Bomba Atômica – Projeto Manhattan

Em 1939, vários cientistas norte-americanos, muitos deles refugiados de regimes fascistas na Europa, começaram a tomar medidas, para explorar o processo de fissão nuclear. Sendo isso algo que acabou futuramente sendo reconhecido para fins militares.

nuvem cogumelo hiroshima após queda little boy nagasaki  fat man
A nuvem de cogumelo sobre Hiroshima (esquerda) após a queda da Little Boy e sobre Nagasaki (direita), após a queda da Fat Man
O primeiro contato dos cientistas com governo foi feito por George Braxton Pegram, da Universidade de Columbia, que organizou uma conferência entre Enrico Fermi o Ministério da Marinha em março de 1939.

Após isso, no verão de 1939, Albert Einstein foi persuadido por seus colegas cientistas a usar sua influência e apresentar o potencial militar de uma reação em cadeia de fissão descontrolada ao até então Presidente Franklin Delano Roosevelt.

Em fevereiro de 1940, o governo disponibilizou 6 mil dólares para iniciar a investigação sob a supervisão de uma comissão chefiada por Lyman James Briggs, diretor do National Bureau of Standards.

No mesmo ano coincidentemente, soube-se , que os cientistas alemães estavam trabalhando em um projeto semelhante e que os britânicos também estavam explorando o problema.

Duvidas em Relação ao Projeto e o seu crescimento


No inicio do verão de 1940, um grande apoio financeiro não poderia ser esperado, para os pesquisadores atômicos. Ao invés disso, crescia o número de indivíduos e organizações, que era contra o projeto, considerando-o projeto “irrazoável“ para o qual as perspectivas apresentadas pelos físicos eram, para dizer o mínimo, duvidosas.

No começo de 1941, os cientistas produziram os 2 primeiros elementos transurânicos o netúnio e o plutônio. Descobriu se que o isótopo do plutônio com um peso atômico de 239, também era fissivel. Inicialmente, os cientistas obtiveram apenas quantidades infinitesimais de plutônio. Sendo que isso não intimidou os cientistas na época.

No outono de 1941, Harold Clayton Urey e George Braxton Pegram foram para a Inglaterra para tentar configurar um esforço cooperativo, mas só em 1943 uma comissão política combinada com a Grã-Bretanha e no Canadá foi estabelecida. Sendo que nesse ano, um número de cientistas desses países se mudou para os Estados Unidos para participar do projeto lá.

Em dezembro de 1941, por causa do grande número de indivíduos e organizações contra o projeto, Albert Einstein interveio na comissão do projeto, estabelecendo que uma bomba atômica poderia ser construída antes do fim da guerra. Somente então veio a decisão longamente adiada, para prosseguir com todo o fervor com a construção da nova arma.

Sendo que essa intervenção aconteceu um dia antes dos japoneses atacarem Pearl Harbour e os Estados Unidos entrarem na segunda grande guerra.

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Franklin Delano Roosevelt assinando a declaração de guerra no dia seguinte ao ataque de Pearl Harbor

O projeto manhattan ganha força


Em 6 de dezembro de 1941, o projeto foi colocado sob a direção do Gabinete de Investigação Científica e Desenvolvimento, que era presidido por Vannevar Bush. Depois da entrada dos Estados Unidos na guerra, a responsabilidade conjunta do projeto foi dada ao departamento de guerra, para a construção de plantas-piloto, laboratórios e instalações de produção de materiais fissiveis, que deveriam ser construídos pelo serviço de engenharia do exercito de modo que os cientistas reunidos poderiam levar a cabo a sua missão.

Em junho de 1942, o Corpo de Engenharia do Distrito de Manhattan foi inicialmente designado a gestão dos trabalhos de construção (porque grande parte das primeiras pesquisas foram realizadas na Universidade de Columbia, em Manhattan), com isso, o projeto começou ganhar bastante força.

