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Programa de materiales de alimentación del Proyecto Manhattan

Diagrama que describe el procesamiento del uranio. El programa de materias primas del Proyecto Manhattan localizó y adquirió minerales de uranio , los refinó y procesó para conv...

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Diagrama que describe el procesamiento del uranio.

El programa de materias primas del Proyecto Manhattan localizó y adquirió minerales de uranio , los refinó y procesó para convertirlos en materias primas para las plantas de enriquecimiento de isótopos del Proyecto Manhattan en Clinton Engineer Works en Oak Ridge, Tennessee , y sus reactores nucleares en Hanford Engineer Works en el estado de Washington . El uranio altamente enriquecido producido en las plantas de enriquecimiento y el plutonio de los reactores se utilizaron para fabricar bombas atómicas .

El objetivo original del programa de materias primas en 1942 era adquirir aproximadamente 1.500 toneladas métricas (1.700 toneladas cortas) de octóxido de triuranio (U₃O₈ ) ( óxido negro ). Para el momento de la disolución del Distrito de Manhattan el 1 de enero de 1947, había adquirido alrededor de 9.100 toneladas métricas (10.000 toneladas cortas) ,El 68,3% de los cuales procedían del Congo Belga ,13,2% de la Meseta de Colorado y11,1% de Canadá. Un adicionalEl 7,3% procedía de "fuentes diversas", entre las que se incluían cantidades recuperadas en Europa por la Misión Alsos del Proyecto Manhattan .

Más allá de sus necesidades inmediatas en tiempos de guerra, los gobiernos estadounidense y británico intentaron controlar la mayor cantidad posible de depósitos de uranio del mundo. Crearon el Fideicomiso de Desarrollo Combinado en junio  de 1944, con el director del Proyecto Manhattan, el Mayor General Leslie R. Groves Jr., como presidente. El Fideicomiso de Desarrollo Combinado adquirió minerales de uranio y torio en los mercados internacionales. Se utilizó una cuenta especial, no sujeta a las auditorías y controles habituales, para custodiar los fondos del Fideicomiso. Entre 1944 y su renuncia al Fideicomiso en 1947, Groves depositó un total de 37,5  millones de dólares (equivalentes a 685,85  millones de dólares en 2025 ). En 1944, el Fideicomiso de Desarrollo Combinado compró 3.440.000 libras (1.560.000 kg) de mineral de óxido de uranio del Congo Belga. 

El mineral en bruto se disolvía en ácido nítrico para producir nitrato de uranilo , que se reducía a dióxido de uranio de alta pureza . En julio  de 1942, Mallinckrodt producía una tonelada de óxido al día, pero convertirlo en uranio metálico resultó inicialmente más difícil. Se estableció una sucursal del Laboratorio Metalúrgico en el Iowa State College en Ames, Iowa , bajo la dirección de Frank Spedding, para investigar alternativas. Esto se conoció como el Proyecto Ames , y el proceso Ames que desarrolló para producir uranio metálico estuvo disponible en 1943. El uranio metálico se utilizaba como combustible para los reactores nucleares. El tetracloruro de uranio se producía como materia prima para los calutrones utilizados en el proceso de separación de isótopos Y-12 (electromagnético), y el hexafluoruro de uranio para el proceso de separación K-25 ( difusión gaseosa ).

Fondo

El uranio fue descubierto en 1789 por el químico y farmacéutico alemán Martin Heinrich Klaproth , quien también estableció sus útiles propiedades comerciales, como su efecto colorante sobre el vidrio fundido. Se encuentra en varios minerales, entre ellos pechblenda , torbernita , carnotita y autunita . A principios del siglo XIX, se extraía como subproducto de la minería de otros minerales. La extracción de uranio como producto principal comenzó en Joachimsthal , Bohemia , alrededor de 1850, en la mina South Terras , Cornualles, en 1873, y en Paradox Valley , Colorado , en 1898. [ 1 ]

En 1915 se descubrió un importante yacimiento en Shinkolobwe , en lo que entonces era el Congo Belga , y la extracción fue iniciada por la empresa minera belga Union Minière du Haut-Katanga tras la Primera Guerra Mundial. El primer lote de mineral de uranio llegó a Bélgica en diciembre de 1921. [ 2 ] Solo el mineral de uranio más rico se exportaba a Olen, Bélgica, para la producción de radio , un producto de la desintegración natural del uranio, por Biraco , una filial de Union Minière du Haut Katanga. El uranio fue una importante exportación de Bélgica desde 1922 hasta la Segunda Guerra Mundial. [ 3 ] [ 4 ]

La alta ley del mineral de la mina —65% o más de octóxido de triuranio ( U3O8 ), conocido como óxido negro, cuando la mayoría de los sitios consideraban que 0,03% era bueno— permitió a la empresa dominar el mercado. Incluso las 2000 toneladas métricas (2200 toneladas cortas) de relaves de la mina considerados demasiado pobres para molestarse en procesar contenían hasta un 20% de mineral de uranio. [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ] El óxido negro se usaba principalmente como esmalte en la industria cerámica, que consumía alrededor de 140 toneladas métricas (150 toneladas cortas) anualmente como agente colorante para baldosas y vidrio de uranio , y en 1941 se vendía a USD $4,52 por kilogramo ($2,05/lb) (equivalente a $ 99 /kg en 2025 ). El nitrato de uranio ( UO₂ (NO₃ ) ₂ ) era utilizado por la industria fotográfica y se vendía a 5,20 USD por kilogramo (2,36 USD/lb) (equivalente a 114 USD /kg en 2025 ). [ 8 ] El mercado del uranio era bastante pequeño y, para 1937, Union Minière tenía reservas para treinta años, por lo que se interrumpieron las operaciones de extracción y refinación en Shinkolobwe. [ 5 ]

El descubrimiento de la fisión nuclear por los químicos Otto Hahn y Fritz Strassmann en diciembre de 1938, y su posterior explicación, verificación y denominación por los físicos Lise Meitner y Otto Frisch , abrió la posibilidad de que el uranio se convirtiera en una nueva e importante fuente de energía. [ 9 ] En la naturaleza, el uranio tiene tres isótopos : uranio-238 , que representa el 99,28 por ciento; uranio-235 , 0,71 por ciento; y uranio-234 , menos del 0,001 por ciento. [ 10 ] En Gran Bretaña, en junio de 1939, Frisch y Rudolf Peierls investigaron la masa crítica del uranio-235, [ 11 ] y descubrieron que era lo suficientemente pequeña como para ser transportada por los bombarderos contemporáneos , lo que hizo posible una bomba atómica . Su memorándum Frisch-Peierls de marzo de 1940 dio inicio a Tube Alloys , el proyecto británico de bomba atómica. [ 12 ]

En junio de 1942, el coronel James C. Marshall fue seleccionado para dirigir la parte del Ejército del proyecto estadounidense de la bomba atómica. Estableció su cuartel general en el 270 de Broadway en la ciudad de Nueva York ; el teniente coronel Kenneth Nichols se convirtió en su adjunto. [ 13 ] El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos está dividido en divisiones y las divisiones en distritos. [ 14 ] Los distritos de ingenieros normalmente llevan el nombre del lugar donde se ubicaba su cuartel general, por lo que el comando de Marshall se llamó Distrito de Manhattan. Sin embargo, a diferencia de los otros distritos de ingenieros, no tenía límites geográficos, y Marshall tenía la autoridad de un ingeniero de división. Con el tiempo, todo el proyecto llegó a ser conocido como "Manhattan". [ 13 ] El general de brigada Leslie R. Groves se convirtió en el director del Proyecto Manhattan en septiembre de 1942. [ 15 ] Marshall permaneció como ingeniero de distrito hasta el 13 de agosto de 1943, cuando fue reemplazado por Nichols. [ 16 ]

Una de las primeras preocupaciones de Groves al asumir el cargo fue asegurar el suministro de materias primas, en particular mineral de uranio. [ 17 ] En ese momento, había uranio insuficiente incluso para fines experimentales, y no se sabía cuánto se necesitaría finalmente. [ 18 ] Resultó que un arma de fisión tipo cañón Little Boy , que utilizaba unos 60 kilogramos de uranio altamente enriquecido , requería 8300 kilogramos de uranio natural para producirse en los procesos de separación de isótopos en Clinton Engineer Works . [ 19 ] Un arma nuclear tipo implosión Fat Man utilizaba unos 6 kilogramos de plutonio , pero esto requería la irradiación de unos 24 000 kilogramos de lingotes de uranio en los reactores nucleares de Hanford Engineer Works . [ 20 ]

Organización

Red de materiales de alimentación - organigrama
Gráfico que muestra la cantidad acumulada de óxido de uranio recibida en forma de mineral y concentrados para el Proyecto Manhattan (1942-1947). Las cifras se expresan en toneladas de óxido de uranio.

