的设计图。 10月10日,公司的工程师们在哥伦比亚河边兴建第一座反应堆“100—B”的厂房。工人们先打反应堆的地基,并且挖掘反应堆厂房后面用来存放被辐照过换下来的铀棒的深水池……要建造的反应堆厂房高40英尺,工人们动用的第一批钢筋有390吨,混凝土有17400立方码,混凝土板 50000块,混凝土砖71000块。只是,到年底,工人们建造的这座没有窗户的庞大混凝土厂房里面却是空的,按计划,安装反应堆的工作要到 1944年2月才能进行。
第六部分:德国的原子弹开发遇到了大麻烦费米搬家
这个厂房建造期间,费米原来的反应堆的规模已经不能适应实验和生产的需要。为了争取时间,在汉福德工厂反应堆安装之前,“曼哈顿工程 ”决定选一个新的场地建造一个大一些的反应堆。地点确定了,在芝加哥大学。芝加哥大学校长已经决定献出校园,表示“为了协助赢得这场战争,必要时我们把大学翻转来也在所不惜”。
这便出现了一个问题:费米必须把家搬到芝加哥去。
动员工作由阿瑟·康普顿承担了起来。康普顿到费米的家见了费米,没有进行试探,直截了当地把问题提了出来。
费米只犹豫了三秒钟。康普顿的使命很容易地就完成了,但康普顿心中感到不踏实,问费米:“劳拉怎么样?”
费米回答说:“不会有什么问题的……”
康普顿这时道:“看来,齐拉特可以赢得劳伦斯的一支雪茄了。”
费米不知康普顿何所指,忙问其故。康普顿讲了故事的缘由。
动员费米去芝加哥原想会费些周折。因此,康普顿把劳伦斯、齐拉特请到自己家里商讨办法。当时康普顿正被流行性感冒折磨着,还躺在病床上。劳伦斯和齐拉特则冒着被传染的风险到了那里。
问题提出之后,齐拉特第一个说,原来是为了这个——他还以为被叫来商量什么难于上青天的大事……言外之意,康普顿杀鸡用了牛刀,把他从遥远的地方搬了来,实属多余。
康普顿也遭到了劳伦斯的嘲笑,劳伦斯冲着康普顿喊道:“你永远也不会在芝加哥得到费米——你这叫一厢情愿。”
齐拉特是不喜欢别人在费米的问题上与他叫板的。他有点火了,道:“大炮……你有什么根据否定我?”他一向如此称呼劳伦斯。
实际上,劳伦斯是借此激齐拉特上钩,把事情弄扎实,万一康普顿说不下来,齐拉特就得跟上,说什么也得把费米弄过来。齐拉特上钩了。
劳伦斯道:“还要什么根据,劳拉第一个就不赞成!”
齐拉特:“这不能成其为论据——劳拉绝对不是问题。”
劳伦斯道“我用1000元跟你打赌。”
齐拉特:“我同意,在座的可以作证。”
这时劳伦斯收了兵,说:“我把赌注降到一支五分钱的雪茄烟。
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