Em setembro de 1942 o brigadeiro-general Leslie Richard Groves foi encarregado de comandar e dirigir as atividades do exercito no projeto e, quando ele se encontrou pela primeira vez com seu corpo de auxiliares pela primeira vez, em Los Alamos disse-lhes que se lembrassem sempre de que teriam que lidar com a maior coleção de malucos jamais reunida. Sendo que nessa época, os cientistas descobriram que o isótopo do Urânio 235 era o responsável pela fissão do Urânio.

brigadeiro general leslie richard groves
Brigadeiro General Leslie Richard Groves

Problemas do Projeto Manhattan


O urânio-235 é um componente essencial para fissão nuclear, porém, não pode ser separado por meios químicos de seu companheiro natural Urânio 238, que é mais abundante, logo, devendo ser separado por métodos físicos.

Os cientistas exploraram vários métodos para se fazer isso intensamente, e dentre esses métodos dois foram escolhidos, o processo eletromagnético desenvolvido na Universidade da Califórnia em Berkeley sob a supervisão de Ernest Orlando Lawrence e o processo de difusão desenvolvido sob a supervisão de Urey na Universidade de Columbia.

Sendo que ambos os processos necessitam de instalações complexas e enormes quantidades de energia elétrica para produzir até mesmo pequenas quantidades de urânio-235. Philip Hauge Abelson desenvolveram um terceiro método chamado de difusão térmica, que também foi utilizado para se efetuar uma separação preliminar. Sendo todos estes métodos utilizados na produção de Urânio 235 em uma área de 180 quilômetros quadrados, perto de Knoxville, Tennessee, originalmente conhecida como Clinton Engineer Works, mais tardiamente conhecida como Oak Ridge.

instalações obtençao uranio 235
Instalações de obtenção de Urânio 235

Primeiro Reator Nuclear de Fissão


Apenas um método estava disponível para a produção de um material físsil, o plutônio-239. Esse método foi desenvolvido no laboratório metalúrgico, da Universidade de Chicago, sob a direção de Arthur Holly Compton e envolveu a transmutação em um reator de urânio-238.

Em 2 de dezembro de 1942, Enrico Fermi conseguiu emigrar, para os estados unidos, tendo se tornado professor na Universidade de Columbia,mas um tempo depois acabou se mudando para o Laboratório Nacional de Los Alamos, para trabalhar no Projeto Manhattan. No projeto, ele e seus colaboradores conseguiram produzir e controlar com sucesso a reação em cadeia de fissão em um reator de Chicago. Sendo isso algo que até então era apenas uma ideia.

primeiro reator nuclear
Primeiro Reator Nuclear
No reator, uma pilha atômica, composta de blocos de grafite e urânio, produziu um número elevado de nêutrons livres, assim que uma barra de cádmio, que absorve os nêutrons foi afastada. Essa foi a primeira reação nuclear do mundo.

A fissão nuclear libera energia continuamente, na forma de calor, o que tende a impelir a continuação da reação em cadeia. O reator deve ser resfriado, consequentemente. Foi por isso que o primeiro grande reator ficou instalado em Hanford, Washington, onde o rio Savannah fornece amplas quantidades de água fria.

O calor, todavia, é mais que um companheiro indesejável nas reações em cadeia; ele constitui a única forma utilizável de energia obtida do núcleo, que pode ser usada para aquecer as cadeiras de uma estação de força.

Logo a produção de calor, que era um inconveniente considerável no reator de pesquisas, transformou-se em uma das principais tarefas do reator que foi produzir energia. Além da principal tarefa , que é a produção de isótopos radioativos artificiais e elementos fissiveis, tal como o plutônio 239.

No reator de fissão, o intenso bombardeio dos elétrons livres despedaça os núcleos urânio 235 e produz núcleos de numerosos elementos mais leves. O núcleo mais estável do Urânio 238 não se rompe, mas absorve um nêutron para cada núcleo que possui. O produto é o isótopo radioativo urânio 239, que tem um tempo meia vida de 23 minutos.

Nesse curto espaço de tempo, uma das metades transforma-se no novo elemento, neptúnio, que também possui vida curta, já que metade dele se desintegra em 2 ou 3 dias, formando um outro elemento, o plutônio. Este é mais estável, sendo o seu tempo de meia vida de 24000 anos. A sua Fissão, porém, por meio dos nêutrons livres, vagarosos, ocorre mais facilmente do que a de qualquer outro elemento natural.