Inicialmente, la firma Stone & Webster se encargó de la adquisición de materias primas, pero a medida que el proyecto creció en alcance, se decidió que dicha empresa se concentrara en el diseño y la construcción de la planta electromagnética Y-12 , y Marshall and Nichols se encargó de la adquisición y el refinado. [ 21 ]

En octubre de 1942, Marshall estableció una Sección de Materiales en el cuartel general del Distrito de Manhattan bajo el mando del teniente coronel Thomas T. Crenshaw Jr., arquitecto. Para asistirlo, contaba con el capitán Phillip L. Merritt , geólogo, y el capitán John R. Ruhoff. Ruhoff era ingeniero químico y trabajaba para Mallinckrodt . Cuando se alistó en el Ejército, Nichols lo asignó al Distrito de Manhattan. Como ingeniero del área de St. Louis del distrito , había trabajado en la producción de uranio metálico. [ 22 ] [ 23 ] [ 24 ] Crenshaw se convirtió en el oficial a cargo de las operaciones en Clinton Engineer Works en Oak Ridge, Tennessee , en julio de 1943, y fue sucedido como jefe de la Sección de Materiales por Ruhoff, quien fue ascendido a teniente coronel. [ 21 ] [ 25 ]

Al mes siguiente, la sede del Distrito de Manhattan se trasladó a Oak Ridge, pero la Sección de Materiales y sus sucesoras permanecieron en Nueva York hasta 1954. [ 25 ] [ 26 ] Nichols consideró que esta era una mejor ubicación, ya que estaba cerca de los puertos de entrada, los almacenes de minerales y las sedes de varias de las empresas que suministraban materias primas. Reorganizó la sección como el Área de Madison Square; las áreas de ingeniería normalmente reciben el nombre de su ubicación, y la oficina estaba ubicada cerca de Madison Square . [ 25 ]

Como ingeniero de área, Ruhoff era responsable de casi cuatrocientos militares y civiles en 1944, de los cuales tres cuartos estaban en Nueva York. Había dos oficinas de campo responsables de adquisiciones: Murray Hill en Nueva York y Colorado en Grand Junction, Colorado , y cinco responsables del procesamiento de materiales de alimentación: Iowa (en Ames, Iowa ), St. Louis, Wilmington , Beverly y Tonawanda . [ 25 ] [ 27 ] Ruhoff fue sucedido en octubre de 1944 por el teniente coronel WE Kelley, quien a su vez fue sucedido por el teniente coronel GW Beeler en abril de 1946. [ 21 ]

El objetivo original del programa de materias primas en 1942 era adquirir aproximadamente 1.500 toneladas métricas (1.700 toneladas cortas) de óxido negro. Para cuando se disolvió el Distrito de Manhattan a finales de 1946, había adquirido alrededor de 9.100 toneladas (10.000 toneladas cortas) . El costo total del programa de materias primas hasta el 1 de enero de 1947 fue de aproximadamente USD$90.268.490 ( equivalente a $1.301.561.313 en 2025 ), de los cuales $27.592.360 ( equivalente a $397.848.112 en 2025 ) se destinaron a la adquisición de materias primas, $58.622.360 ( equivalente a $845.262.791 en 2025 ) a las operaciones de refinación y procesamiento, y $3.357.690 ( equivalente a $48.413.787 en 2025 ) a la investigación, el desarrollo y el control de calidad. [ 28 ]

Adquisición de uranio

El primer objetivo del programa de materias primas fue obtener suficientes materias primas que contuvieran uranio para su conversión en materias primas para las plantas de procesamiento. El objetivo inicial era obtener 1700 toneladas cortas (1500 t) de óxido negro para mediados de 1944. [ 29 ] 

África

Actividades tempranas

En mayo de 1939, Edgar Sengier , director de Union Minière, visitó a otro director, Lord Stonehaven , en Londres. Stonehaven organizó una reunión entre Sengier, Sir Henry Tizard y el Mayor General Hastings Ismay . [ 30 ] [ 31 ] El Ministerio de Asuntos Exteriores se había puesto en contacto con Union Minière y descubrió que la empresa tenía 59 toneladas métricas (65 toneladas cortas) de concentrado de mineral de uranio en existencia en el Reino Unido, y que el precio de mercado era de 6/4 por libra, o 19.000 libras esterlinas ( equivalente a 920.000 dólares en 2025 ) por el lote. Otras 180 toneladas métricas (200 toneladas cortas) de óxido de uranio refinado se encontraban en Bélgica. Sengier accedió a considerar el traslado de esta reserva de Bélgica al Reino Unido. Mientras tanto, el gobierno británico compró una tonelada de mineral a los agentes londinenses de Union Minière por £709/6/8 ( equivalente a $34.334 en 2025 ). [ 31 ] Cuando Sengier salió de la reunión, Tizard le advirtió: «Ten cuidado y nunca olvides que tienes en tus manos algo que podría significar una catástrofe para tu país y el mío si este material cayera en manos de un posible enemigo». [ 30 ] [ 17 ]

Sengier escucha mientras Groves lee la mención de la Medalla al Mérito. El coronel John Jannarone observa.
El mayor general Leslie R. Groves Jr. (izquierda) entrega a Edgar Sengier (centro) la Medalla al Mérito por su contribución al esfuerzo bélico.

La posibilidad de una invasión a Bélgica se tomó en serio. En septiembre de 1939, Sengier partió hacia Nueva York con autorización para gestionar negocios en caso de que se perdiera el contacto entre Bélgica y el Congo. Antes de partir, dispuso el envío del radio y el uranio de la refinería de la compañía en Olen, Bélgica , a Gran Bretaña y Estados Unidos. El radio, unos 120 gramos, valorado en 1,8  millones de dólares (equivalente a 41,37  millones de dólares en 2025 ), llegó a su destino, pero 3200 toneladas métricas (3500 toneladas cortas) de compuestos de uranio no se enviaron antes de que Bélgica fuera invadida por los alemanes en mayo de 1940. [ 32 ] [ 33 ]

En agosto de 1940, Sengier, temiendo una toma de control alemana del Congo Belga, ordenó que parte de las reservas de mineral de uranio allí almacenadas se enviaran a los Estados Unidos a través de la filial de Union Minière, African Metals Corporation . Unas 1.139 toneladas métricas (1.256 toneladas cortas) de mineral de uranio se enviaron a Nueva York a través de Lobito , en Angola, en dos envíos: el primero, de 470 toneladas métricas (460 toneladas largas) , partió de Lobito en septiembre y llegó a Nueva York en noviembre; el segundo, de 669 toneladas métricas (658 toneladas largas) , partió en octubre y llegó en diciembre. [ 34 ] [ 35 ] El mineral se almacenó en 2006 bidones de acero de 86 centímetros (34 pulgadas) de alto y 64 centímetros (25 pulgadas) de diámetro, [ 36 ] etiquetados como "mineral de uranio" y "producto del Congo Belga", en un almacén en Port Richmond, Staten Island , perteneciente a la Archer-Daniels-Midland Company . [ 35 ] [ 37 ]  

En marzo de 1942, pocos meses después de que Estados Unidos entrara en la Segunda Guerra Mundial , Sengier fue invitado a una reunión copatrocinada por el Departamento de Estado , Metals Reserve Company , Raw Materials Board y la Junta de Guerra Económica para discutir metales no ferrosos. Se reunió con Thomas K. Finletter y Herbert Feis , pero los encontró interesados ​​solo en el cobalto y no en el uranio; el Departamento de Estado no sería informado del Proyecto Manhattan hasta la Conferencia de Yalta en febrero de 1945. [ 38 ] En su reunión del 9 de julio, el Comité Ejecutivo S-1 de la Oficina de Investigación y Desarrollo Científico (OSRD), que estaba a cargo del proyecto atómico estadounidense, no vio necesidad inmediata de cantidades adicionales de mineral de uranio más allá de las 60 toneladas cortas (54 t) que había pedido a la Eldorado Gold Mines Company en Canadá. En agosto, sin embargo, se supo que Boris Pregel , agente tanto de Union Minière como de Eldorado, buscaba comprar 500 toneladas cortas (450 t) del mineral de Sengier y había solicitado una licencia de exportación para enviarlo a Eldorado para su refinación. El Comité Ejecutivo S-1 se percató de que el mineral que estaba pagando para que se extrajera y transportara desde el Ártico podría provenir, en realidad, de Staten Island. El 11 de septiembre, Vannevar Bush , jefe de la OSRD, solicitó al Ejército que impusiera controles a la exportación de uranio. [ 39 ]  

El ejército estadounidense toma el control

Los acontecimientos se precipitaron una vez que el Ejército se involucró. El 15 de septiembre de 1942, Ruhoff obtuvo la aprobación de Sengier para la liberación de 100 toneladas cortas (91 t) de mineral, que se envió a la refinería de Eldorado en Port Hope, Ontario , para analizar su contenido de óxido. [ 40 ] Nichols se reunió con Sengier en la oficina de este último en 25 Broadway el 18 de septiembre, [ 35 ] y ambos llegaron a un acuerdo de ocho frases que Nichols anotó en un bloc de notas amarillo , entregando a Sengier una copia carbón . Según este acuerdo, Estados Unidos aceptó comprar el mineral almacenado en Staten Island y obtuvo derechos prioritarios para adquirir las 3000 toneladas cortas (2700 t) en el Congo Belga, que serían enviadas, almacenadas y refinadas a expensas del gobierno estadounidense. African Metals conservaría la propiedad del radio en el mineral. En una reunión celebrada el 23 de septiembre, acordaron un precio: 1,60 USD por libra (3,5 USD/kg) (equivalente a 69 USD /kg en 2025 ), de los cuales 1 USD se destinaría a African Metals y 60 centavos a Eldorado por el refinado. [ 41 ] Sengier abrió una cuenta bancaria especial para recibir los pagos, que la Reserva Federal recibió instrucciones de ignorar y los auditores de aceptar sin cuestionarlos. [ 42 ] Los contratos se firmaron el 19 de octubre. [ 43 ]  

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El edificio Cunard en el número 25 de Broadway, donde Sengier tenía su oficina.

