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美国国家科学院原子裂变委员会的第二份报告(1941年7月11日)
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亲爱的朱厄特主席:

作为对你所提要求的响应,国家科学院原子裂变委员会进一步考虑了铀的工程开发问题,O.E.巴克利(O.E.Buckley)、L.W.查布(L.W.Chubb)、E.O.劳伦斯和W.D.库利奇于7月1日在华盛顿的国家标准局与布里格斯博士、艾利森博士和布赖特博士进行了会谈,7月2日则在纽约的哥伦比亚大学与佩格拉姆院长和费米教授进行了会谈。

以下报告内容是对5月17日报告的补充。

我们重新考虑了——特别是从工程的角度,前一份报告的主要问题,并赞同它所提出的建议。近期加利福尼亚大学所取得的成果表明,94号元素可以通过铀-238俘获中子而创造,而且94号元素与慢中子遭遇大概会发生如同铀-235那样的裂变。这一新发现连同劳伦斯博士所起草的附件中所详细探讨的它可能的重要后果,已上报了铀委员会。

在目前紧急情况下进行军事应用的前景足以证明划拨国防资金以支持大力推动原子裂变问题向前迈进是合理的,我们特别加以了考虑。我们确信,这样的支持不但是合理的,而且是迫切需要的。

就如我们所考虑的,问题明显分为两个方面:

(a)铀-235的分离或浓缩。

前一份报告提交时这方面基本没有显示出——如果有的话,更多的直接或甚至及早应用的可能性。但是,不应忽视在浓缩方面即使是非常有限进展的重要性,我们全然支持目前正在开展的针对这个问题的多样化攻关以及现有的支出水平。

(b)确立天然形成的铀同位素混合物的链式反应。如同已阐述的那样,相比前一份报告提交时,这方面似乎提供了更多的可能性。

前一份报告提出并讨论了数种裂变反应的军事应用。我们认为,由于缺乏所需的重要数据,此时从定量或工程的角度对这些应用进行评估是不切实际的。然而,可用数据为未来自持性链式反应的制造、控制和实际利用提供了很大的可能性——如果实现的话,是一种可能具有巨大重要性的结局。我们提出我们的建议,正是基于这一方面,而不是基于链式反应应用的确切计划。

目前正在开展的基础实验,有可能显著增加现有的数据,但是对于实际评估而言几乎肯定是不够的。最后提到的这一点将需要更大规模的实验,我们认为,为此加以准备不应等待目前研究工作的结果,而是应当立即开始,为了不耽误现有的实验,可由另一组人员承担。就如我们所考虑的,这一更大规模的有效和迅速的攻关行动,也需要一种不同于现在铀委员会管理下的工作组织模式。它应当是这样一种项目组织类型,即完全致力于实现链式反应的单一目标,并探索其在国防领域的潜在价值。

该项目应由一名能够将其全部时间投入其中的总管负责。同时,应为他配备一位业务主管,协助业务主管的则是足够数量的办公人员和一名技术主管,而后者率领着5~10名杰出的物理学家及其大致两倍数量的助手。我们认为,费米博士应出任技术主管。

出于保密和危险性的考虑,实验室最好应坐落在相当偏僻的乡村地区。当然,如果能够利用一些已有的设备齐全且合适的实验室,可以节省大量的时间。看上去能够找到这样的一个实验室,本委员会认为较为理想的地点是位于纽约塔克西多帕克(Tuxedo Park)的阿尔弗雷德·卢米斯实验室(Alfred Loomis Laboratory)。

我们估计,支付薪酬和这样一个实验室的一般性运转需要25万美元,并且第一年的材料支出为50万~100万美元。

所有明确旨在制造和利用链式反应的实验工作,都应在新实验室中进行,而旨在获得基础性数据的相关研究,则可以在与该核心实验室密切合作的情况下,在大学的和其他的实验室中依然继续进行。

显然,建立这样一个新的机构是所指出的要做的下一步,并且应立即采取行动。工程评估只能有待以后再进行。任何有关实现链式反应,如果可能的话,以及国防应用所需时间的明智估计,就事情的性质而言,是不可能做到的。我们只能加以预测,成功地演示可控的链式反应将明确地揭示巨大的潜在价值,从而要求大规模加大科学领域和工程领域的投入,以至于实际应用能够紧随其后。

敬呈

W.D.库利奇

阿瑟·康普顿博士外出期间的代理主席

以下委员会成员表示赞同:O.E.巴克利、L.W.查布、E.O.劳伦斯、J.C.斯莱特、J.H.范扶累克。

附件 关于94号元素裂变的备忘录

欧内斯特·O.劳伦斯

国家科学院裂变委员会的第一份报告,在开发利用未分离的铀同位素的链式反应方面,开启了一个极其重要的新的可能性。加利福尼亚大学的核粒子实验室的实验显示,(a)作为铀-238俘获中子,然后进行2次连续的β嬗变的结果,形成了94号元素,进而(b)这种超铀元素发生慢中子裂变,因此推测其行为类似铀-235。

如果未分离的同位素的链式反应能够实现,相应地看上去,为了大量制造94号元素的明确目的,反应可能会被允许在一段时间内剧烈地进行。这种材料可以通过通常的化学方法提取,并且据推测在用于链式反应目的方面相当于铀-235。

如果是这样的话,那么将激发以下三种极其重要的潜在价值:

1.铀-238将可用于能量生产,从而将从特定数量的铀中所获得原子能的总量增加大约100倍。

2.在使用94号元素时,人们可以设计制造用于动力目的的小型链式反应设备,其重量大约为100磅,而不是使用天然铀的设备所需的大约100吨。

3.如果可以大量获得94号元素,使用快中子制造链式反应是可能的。在这种反应中,能量将以爆炸性的速度释放,可以将其称为“超级炸弹”。

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