Primeira Bomba Atômica


No inicio de 1943, os cientistas atômicos enfrentaram diversos problemas muito complicados. Pois, eram necessárias instalações de pesquisa de um novo tipo para preparar a bomba atômica. Tinha de ser construída uma gigantesca indústria a partir do nada, para manufaturar o urânio 235. Alem disso, deveriam ser construídos reatores nucleares para produzir o plutônio.

julius robert oppenheimer leslie groves restos teste trinity 1945
Julius Robert Oppenheimer e Leslie Groves em restos do teste Trinity, em setembro de 1945.
Nesse mesmo ano, foi criado um laboratório em uma colina isolada em Los Alamos, Novo México, 55 km ao norte de Santa Fe, que foi dirigido por Julius Robert Oppenheimer, para desenvolver métodos de redução dos produtos de fissão das plantas de produção de metal puro e fabricação de metal para formas necessárias.

No começo dos trabalhos, havia um certo medo nessa operação, pois, não se sabia inteiramente os riscos envolvidos no manuseio de plutônio, mas já se sabia que de uma partícula de plutônio, de um milionésimo de grama, destrói-se inteiramente os ossos e tecidos, com resultados fatais.

Existia também o perigo de uma explosão espontânea, involuntária. Ninguém sabia o total de plutônio que podia ser armazenado sem que ocorresse risco de explosão. A única informação disponível era teórica baseada em cálculos. Enquanto a quantidade de plutônio facilmente fissivel permanecia pequena não podia explodir, porque a maioria dos nêutrons livres desprendidos a medida que se desintegrava, era dissipada sem provocar fissão de outros núcleos. Quanto maior a quantidade de plutônio, menor será a de nêutrons liberados. Uma vez que a massa alcance um certo volume, permaneciam nêutrons suficientes para causar a fissão de outros núcleos; a reação em cadeia crescia, então, a um grau enorme e ocorria uma explosão atômica. A esta massa deu-se o nome especial de massa critica.

A carga principal da bomba atômica, portanto, tinha de ser ligeiramente menor que a massa critica. Somente quando a massa critica era estabelecida, podia-se adicionar bastante plutônio, para exceder a massa critica. O numero exato, para a solução deste problema difícil e assustador, podia ser obtido unicamente por meio experimental.

Os físicos procuraram arduamente essa massa critica, pois a qualquer momento, a montagem experimental da bomba podia explodir, mas, felizmente, a experiência foi bem sucedida.O canadense Louis Slotin, que era filho de refugiados russos, foi o físico que descobriu essa massa critica.Além disso, ele também foi o homem que montou a primeira bomba atômica para o teste Trinity, em Alamogordo.

No verão de 1945, os cientistas tinham quantidades de plutônio-239 suficiente para produzir uma bomba atômica, apenas faltando desenvolver o design da bomba e agendar um teste, para ver o poder destrutivo da bomba.


Ataques Nucleares ao Japão e o fim da Segunda Grande Guerra


Em 12 de julho de 1945, a primeira bomba atômica foi montada em uma velha casa de fazenda, no novo México. Sendo levada a um site da base aérea de Alamogordo, que fica a 193 km ao sul de Albuquerque, Novo México.

Onde a bomba foi içada ao alto de uma torre de aço cercada por equipamentos científicos, com monitoramento remoto, que foi monitorado por cientistas e alguns dignitários, que ocuparam bunkers a uma distancia de 9 km do lugar da explosão.

A detonação da primeira bomba atômica ocorreu em 16 de julho de 1945 as 5h30, a explosão da bomba gerou um intenso flash de luz, uma súbita onda de calor, e mais tarde um tremendo rugido como a onda de choque passou e ecoou no vale. Uma bola de fogo imensa subiu rapidamente, seguida por uma nuvem de cogumelo que se formou e se estendeu por aproximadamente 12.200 metros.

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Detonação da primeira bomba atômica no teste Trinity
Essa primeira bomba atômica tinha um poder explosivo equivalente a 15.000 a 20.000 toneladas de TNT; a torre onde a bomba tinha sido içada foi completamente vaporizada e a superfície do deserto em um raio de 730 metros fundiu e virou vidro.

Após esse teste, o presidente Harry S.Truman ( que se tornou presidente após o falecimento de Roosevelt em 12 de abril de 1945 ) ficou com uma pesada responsabilidade em suas mãos, de decidir sobre o uso dessa nova e amedrontadora arma na guerra, cujos efeitos eram bem conhecidos.