El mineral en Staten Island fue transferido al Depósito de Municiones de Seneca en Romulus, Nueva York , para su custodia. Mientras tanto, se hicieron arreglos para enviar el mineral desde el Congo Belga. La mina Shinkolobwe había estado cerrada desde 1937, y se encontraba en mal estado y se había inundado. El Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos restauró la mina, amplió los aeródromos en Léopoldville y Elisabethville , mejoró los ferrocarriles y construyó un puerto en Matadi , la única salida del Congo al mar. El ejército también aseguró el mineral restante en Shinkolobwe. [ 44 ] Como el puerto de Lobito en la neutral Angola se consideraba un riesgo para la seguridad, todo el uranio transportado por mar desde la última semana de enero de 1943 fue desviado a través de Matadi en barriles sellados marcados como "Cobalto Especial". El uranio fue enviado primero al norte por tren desde Shinkolobwe hasta la terminal ferroviaria en Port-Francqui (ahora Ilebo ) en el río Kasai. Desde allí, los barriles sellados se cargaban en barcazas para ser transportados a Léopoldville (ahora conocida como Kinshasa ), donde eran llevados en tren a Matadi. [ 44 ]

Sengier pensó que sería más seguro que el mineral se enviara en cargueros de 16 nudos (30 km/h) que pudieran escapar de los submarinos alemanes en lugar de en convoy . Esto fue aceptado, y el primer envío, de 250 toneladas métricas (250 toneladas largas) , partió el 10 de octubre, seguido de un segundo el 20 de octubre y un tercero el 10 de noviembre. Los envíos fueron gestionados por la American West African Line , que operaba un servicio entre Nueva York y Matadi. [ 44 ] El uranio para el Proyecto Manhattan también se transportó por vía aérea en el servicio Clipper de Pan American Airways . El enlace aéreo Brasil-África Occidental se extendió para llegar a Leopoldville, principalmente para obtener acceso al uranio de lo que entonces era el Congo Belga. [ 45 ] [ 46 ] Posteriormente, el mineral se envió a una tasa de 410 toneladas métricas (400 toneladas largas) por mes desde diciembre de 1942 hasta mayo de 1943. Se perdieron dos envíos, uno a causa de un submarino a finales de 1942 y otro debido a un accidente marítimo a principios de 1943. Se perdieron aproximadamente 180 toneladas métricas (200 toneladas cortas) . El mineral llegaba más rápido de lo que se podía procesar, por lo que se almacenó en Seneca. Los envíos posteriores se almacenaron temporalmente en Clinton Engineer Works. En noviembre de 1943, la planta de muestreo de Middlesex en Middlesex, Nueva Jersey , se arrendó para almacenamiento, muestreo y análisis. El mineral se recibía en sacos y se enviaba para refinación según fuera necesario. [ 47 ] [ 6 ] [ 48 ] [ 49 ] 

En agosto de 1943, Winston Churchill y Franklin Roosevelt negociaron el Acuerdo de Quebec , que fusionó los proyectos británico y estadounidense de la bomba atómica, [ 50 ] [ 51 ] y establecieron el Comité de Política Combinada para coordinar sus esfuerzos. [ 52 ] A su vez, el Comité de Política Combinada creó el Fideicomiso de Desarrollo Combinado el 13 de junio de 1944 para adquirir minerales de uranio y torio en los mercados internacionales y asegurar la mayor cantidad posible del suministro mundial para evitar que cayera en manos equivocadas. [ 53 ] Groves fue nombrado su presidente, con Sir Charles Hambro , jefe de la Misión Británica de Materias Primas en Washington, y Frank Lee de la delegación del Tesoro como fideicomisarios británicos, y George Bateman, viceministro y miembro de la Junta Combinada de Producción y Recursos , en representación de Canadá. [ 54 ] [ 55 ] En 1944, el Fideicomiso de Desarrollo Combinado compró 1.560.000 kilogramos (3.440.000 lb) de mineral de óxido de uranio del Congo Belga. Se utilizó una cuenta especial no sujeta a la auditoría y los controles habituales para custodiar los fondos del Fideicomiso. Entre 1944 y su renuncia al Fideicomiso a finales de 1947, Groves depositó un total de 37,5 millones de dólares (equivalente a 685,85 millones de dólares en 2025 ). [ 56 ]   

En el otoño de 1943, Groves intentó reabrir la mina Shinkolobwe y vender su producción a los Estados Unidos. [ 57 ] Sengier informó que la mina podría producir otras 9100 toneladas métricas (10 000 toneladas cortas) de mineral con un contenido de óxido del 50 al 60 por ciento, pero reiniciar la producción requería equipo nuevo, electricidad para bombear la mina inundada y reunir una fuerza laboral, lo que tomaría de 18 a 20 meses. [ 58 ] Las reparaciones y el drenaje de la mina costaron alrededor de $350 000 y se requirieron otros $200 000 para desviar la electricidad de las minas de cobre. [ 59 ] Como el 30 por ciento de las acciones de Union Minière estaban en manos de accionistas británicos y el Gobierno belga en el exilio estaba en Londres, los británicos tomaron la delantera en las negociaciones. [ 57 ] Las negociaciones se prolongaron mucho más de lo previsto, pero Sir John Anderson y el embajador de Estados Unidos en el Reino Unido , John Winant , lograron un acuerdo en mayo de 1944 con Sengier y el Gobierno belga en el exilio para la reapertura de la mina y la compra de 1560 toneladas métricas (1720 toneladas cortas) de mineral, y el contrato se firmó el 25 de septiembre de 1944. [ 60 ] El acuerdo entre Estados Unidos, el Reino Unido y Bélgica duró diez años y financió el desarrollo de la energía nuclear en Bélgica . [ 61 ]

De la posguerra

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Edificios de calderas y procesos en la planta de muestreo de Middlesex.

Durante la guerra, todo el uranio del Congo había ido a los Estados Unidos, al igual que el capturado en Europa por la Misión Alsos , aunque parte de él pasó por manos británicas. [ 62 ] La producción total de Shinkolobwe fue contratada al Combined Development Trust hasta 1956, pero en marzo de 1946 hubo temores (no materializados) de que la mina pudiera agotarse en 1947, lo que resultaría en una grave escasez de uranio. [ 63 ] Después de algunas negociaciones, Groves y James Chadwick , el jefe de la Misión Británica al Proyecto Manhattan , acordaron una división de la producción de mineral de uranio, con todo lo que hasta marzo de 1946 destinado a los Estados Unidos, y los suministros compartidos equitativamente a partir de entonces. [ 62 ] [ 63 ] Entre el Día de la Victoria sobre Japón y el 31 de marzo de 1946, se entregó a los EE. UU. y al Reino Unido mineral que contenía 770 toneladas métricas (850 toneladas cortas) de óxido. La producción aumentó a medida que se notó el efecto de la nueva maquinaria, y del 1 de abril al 1 de julio se entregaron 1786 toneladas métricas (1969 toneladas cortas) de óxido. [ 64 ]

En la reunión del Comité de Política Combinada del 31 de julio de 1946, se ajustaron los acuerdos financieros. Anteriormente, los dos países habían dividido los costos a partes iguales; a partir de entonces, cada uno pagaría solo por lo que recibiera. [ 62 ] Por lo tanto, Gran Bretaña pudo obtener el uranio que necesitaba para la Investigación de Altos Explosivos , su propio programa de armas nucleares, sin tener que superar la oferta de Estados Unidos, y lo pagó en libras esterlinas . Mientras tanto, debido a que el ajuste se aplicó retroactivamente al Día de la Victoria sobre Japón, recibió un reembolso por los suministros asignados a Gran Bretaña pero entregados a Estados Unidos, aliviando así la escasez de dólares de Gran Bretaña. [ 62 ] [ 65 ] Aunque Union Minière hubiera preferido el pago en dólares, tuvo que aceptar la mitad en libras esterlinas. [ 64 ]

Para el 1 de enero de 1947, cuando la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos asumió el control del Proyecto Manhattan, [ 66 ] se habían extraído aproximadamente 3501 toneladas métricas (3859 toneladas cortas) de óxido negro de unas 26974 toneladas métricas (29734 toneladas cortas) de mineral africano, por las que el gobierno pagó 9113800 dólares ( equivalente a 131409858 dólares en 2025 ). Otras 2852 toneladas métricas (3144 toneladas cortas) de óxido negro en mineral fueron obtenidas por la Oficina de Washington por aproximadamente 10267000 dólares ( equivalente a 148037593 dólares en 2025 ). [ 67 ] El lodo que contenía radio que quedó después del proceso de refinación siguió siendo propiedad de African Metals y fue devuelto a la empresa después de la guerra. Los residuos de minerales de baja ley se almacenaban en la planta de Lake Ontario Ordnance Works , que estaba cerca de la planta de Linde Air Products Company donde se refinaban los minerales de baja ley. Para el 1 de enero de 1947, se habían almacenado allí 18.333 toneladas métricas (20.209 toneladas cortas) de lodo, y 1.492 toneladas métricas (1.645 toneladas cortas) habían sido devueltas a African Metals. [ 67 ]

Canadá

Mina Eldorado

Después del Congo Belga, la siguiente fuente más importante de mineral de uranio era Canadá. El mineral canadiense provenía de la mina Eldorado en el área del Gran Lago del Oso , no muy al sur del Círculo Polar Ártico . [ 68 ] [ 69 ] Esta era explotada por Eldorado Gold Mines, una empresa cofundada por Gilbert LaBine y su hermano Charlie. [ 70 ] [ 71 ] Eldorado también estableció una planta de procesamiento en Port Hope, Ontario , la única de su tipo en América del Norte. Para dirigirla, LaBine contrató a Marcel Pochon, un químico francés que había aprendido a refinar radio con Pierre Curie . [ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] El mineral se extraía en Port Radium y se transportaba a través de los ríos Gran Oso , Mackenzie y Slave hasta Waterways, Alberta , y de allí por ferrocarril hasta Port Hope. [ 75 ] [ 76 ] El Gran Lago del Oso solo es navegable entre principios de julio y principios de octubre, permaneciendo congelado el resto del año, [ 77 ] pero la actividad minera continuó durante todo el año, sostenida por el Eldorado Radium Silver Express , que llevaba personal y suministros a la mina y transportaba los minerales de regreso por aire. [ 78 ] [ 79 ] [ 80 ]

Sentado sobre un montón de rocas
Gilbert LaBine examina el mineral de uranio en la mina Eldorado.

La competencia de Union Minière fue feroz y contribuyó a que el precio del radio bajara de 70 dólares canadienses por miligramo en 1930 ( equivalente a 1263 dólares en 2025 ) a 21 dólares canadienses por miligramo en 1937 ( equivalente a 448 dólares en 2025 ). Boris Pregel negoció un acuerdo de cártel con Union Minière en virtud del cual cada empresa obtuvo acceso exclusivo a su mercado nacional y se repartió el resto del mundo en una proporción de 60:40 a favor de Union Minière. El estallido de la guerra en septiembre de 1939 bloqueó el acceso a los mercados europeos, tan arduamente conquistados, y Union Minière perdió su refinería en Olen cuando Bélgica fue invadida, lo que la obligó a utilizar la planta de Eldorado en Port Hope. [ 81 ] Con existencias suficientes para cinco años de operaciones, Eldorado cerró la mina en junio de 1940. [ 78 ] [ 82 ]

El 15 de junio de 1942, Malcolm MacDonald , el alto comisionado del Reino Unido en Canadá , George Paget Thomson de la Universidad de Londres y Michael Perrin de Tube Alloys se reunieron con Mackenzie King , el Primer Ministro de Canadá , y le informaron sobre el proyecto de la bomba atómica. Se organizó una reunión posterior ese mismo día en la que el trío se reunió con CD Howe , el Ministro de Municiones y Suministros y CJ Mackenzie , el presidente del Consejo Nacional de Investigación de Canadá . Los británicos habían notado cómo los precios del uranio habían estado aumentando y temían que Pregel intentara acaparar el mercado, e instaron a que Eldorado fuera puesta bajo control gubernamental. Mackenzie propuso lograr esto mediante la compra secreta de las acciones. [ 83 ] Howe se reunió luego con Gilbert LaBine, quien accedió a vender sus 1.000.303 acciones a 1,25 dólares canadienses por acción ( equivalente a 23 dólares en 2025 ). Este fue un buen negocio para LaBine; En ese momento, la acción se cotizaba a 40 centavos por acción, pero representaba solo una cuarta parte de los cuatro millones de acciones de la compañía. [ 84 ]

Se llevaron a cabo complejas negociaciones entre estadounidenses, británicos y canadienses sobre derechos de patente, controles de exportación e intercambio de información científica, pero la compra fue aprobada cuando Churchill y Roosevelt se reunieron en la Segunda Conferencia de Washington en junio de 1942. [ 69 ] Durante los siguientes dieciocho meses, LaBine y John Proctor del Imperial Bank of Canada recorrieron Norteamérica comprando acciones de Eldorado Gold Mines, [ 84 ] que cambió su nombre al más preciso Eldorado Mining and Refining el 3 de junio de 1943. [ 78 ] El 28 de enero de 1944, Howe anunció en la Cámara de los Comunes de Canadá que Eldorado se había convertido en una corporación de la corona , y que los accionistas restantes serían reembolsados ​​a razón de 1,35 dólares canadienses por acción. [ 85 ] [ 86 ] Muchos accionistas habían pagado considerablemente más, pero el gobierno insistió en que este era un precio justo, [ 87 ] ya que el precio final de mercado fue de 1,31 dólares canadienses por acción. [ 85 ]

Poco después de la nacionalización de Eldorado Gold Mines, el gobierno canadiense inició una investigación sobre las prácticas y operaciones históricas de gestión de la empresa, la cual arrojó evidencia que sugería actividades fraudulentas. [ 88 ] Como resultado, en febrero de 1946, Marcel Pochon, el director financiero Carl French y Boris Pregel fueron acusados ​​de conspiración criminal y fraude. Se les acusó de malversar fondos de Eldorado a través de una red de empresas controladas secretamente. [ 89 ] Sin embargo, los procedimientos penales contra Pochon, French y Pregel fueron suspendidos. Esta decisión, según se informa, se debió al deseo del gobierno canadiense de evitar la divulgación pública de transacciones potencialmente sensibles en tiempos de guerra. Los términos de cualquier acuerdo alcanzado con Eldorado permanecieron confidenciales. [ 88 ] El escrutinio relacionado también sacó a la luz informes de que Pregel, operando con autorización del gobierno estadounidense, había facilitado la venta de 230 kg (500 libras) de óxido de uranio a la Unión Soviética durante el período de guerra. Esta transacción indicó que la distribución de uranio canadiense no se limitaba únicamente al Proyecto Manhattan. [ 90 ] [ 91 ] En marzo de 1943, se suministraron 680 kilogramos (1500 lb) de uranio a la Unión Soviética en virtud del programa de Préstamo y Arriendo . Groves consideró que rechazar la solicitud soviética de uranio habría dado a entender que Estados Unidos estaba desarrollando una bomba atómica. [ 92 ]  

Producción

Lago con edificios de procesamiento en la distancia
Puerto Radium en 1936

El primer pedido, de 7,3 toneladas (8 toneladas cortas) de óxido, fue realizado a Eldorado por el Comité S-1 en 1941. [ 93 ] Este se incrementó a 54 toneladas (60 toneladas cortas) , de las cuales el comité estimó que 41 toneladas (45 toneladas cortas) serían necesarias en 1942 para alimentar los reactores nucleares experimentales de la Universidad de Chicago . [ 94 ] A partir de mayo de 1942, la planta comenzó a enviar 14 toneladas (15 toneladas cortas) por mes. El 16 de julio, Preger negoció un acuerdo para que los estadounidenses compraran 320 toneladas (350 toneladas cortas) a 6,3 dólares canadienses por kilogramo (2,85 dólares/libra) (equivalente a 115 dólares canadienses /kg en 2025 ). [ 95 ]

Y esto no fue el final: el 22 de diciembre, la Canadian Radium and Uranium Corporation de Preger realizó un pedido de otras 450 toneladas (500 toneladas cortas) . Esto significaba no solo que la mina se reabriría, sino que estaría completamente ocupada con pedidos estadounidenses hasta finales de 1944. [ 96 ] Los británicos se alarmaron: habían permitido que 18 toneladas (20 toneladas cortas) de óxido destinadas a ellos se desviaran a los estadounidenses, cuya necesidad era más apremiante, pero ahora se enfrentaban a un cierre total, sin uranio para el reactor del Laboratorio de Montreal . El problema se resolvió con el Acuerdo de Quebec en agosto de 1943. [ 95 ] [ 97 ]

Ed Bolger, quien había sido superintendente de la mina de 1939 a 1940, lideró el esfuerzo para reactivarla en abril de 1942. Llegó por aire con un grupo de avanzada de 25 personas y suministros, transportados por Canadian Pacific Air Lines . Parte del mineral había sido abandonado en los muelles cuando la mina fue cerrada y podía ser enviado de inmediato, pero la reactivación fue complicada. La mina se había llenado de agua que tuvo que ser bombeada, y el agua había podrido las vigas. Una de las chimeneas estaba llena de helio. Para descongelar la roca, se trajeron calentadores eléctricos y se redujo la ventilación, pero esto expuso a los mineros a una acumulación de gas radón radiactivo. Bolger buscó los depósitos más ricos y los explotó primero; En una veta , el contenido de óxido llegó a ser tan alto como el 5%, pero la producción mensual se quedó sistemáticamente por debajo de los objetivos, cayendo de un máximo de 73.000 toneladas (80.000 toneladas cortas) en agosto de 1943 a 16.741 toneladas (18.454 toneladas cortas) en diciembre. [ 82 ] [ 98 ]

Un remolcador
La Reina del Radio en el muelle en julio de 1937.