O poder da bomba atômica e tão amedrontador, que o general Thomas Farrell, por exemplo, que testemunhou visualmente a explosão da primeira bomba atômica no teste Trinity afirmou certa vez:

“Trinta segundos após a explosão, a principio o ar expandiu-se fazendo grande pressão contra as pessoas e os objetos, para ser seguido imediatamente pelo ribombo forte, intermitente e terrível, como que anunciando o dia do juízo final e fazendo-nos sentir blasfemos e pequeninos pela ousadia de querer alterar as forças até então reservadas ao Todo Poderoso.”

Primeiro Ataque Nuclear


Em 6 de agosto de 1945, três semanas após o teste “Trinity”, o avião Enola Gay decolou de Tinian, uma ilha a 2000 milhas do Japão, dirigindo-se a Hiroshima, para lançar a primeira bomba atômica, chamada de “little boy” que tinha como material físsil o Urânio 235.

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Avião Enola Gay e o coronel Paul Tibbets
A explosão da bomba destruiu tudo em uma distância aproximada de 1,5 Km do núcleo central da explosão, mergulhando toda a cidade em um mar de chamas sem fim. Nessa explosão morreram aproximadamente cerca de 70 mil pessoas, sem contar o numero de habitantes que morreram anos depois com as consequências causadas pela radiação da bomba.

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Bomba Atômica Little Boy, que foi atacada em Hiroshima.

Segundo Ataque Nuclear e a Rendição do Japão


Em 9 de agosto de 1945, os Estados Unidos repetiu o ataque, mas dessa vez foi sobre Nagazaki. A bomba atacada em Nagazaki foi Fat Man, que tinha como material físsil o plutônio.A explosão da bomba matou cerca 40 mil pessoas, sem contar o numero de habitantes que morreram anos depois com as consequências causadas pela radiação da bomba.

bomba atômica fat man nagazaki
Bomba Atômica Fat Man, que foi atacada em Nagazaki
O ataque dessa segunda bomba e as ameaças de um terceiro ataque nuclear fez com que o Japão se rendesse. No dia 14 de agosto de 1945 o Japão se rendeu e acabou Segunda Guerra Mundial

A morte de Stolin


Quase um ano mais tarde, em 21 de maio de 1946, enquanto estava trabalhando em bomba atômica que deveria explodir em um teste nas águas do Bikini Atoll, no pacifico, sua chave de fenda escorregou; os dois hemisférios sub-criticos juntaram-se e teve inicio, instantaneamente a uma reação em cadeia.
louis stolin image
Louis Stolin
Ao invés de recuar, Stolin segurou os hemisférios com as mãos desprotegidas e interrompeu a reação. Agindo assim, entretanto, salvou a vida dos homens que trabalhava consigo na sala, mas acabou recebendo uma dose letal de radiação, fazendo-o morrer nove dias depois.

Fim do projeto Manhattan


O projeto Manhattan foi um projeto imenso, que reuniu um numero enorme de trabalhadores, cerca de 600.000 mil pessoas foram contratadas, para trabalhar no projeto. O custo desse projeto foi superior a dois bilhões de dólares e, ele oficialmente acabou em 31 de dezembro de 1946, mas, no entanto, a pesquisa refere nte à energia nuclear e as bombas nucleares não acabou. Sendo que no começo da década de 50, os Estados Unidos desenvolveu uma bomba bem mais terrível que a bomba atômica, a bomba de hidrogênio.

presidente truman assinando lei energia atômica 1946
Presidente Truman assinando a Lei de Energia Atômica de 1946, que institui a Comissão de Energia Atomica dos Estados Unidos

Referências


Sobre o autor


Pedro Coelho Olá meu nome é Pedro Coelho, eu sou engenheiro químico, engenheiro de segurança do trabalho e Green Belt em Lean Six Sigma. Além disso, também sou técnico em informática, e em parte de minhas horas vagas me dedico a escrever artigos aqui no ENGQUIMICASANTOSSP, para ajudar estudantes de Engenharia Química e outros cursos. Se você acha legal esse projeto, siga-nos através de nossas paginas nas redes sociais e ajude-nos a divulgar essa ideia, compartilhando com seus amigos as nossas postagens.

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