Cada temporada, entre 1100 y 1300 toneladas (1200 y 1400 toneladas cortas) de carga se entregaban a Port Radium por vía marítima, junto con entre 2300 y 2700 toneladas (2500 y 3000 toneladas cortas) de petróleo para los generadores diésel desde Norman Wells en el río Mackenzie. El envío de suministros por vía marítima desde Waterways costaba $0,11 por kilogramo ($0,05/lb) (equivalente a $ 2 /kg en 2025 ), mientras que el flete aéreo desde Edmonton costaba $1,5 por kilogramo ($0,70/lb) (equivalente a $ 27 /kg en 2025 ). [ 76 ] LaBine pidió a los estadounidenses que aceleraran la entrega de dos nuevos aviones Lockheed Model 18 Lodestar a Canadian Pacific. [ 82 ] Se utilizaron aviones militares de Estados Unidos y Canadá para transportar mineral desde Port Radium hasta Waterways. En 1943, se transportaron por aire 270 toneladas (300 toneladas cortas) de mineral. [ 47 ] LaBine también logró que se liberara a algunos miembros del personal de las fuerzas armadas canadienses. Para 1944, Eldorado contaba con una plantilla de 230 trabajadores. [ 82 ]

Para el 1 de enero de 1947, el Distrito de Manhattan había contratado a Eldorado 3755 toneladas (4139 toneladas cortas) de concentrados de mineral que se entregarían como 1031 toneladas (1137 toneladas cortas) de óxido negro a un costo aproximado de USD$5.082.300 ( equivalente a USD$73.280.555 en 2025 ). [ 78 ]

Estados Unidos

Procesamiento de vanadio y uranio en la planta de Vanadium Corporation of America en Naturita, Colorado.

En Estados Unidos, se extraían minerales de carnotita en la meseta de Colorado por su contenido de vanadio . Estos minerales contenían aproximadamente un 1,75 % de pentóxido de vanadio ( V₂O₅ ) y un 0,25 % de dióxido de uranio ( UO₂ ). El vanadio era importante para el esfuerzo bélico como agente endurecedor en las aleaciones de acero , y la Metals Reserve Company ofreció préstamos y subsidios para aumentar la producción. Los residuos de arenas de carnotita de esta actividad minera a lo largo de los años contenían bajas concentraciones de óxidos de uranio que eran económicamente recuperables, pero cuyo transporte no resultaba rentable. [ 99 ] [ 68 ]

El Distrito de Manhattan dispuso que sus proveedores, Metals Reserve Company, Vanadium Corporation of America (VCA) y United States Vanadium Corporation (USV), una subsidiaria de Union Carbide , molieran relaves que contenían 0,25 % de óxido de uranio en concentrados o lodos con un contenido de óxido que oscilaba entre el 10 % y el 50 %. [ 99 ] [ 68 ] VCA concentró su mineral en su planta de Naturita, Colorado , antes de enviarlo a la planta de procesamiento de Vitro en Canonsburg, Pensilvania . USV procesó los relaves en su planta de Uravan, Colorado , para su entrega a la planta de Linde en Tonawanda. El Distrito de Manhattan también contrató a USV para construir y operar plantas de procesamiento propiedad del gobierno en Durango , Uravan y Grand Junction en Colorado, que procesarían los relaves. [ 100 ]

Para el 1 de enero de 1947, se habían comprado aproximadamente 344.432 toneladas (379.671 toneladas cortas) de relaves de mineral, que produjeron alrededor de 1.224 toneladas (1.349 toneladas cortas) de óxido negro. De esta cantidad, 808 toneladas (891 toneladas cortas) provenían de USV, 210 toneladas (230 toneladas cortas) de VCA, 122 toneladas (135 toneladas cortas) de Metals Reserve Company, 24 toneladas (26 toneladas cortas) de Vitro Manufacturing Company y 61 toneladas (67 toneladas cortas) de otras fuentes. El costo total de adquisición de fuentes estadounidenses fue de aproximadamente USD$2.072.330 ( equivalente a USD$29.880.466 en 2025 ). [ 99 ] [ 68 ]

Para conservar el uranio, la Junta de Producción de Guerra prohibió la venta o compra de compuestos de uranio para su uso en cerámica el 26 de enero de 1943. En agosto, el uso de uranio en la industria fotográfica se restringió a aplicaciones militares e industriales esenciales. El área de Madison Square compró todas las existencias disponibles. Esto ascendió a 240 toneladas (270 toneladas cortas) de óxido negro recuperable de sales de uranio, a un costo de USD$1.056.130 ( equivalente a USD$15.228.104 en 2025 ). [ 101 ]

Europa

La Misión Alsos fue la misión de inteligencia científica del Proyecto Manhattan que operó en Europa. Estaba comandada por el teniente coronel Boris Pash , con Samuel Goudsmit como su adjunto científico. Se movía con el avance de los ejércitos aliados (y a veces por delante de ellos). [ 102 ] En septiembre de 1944, después de la liberación de Amberes, la misión aseguró la sede corporativa de Union Minière y confiscó sus registros. [ 103 ] Descubrieron que más de 1100 toneladas cortas (1000 t) de uranio refinado habían sido enviadas a Alemania, pero unas 140 toneladas (150 toneladas cortas) permanecían en Olen. [ 104 ] Luego partieron hacia Olen, donde localizaron 62 toneladas (68 toneladas cortas) , pero encontraron que faltaban otras 73 toneladas (80 toneladas cortas) , que habían sido enviadas a Francia en 1940 antes de la invasión alemana de Bélgica. [ 105 ] Groves hizo que el uranio recuperado fuera enviado a Inglaterra y finalmente a los Estados Unidos. [ 106 ] 

Hombres uniformados comiendo raciones de un remolque repleto de equipo y cubierto con una lona.
Personal de la Misión Alsos en Alemania. Boris Pash está en el centro, con casco.

La Misión Alsos intentó recuperar el cargamento enviado a Francia. Se descubrió documentación que indicaba que parte del mismo había sido enviado a Toulouse . [ 107 ] Un equipo de la Misión Alsos, bajo el mando de Pash, llegó a Toulouse el 1 de octubre e inspeccionó un arsenal del Ejército francés. Utilizaron un contador Geiger para encontrar barriles que contenían 28 toneladas (31 toneladas cortas) de uranio procedente de Bélgica. [ 108 ] Los barriles fueron recogidos y transportados a Marsella , donde fueron cargados en un barco con destino a Estados Unidos. Durante la carga, un barril cayó al agua y tuvo que ser recuperado por un buzo de la Armada. [ 109 ] Las 44 toneladas (49 toneladas cortas) restantes nunca fueron encontradas. [ 105 ]

A medida que los ejércitos aliados avanzaban hacia Alemania en abril de 1945, los equipos de la Misión Alsos registraron Stadtilm , donde encontraron documentación relativa al programa nuclear alemán, componentes de un reactor nuclear y 7,3 toneladas (8 toneladas cortas) de óxido de uranio. [ 110 ] [ 111 ] Descubrieron que los minerales de uranio que habían sido extraídos de Bélgica en 1944 habían sido enviados a la planta de Wirtschaftliche Forschungsgesellschaft (WiFO) en Staßfurt . [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]

Este yacimiento fue capturado por tropas estadounidenses el 15 de abril, pero se encontraba en la zona de ocupación asignada a la Unión Soviética en la Conferencia de Yalta, por lo que la Misión Alsos, liderada por Pash y acompañada por Michael Perrin y Charles Hambro, llegó el 17 de abril para retirar cualquier objeto de interés. Durante los diez días siguientes, se recuperaron 260 camiones cargados de mineral de uranio, uranato de sodio y ferrouranio , con un peso aproximado de 910 toneladas (1000 toneladas cortas) . El uranio fue llevado a Hildesheim , desde donde la mayor parte fue transportada por vía aérea al Reino Unido por la Real Fuerza Aérea ; el resto fue enviado a Amberes en tren y cargado en un barco con destino a Inglaterra. [ 112 ] [ 113 ] [ 114 ]

En Haigerloch , descubrieron un reactor experimental alemán, [ 115 ] junto con tres bidones de agua pesada y 1,4 toneladas (1,5 toneladas cortas) de lingotes de uranio metálico que se encontraron enterrados en un campo. [ 116 ] En total, la Misión Alsos capturó 436 toneladas (481 toneladas cortas) de óxido negro en forma de diversos compuestos en Europa. [ 8 ]

En los últimos días de la guerra en Europa, el submarino alemán U-234 , que se dirigía a Japón para entregar tecnología sensible, se rindió a los estadounidenses. Entre su cargamento capturado se encontraban 560 kilogramos (1230 lb) de óxido de uranio (sin enriquecer), divididos en diez contenedores de plomo revestidos de oro (probablemente para evitar la amenaza de su potencial piroforicidad ), que Alemania enviaba a Japón a petición de este último (oficialmente para su uso como catalizador en la fabricación de butanol , pero posiblemente destinado al pequeño programa japonés de investigación nuclear ). Representantes del Proyecto Manhattan lo incautaron en condiciones de gran secreto en el astillero naval de Portsmouth , adonde fue enviado el submarino tras su rendición. El uranio fue trasladado a la base naval de Indian Head y, desde allí, a un lugar desconocido. Nunca se ha documentado completamente el destino exacto del uranio capturado del U-234 después de junio de 1945, pero el mayor John Lansdale , antiguo jefe de seguridad del Proyecto Manhattan , declaró en 1995 que el uranio fue enviado directamente a Clinton Engineer Works, donde se añadió al suministro de materia prima que se enriqueció como parte del programa de armas. [ 117 ] [ 118 ] 

Refinación y procesamiento de uranio

Los minerales que contenían uranio debían ser refinados y procesados ​​para obtener las materias primas necesarias para los procesos de producción del Proyecto Manhattan. [ 120 ]

Óxido negro

La refinería Port Hope de Eldorado estaba ubicada a orillas del lago Ontario en edificios construidos originalmente en 1847 como parte de una terminal de granos. [ 121 ] Cuando comenzó la producción en enero de 1933, [ 122 ] había solo 25 empleados; esta cifra aumentó a 287 en 1943. [ 123 ] Para hacer frente a las crecientes demandas del Proyecto Manhattan, se agregó un nuevo edificio y la producción se convirtió de un proceso por lotes a un proceso continuo. [ 121 ] Su proceso comercial fue diseñado para procesar óxido negro. Antes de la guerra, Port Hope tenía una capacidad de 27 toneladas (30 toneladas cortas) por mes. Esta se incrementó a 140 toneladas (150 toneladas cortas) por mes. [ 124 ]

El mineral llegó desde Port Radium después de haber sido sometido a cierta separación por gravedad y agua que aumentó el porcentaje de óxido negro al 35–50%. En Port Hope, el concentrado fue triturado y se usó un imán para eliminar el hierro. Luego fue calentado a 593 ° C (1100 °F) para eliminar sulfuros y carbonatos por descomposición y arsénico y antimonio por volatilización. Luego fue vuelto a tostar con sal ( NaCl ) para formar cloruro de uranio ( UCl₄ ) . Este fue tratado con ácido sulfúrico ( H₂SO₄ ) y carbonato de sodio ( NaCO₃ ) para formar carbonato de uranilo sódico ( Na₄UO₂ (CO₃ ) ₃ ) , que fue descompuesto con ácido sulfúrico. Luego fue añadido sosa cáustica ( NaOH ) para crear diuranato de sodio ( sal sódica ) ( Na₂U₂O₇ ) . La ebullición eliminó el exceso de sulfuro de hidrógeno ( H₂S), y se añadió hidróxido de amonio (NH₄OH) para formar diuranato de amonio ((NH₄)₂U₂O₇ ) , para facilitar la eliminación del contenido de plata . El diuranato de amonio se quemó en un crisol para producir óxido negro, que luego se trituró y se envasó para su envío . [ 125 ] [ 123 ]  

La pureza era un problema importante. El Distrito de Manhattan rechazaba las impurezas, en particular los elementos de tierras raras como el gadolinio porque podían ser venenos de neutrones . Pero una mayor pureza requería baños repetidos de hidróxido de amonio, que eran costosos y consumían mucho tiempo. En lugar de aspirar a una pureza del 99%, era mejor conformarse con el 97% y dejar que Mallinckrodt se ocupara del problema en St. Louis. [ 126 ] Para el 1 de enero de 1947, Eldorado había producido aproximadamente 1662 toneladas (1832 toneladas cortas) de óxido negro a partir de mineral africano a un costo promedio de procesamiento de aproximadamente $0.69 por libra ( equivalente a $10 en 2025 ). Además de los minerales africanos, Port Hope también produjo 768 toneladas (847 toneladas cortas) de óxido negro a partir de minerales canadienses. [ 124 ] En mayo de 1946, Mallinckrodt comenzó la construcción de una nueva planta procesadora en St. Louis, que se completó en mayo de 1946. [ 127 ]

Todos los minerales canadienses fueron procesados ​​por Eldorado, pero los concentrados de mineral africano también se procesaron en otros tres sitios. [ 128 ] En su planta en Canonsburg, Pensilvania , la Vitro Manufacturing Company procesó mineral africano de alta ley. La planta había sido construida originalmente antes de la guerra por la Standard Chemical Company para procesar minerales de carnotita. El Distrito de Manhattan contrató a la Linde Air Products Company para construir y operar una planta para refinar y procesar minerales africanos y americanos. El contrato negociado fue de costo más una tarifa fija , y la tarifa se aplicó solo a la fase de operación. [ 127 ] La planta en Tonawanda, Nueva York, se completó en julio de 1943 y estaba operando al 110% de su capacidad diseñada de 47 toneladas (52 toneladas cortas) de óxido negro por mes para diciembre. En ese momento, la planta se cambió para procesar mineral africano de baja ley. En noviembre de 1944, a petición del área de Madison Square, se modificaron los procesos para aumentar la eficiencia de la extracción de mineral del 93% al 95%, pero esto incrementó el costo de 80 a 85 centavos por libra. Las operaciones volvieron a utilizar concentrados de mineral estadounidense en diciembre de 1944, pero estos se agotaron en febrero de 1946, y la planta reanudó el procesamiento de mineral africano. [ 127 ]

Los procesos industriales en las plantas de procesamiento químico y fabricación de metales producían material de desecho del cual se podía extraer óxido de uranio. Gran parte de este material provenía de la fabricación de barras de combustible para los reactores del proyecto X-10 ( plutonio ). Para recuperar parte de este material, DuPont estableció una planta de recuperación de chatarra en Deepwater, Nueva Jersey , adyacente a su planta de óxido marrón. Las operaciones comenzaron en septiembre de 1943 y para el 1 de enero de 1947 se habían recuperado unas 891 toneladas (982 toneladas cortas) de óxido negro. Esto representaba más del 98 % del contenido de uranio del material de desecho. [ 129 ]

Óxido marrón y naranja

El siguiente paso en el proceso de refinación fue la conversión del óxido negro en óxido naranja ( UO₃ ) y luego en óxido marrón ( UO₂ ) . [ 130 ] El 17 de abril de 1942, [ 131 ] Arthur Compton , jefe del Proyecto Metalúrgico del Proyecto Manhattan, [ 132 ] junto con Frank Spedding y Norman Hilberry , [ 133 ] se reunieron con Edward Mallinckrodt Sr., presidente de la junta directiva de Mallinckrodt, [ 134 ] y preguntó si su compañía podía producir los compuestos de uranio extremadamente puros que requería el Proyecto Manhattan. Se sabía que el nitrato de uranilo ( UO₂ ( NO₃ ) ₂ ) era soluble en éter ( (CH₃CH₂ ) ₂O ) , y que este podía usarse para eliminar impurezas. [ 133 ] Este proceso nunca se había intentado a escala comercial, pero Eugène-Melchior Péligot lo había demostrado en el laboratorio un siglo antes. Lo que también se había demostrado ampliamente en el laboratorio era que el éter era errático, explosivo y peligroso de manipular. [ 135 ] [ 136 ] Mallinckrodt aceptó emprender el trabajo. [ 133 ] [ 137 ] Se instaló una planta piloto en el callejón entre los edificios 25 y K de Mallinckrodt en el centro de St. Louis. [ 138 ] La planta piloto produjo su primer nitrato de uranilo el 16 de mayo, y se enviaron muestras a la Universidad de Chicago , la Universidad de Princeton y la Oficina Nacional de Estándares para su análisis. [ 139 ] [ 137 ]

El proceso de producción consistió en agregar óxido negro a tanques de acero inoxidable de 3800 litros (1000 galones estadounidenses ) de ácido nítrico concentrado caliente para producir una solución de nitrato de uranilo. Esta se filtró a través de una prensa de filtro de acero inoxidable y luego se concentró en ollas de 1100 litros (300 galones estadounidenses ) calentadas por serpentines de vapor a 120 °C (248 °F) , el punto de ebullición del nitrato de uranilo. El nitrato de uranilo fundido se enfrió a 80 °C (176 °F) y luego se bombeó a éter que se había enfriado a 0 °C (32 °F) en un intercambiador de calor de agua con hielo . El material purificado se lavó con agua destilada y luego se hirvió para eliminar el éter, produciendo óxido naranja. [ 137 ] [ 139 ] Este luego se redujo a óxido marrón calentándolo en una atmósfera de hidrógeno. [ 130 ] La planta de producción se estableció en dos edificios vacíos: la disolución y el filtrado se realizaban en el Edificio 51 y la extracción con éter y la reextracción acuosa en el Edificio 52. La planta operaba las 24 horas del día, [ 137 ] [ 139 ] y en julio producía una tonelada de óxido marrón al día, seis días a la semana. [ 130 ]          

Compton recordó más tarde que Nichols pasó por su oficina y le dijo: «Finalmente hemos firmado el contrato con Mallinckrodt para el procesamiento de las primeras sesenta toneladas de uranio. Fue la situación más inusual que he visto. El último envío del material salió de su planta el día antes de que se acordaran los términos y se firmara el contrato». [ 140 ] La sal marrón purificada se utilizó en reactores nucleares subcríticos experimentales construidos bajo la dirección de Enrico Fermi , que demostraron la viabilidad de un reactor alimentado con sal marrón y moderado con grafito . [ 141 ] El 2 de diciembre de 1942, Chicago Pile-1 , el primer reactor nuclear, alcanzó la criticidad, alimentado completamente con sal marrón de Mallinckrodt y uranio metálico producido a partir de la sal marrón de Mallinckrodt. [ 142 ]

A medida que se incorporaron varias mejoras al proceso, la capacidad de la planta aumentó de su capacidad de diseño de 47 toneladas (52 toneladas cortas) por mes a 150 toneladas (165 toneladas cortas) por mes. Al mismo tiempo, el costo del óxido marrón cayó de $2.45 a $1.54 por kilogramo ($1.11 a $0.70/lb) (equivalente a $ 47 /kg a $ 30 /kg en 2025 ), por lo que Mallinckrodt reembolsó $332,000 ( equivalente a $6,542,000 en 2025 ) al gobierno. [ 130 ] La planta cerró en mayo de 1946. En mayo de 1945, Mallinckrodt decidió construir una nueva planta de óxido marrón. La construcción comenzó el 15 de junio de 1945 y se completó el 15 de junio de 1946. [ 130 ]

Otras plantas de óxido marrón fueron operadas por Linde en Tonawanda, [ 143 ] y DuPont en Deepwater, Nueva Jersey , [ 144 ] utilizando el proceso ideado por Mallinckrodt, pero solo Mallinckrodt también exportaba óxido naranja. [ 130 ] La producción comenzó en Deepwater en junio de 1943, y para el 1 de enero de 1947 había producido 1790 toneladas (1970 toneladas cortas) de óxido marrón. [ 145 ] Gran parte de la materia prima de Deepwater era material de desecho recuperado. Este se convirtió en un peróxido de uranilo ( UO 4 ) que podía alimentarse al proceso de óxido marrón como si fuera óxido negro. [ 146 ] La producción comenzó en Tonawanda en agosto de 1943 y produjo 270 toneladas (300 toneladas cortas) de óxido marrón antes de ser clausurada a principios de 1944. Mallinckrodt ya producía 100 toneladas (110 toneladas cortas) de óxido marrón al mes para el requerimiento del Proyecto Manhattan de 150 toneladas (160 toneladas cortas) y Union Carbide quería utilizar las instalaciones para la producción de compuestos de níquel para el proyecto de separación de isótopos K-25 ( difusión gaseosa ). [ 145 ]

Sal verde y hexafluoruro de uranio

La sal verde ( UF4 ) era necesaria para el proceso de producción de uranio metálico. Antes de que el Distrito de Manhattan asumiera la responsabilidad de la adquisición, OSRD había llegado a acuerdos con DuPont y la Harshaw Chemical Company para el desarrollo de nuevos procesos para producir sal verde y para la producción de pequeñas cantidades. Los procesos que se habían utilizado en el pasado eran costosos y complicados, e inadecuados para la producción a gran escala. El proceso que idearon consistía en calentar el óxido marrón a alta temperatura en una atmósfera de ácido fluorhídrico ( HF ). Este proceso fue adoptado por todas las plantas con solo pequeñas diferencias. [ 147 ] DuPont construyó una planta piloto para el nuevo proceso en julio de 1942. Una vez que las plantas de producción operaban satisfactoriamente, no se contempló más investigación y desarrollo, por lo que ya no había necesidad de la planta piloto, y se cerró el 19 de octubre de 1943. DuPont construyó una planta a gran escala, que entró en funcionamiento en febrero de 1943. Funcionó hasta mediados de 1944, cuando la capacidad de producción superó el suministro de óxido marrón. Dado que la sal verde que producía la planta de DuPont era más cara que la producida por las otras plantas, fue cerrada. [ 148 ]

Mallinckrodt estableció una planta de sal verde en un edificio adyacente a su propiedad en St. Louis, alquilado a Sash & Door Company. Aquí, el proceso utilizaba cajas de grafito dentro de retortas de acero . La producción comenzó en abril de 1943, Linde construyó y operó una planta de sal verde bajo un contrato de costo más tarifa fija. La producción comenzó en octubre de 1943 y continuó hasta el 1 de julio de 1946. [ 149 ] [ 150 ] Harshaw también operó una planta de sal verde en Cleveland, Ohio. [ 151 ] [ 152 ] También tenía una planta piloto, que se amplió en capacidad a principios de 1943 a 25 toneladas cortas (23 t) por mes. Su proceso inicialmente utilizaba bandejas de magnesio dentro de tubos de acero revestidos con magnesio; esto se cambió más tarde a bandejas de níquel y tubos de acero. Para el 1 de enero de 1947, había producido 1640 toneladas cortas (1490 t) de sal verde. El último lote se produjo el 21 de julio de 1944. En ese momento, la planta continuó la producción, pero toda su producción se destinó a la producción de hexafluoruro de uranio ( UF6 ). [ 148 ]  

Las plantas de separación de isótopos S-50 ( térmica ) y K-25 (gaseosa) utilizaron este como materia prima, ya que era el único compuesto conocido de uranio suficientemente volátil para ser utilizado en el proceso de difusión gaseosa . [ 153 ] Harshaw construyó y operó la planta a gran escala para la producción de hexafluoruro después de ganar una licitación competitiva contra DuPont. El hexafluoruro se produjo a través de la reacción de sal verde con flúor. El pago se realizó sobre una base de precio unitario; el contrato inicialmente estipulaba que la planta produciría 79,4 toneladas métricas (87,5 toneladas cortas) a una tasa de 5,0 toneladas métricas (5,5 toneladas cortas) por semana durante 1944. Para el 1 de enero de 1945, se habían entregado 1465 toneladas métricas (1615 toneladas cortas) . [ 154 ] Harshaw también produjo 2,3 toneladas métricas (2,5 toneladas cortas) de oxifluoruro de uranio ( UO2F2 ) para el Distrito de Manhattan mediante la fluoración de óxido naranja. Aunque esta sustancia era particularmente difícil y desagradable de manipular, Harshaw cobró 1,06 dólares por kilogramo (0,48 dólares/libra) , el mismo precio que su sal verde. [ 155 ]

tetracloruro de uranio

El óxido naranja de Mallinckrodt se enviaba a Clinton Engineer Works, donde se convertía en tetracloruro de uranio ( UCl₄ ), utilizado por los calutrones del proyecto electromagnético (Y-12). [ 146 ] Inicialmente , se empleó un proceso ideado por Wendell Mitchell Latimer en la Universidad de California, Berkeley . Este proceso consistía primero en reducir el óxido naranja a óxido marrón con hidrógeno y luego hacerlo reaccionar con tetracloruro de carbono ( CCl₄ ) a 400 °C (752 °F) para producir tetracloruro de uranio. [ 156 ]  

Charles A. Kraus, de la Universidad de Brown, desarrolló otro método más adecuado para la producción a gran escala. Este método consistía en hacer reaccionar el óxido de uranio con tetracloruro de carbono a alta temperatura y presión para producir pentacloruro de uranio ( UCl₅ ) y fosgeno ( COCl₂ ). El tetracloruro de uranio es higroscópico , por lo que su manipulación debía realizarse en cajas de guantes que se mantenían secas con pentóxido de fósforo (P₄O₁₀ ) , y el fosgeno era un gas de guerra letal, por lo que los químicos debían usar máscaras antigás al manipularlo. Una muerte en Oak Ridge se atribuyó a la exposición al fosgeno . [ 156 ]

El 18 de octubre de 1944 se recibió una solicitud urgente de Y-12 para 36 toneladas métricas (40 toneladas cortas) de tetracloruro de uranio en la fecha más temprana posible. Harshaw había producido tetracloruro de uranio en el laboratorio, por lo que se le dio el pedido. La producción a gran escala comenzó solo tres semanas después, el 7 de noviembre, y el pedido se completó el 1 de enero de 1945. Luego se emitió un pedido suplementario para otras 29 toneladas métricas (32 toneladas cortas) . [ 145 ] En febrero de 1945, comenzó a llegar material de alimentación de uranio-235 ligeramente enriquecido al 1,4 por ciento desde la planta de difusión térmica líquida S-50 . Los envíos de producto de S-50 a Y-12 se interrumpieron en abril, y el producto de S-50 se alimentó en el proceso de difusión gaseosa K-25. [ 157 ] En marzo de 1945, Y-12 comenzó a recibir alimentación enriquecida al 5 por ciento de K-25. [ 158 ] La producción de las plantas S-50 y K-25 fue en forma de hexafluoruro de uranio ( UF 6 ). Este se redujo a óxido naranja, que luego se sometió al proceso habitual de conversión a tetracloruro de uranio. [ 159 ]

metal de uranio

Antes de la guerra, el único metal de uranio disponible comercialmente era producido por la Westinghouse Electric and Manufacturing Company mediante un proceso fotoquímico. El óxido marrón reaccionaba con fluoruro de potasio en grandes cubas ubicadas en el techo de la planta de Westinghouse en Bloomfield, Nueva Jersey . [ 160 ] Esto producía lingotes del tamaño de una moneda de veinticinco centavos que se vendían a unos 20 dólares por gramo. Edward Creutz , jefe del grupo del Laboratorio Metalúrgico responsable de la fabricación del uranio, necesitaba una esfera metálica del tamaño de una naranja para sus experimentos. Con el proceso de Westinghouse, esto habría costado 200 000 dólares ( equivalente a 3 940 937 dólares en 2025 ) y habría tardado un año en producirse. [ 161 ]

El proceso de hidruro o "hidramet" fue desarrollado por Peter P. Alexander, en Metal Hydrides, que utilizaba hidruro de calcio ( CaH₂ ) como agente reductor . [ 162 ] [ 163 ] [ 164 ] De esta manera, la planta de Metal Hydrides en Beverly, Massachusetts, [ 165 ] logró producir algunas libras de uranio metálico. Desafortunadamente, el hidruro de calcio utilizado contenía cantidades inaceptables de boro , un veneno neutrónico, lo que hacía que el metal no fuera apto para su uso en un reactor. Pasaron algunos meses antes de que Clement J. Rodden, de la Oficina Nacional de Estándares y Union Carbide, encontrara una manera de producir hidruro de calcio suficientemente puro. [ 160 ] [ 166 ] Metal Hydrides logró producir 37 toneladas métricas (41 toneladas cortas) de metal para cuando se suspendieron las operaciones el 31 de agosto de 1943. Luego comenzó a reprocesar chatarra de uranio metálico y produjo 990 toneladas métricas (1090 toneladas cortas) a un costo de $0,73 por kilogramo ($0,33/lb) . [ 167 ]

En el Proyecto Ames del Iowa State College , Frank Spedding se preguntó si sería posible producir uranio metálico a partir de una sal , evitando así los problemas con el oxígeno. Un asociado, Wayne H. Keller, [ 168 ] investigó lo que ahora se conoce como el proceso Ames , que fue desarrollado originalmente por JC Goggins y otros en la Universidad de New Hampshire en 1926. [ 169 ] [ 170 ] Este consistía en mezclar tetrafluoruro de uranio y calcio metálico en un recipiente de presión de acero revestido de óxido de calcio (conocido como "bomba") y calentarlo. [ 171 ] Keller pudo reproducir los resultados de Goggins el 3 de agosto de 1942, creando un botón de 20 gramos (0,71 oz) de uranio metálico muy puro. El proceso luego se amplió. Para septiembre, se estaban preparando bombas en tubos de acero de 10 centímetros (4 pulgadas) de diámetro y 38 centímetros (15 pulgadas) de largo, revestidos con cal para evitar la corrosión y que contenían hasta 3 kilogramos (6,6 libras) de tetrafluoruro de uranio. C.F. Gray tomó estos lingotes y los fundió en piezas de uranio puro de 10,98 libras (4980 g) y 12,7 x 5,1 centímetros (5 x 2 pulgadas) . [ 172 ]      

La planta piloto de Ames produjo 882 toneladas métricas (972 toneladas cortas) de metal a un costo promedio de $1.56 por libra hasta que cesó sus operaciones el 1 de abril de 1945. Posteriormente, Ames creó una planta piloto para el reprocesamiento de virutas de uranio, que produjo 289 toneladas métricas (319 toneladas cortas) de metal a un costo promedio de 80 centavos por libra entre el 26 de abril de 1944 y el 31 de diciembre de 1945. [ 173 ]

Mallinckrodt instaló una planta de uranio metálico en el segundo piso del edificio que albergaba la planta de sal verde, utilizando el proceso Ames. La producción comenzó en julio de 1943 y, para el 1 de enero de 1947, se habían producido 1237 toneladas métricas (1364 toneladas cortas) de metal. El precio unitario contratado para las primeras 82 toneladas métricas (90 toneladas cortas) era de 4,17 dólares por libra, pero Mallinckrodt descubrió que podía producir a un precio considerablemente menor y reembolsó voluntariamente 2,20 dólares por libra al gobierno. Para el 1 de enero de 1947, el precio había caído a 0,71 dólares por libra. [ 175 ]

La Electro-Metallurgical Company en Niagara Falls, Nueva York (una división de Union Carbide ) construyó una planta de metal de uranio mediante el Proceso Ames en su propiedad bajo un contrato de costo más tarifa fija. La planta operó desde abril de 1943 hasta julio de 1946 y produjo 1395 toneladas métricas (1538 toneladas cortas) de metal a un costo promedio de $0.67 por libra. [ 176 ] DuPont construyó una en Deepwater, pero encontró varias dificultades en su operación y solo produjo 210 toneladas métricas (232 toneladas cortas) de metal a un costo promedio de $1.72 por libra antes de que el Proyecto Manhattan decidiera cerrarla en agosto de 1944. [ 176 ] Westinghouse produjo 63 toneladas métricas (69 toneladas cortas) de metal en Bloomfield antes de que el contrato se rescindiera el 15 de octubre de 1943. [ 177 ]

El Laboratorio de Los Alamos produjo uranio metálico altamente enriquecido de gran pureza a partir de materia prima enriquecida, utilizando tanto una versión modificada del proceso de la bomba de Iowa como un proceso de electrólisis . [ 178 ] Aproximadamente 60 kg de uranio altamente enriquecido proporcionaron el componente fisionable de la bomba atómica Little Boy, utilizada en el bombardeo atómico de Hiroshima en agosto de 1945. [ 179 ] [ 180 ]

Otros minerales

Berilio

Berilio

El berilio fue utilizado por el Proyecto Manhattan como reflector de neutrones [ 181 ] y como componente de iniciadores de neutrones modulados [ 182 ] . Solo una empresa lo producía comercialmente en Estados Unidos: Brush Beryllium en Lorain, Ohio [ 183 ] . El Proyecto Ames comenzó a trabajar en un proceso de producción en diciembre de 1943, reduciendo fluoruro de berilio ( BeF₂ ) en una bomba con magnesio metálico y un potenciador de azufre. La principal dificultad para trabajar con berilio era su alta toxicidad. Se utilizó una bomba cerrada para minimizar la posibilidad de producir polvo tóxico de berilio. El proceso funcionó, pero las altas temperaturas y presiones generadas por el sulfuro de magnesio ( MgS ) lo hacían potencialmente explosivo. Se desarrolló una alternativa utilizando fluoruro de berilio en una bomba con calcio metálico y un potenciador de cloruro de plomo ( PbCl₂ ) . El metal se fundía al vacío [ 184 ] .

Boro

Debido a sus propiedades de absorción de neutrones, el boro-10 encontró múltiples usos en el Laboratorio de Los Alamos, [ 185 ] lo que generó la necesidad de boro tanto en su forma natural como enriquecido en el isótopo boro-10. [ 186 ] Esto condujo a dos líneas de investigación en los Laboratorios SAM del Proyecto Manhattan en la Universidad de Columbia en la ciudad de Nueva York: una destinada a desarrollar un método para reducir los compuestos de boro y otra a separar los isótopos de boro mediante un proceso de fraccionamiento isotópico . Harshaw obtuvo el contrato para suministrar trifluoruro de boro ( BF3 ), con una pureza mínima del 97%. Se suministraron un total de 41.930 kilogramos (92.450 lb) antes del 1 de marzo de 1946 por 72.770 dólares ( equivalente a 1.201.450 dólares en 2025 ). [ 187 ] 

Una vez que la investigación sobre la separación de isótopos avanzó lo suficiente, se adjudicó un contrato a la Standard Oil Company de Indiana , dado que el fraccionamiento era una práctica común en la industria petrolera. Si bien tanto el trifluoruro de boro como el dimetil éter eran gases a temperatura ambiente, su complejo era líquido. La American Cyanamid Company obtuvo el contrato para procesar el complejo de trifluoruro de boro/dimetil éter. El cronograma contemplaba la producción de un kilogramo de boro lo antes posible, cinco kilogramos para el 15 de septiembre de 1944 y cinco kilogramos mensuales a partir de entonces. La planta en Stamford, Connecticut , estuvo lista el 7 de julio de 1944. [ 188 ] La producción cesó el 30 de junio de 1946, fecha en la que Cyanamid había entregado 229 kilogramos (504 lb) de boro-10 cristalino, 390 kilogramos (850 lb) de complejo de fluoruro de calcio-trifluoruro de boro enriquecido en el isótopo boro-10 y 110 kilogramos (242 lb) de complejo de fluoruro de calcio-trifluoruro de boro enriquecido en el isótopo boro-11. [ 187 ]   

Grafito

El grafito fue elegido como moderador de neutrones en los reactores nucleares del Proyecto Manhattan, ya que el agua pesada , si bien era un moderador superior, aún no estaba disponible en las cantidades necesarias y su producción habría requerido demasiado tiempo. [ 189 ] Al principio, parecía que la obtención de grafito no sería un problema, ya que en Estados Unidos se producían cientos de toneladas cada año. El problema radicaba en su pureza. [ 190 ] El grafito obtenido por la Universidad de Columbia en 1941 había sido fabricado por la US Graphite Company en Saginaw, Michigan . Si bien tenía una alta pureza para un producto comercial, contenía 2 partes por millón de boro, un veneno para los neutrones. [ 191 ]

Científicos de la Oficina Nacional de Estándares descubrieron que el boro del grafito comercial provenía del coque de fundición utilizado en su producción, el cual contenía 15 veces más boro que el coque derivado del petróleo. Al sustituir el coque de petróleo y modificar algunos pasos de la producción, la National Carbon Company en Nueva York y la Speer Carbon Company en St. Marys, Pensilvania , lograron producir grafito que absorbía un 20 % menos de neutrones, lo cual fue suficiente para cumplir con los estrictos estándares del Laboratorio Metalúrgico. [ 192 ] [ 193 ] [ 194 ] [ 195 ] El Proyecto Manhattan utilizó aproximadamente 6400 toneladas (7000 toneladas cortas) de grafito. [ 196 ]

Polonio

El polonio fue elegido para su uso como un potente emisor de partículas alfa para los iniciadores de neutrones modulados desarrollados para las primeras bombas atómicas. La producción fue llevada a cabo por el Proyecto Dayton en Dayton, Ohio . [ 197 ] [ 198 ] [ 199 ] El polonio se encuentra de forma natural en varios minerales, y se estimó que los residuos de dióxido de plomo de la refinería en Port Hope, que quedaron después de la eliminación de uranio y radio, contenían de 0,2 a 0,3 miligramos (0,0031 a 0,0046 gr ) de polonio por tonelada métrica. [ 200 ] [ 201 ] (Un curio de polonio pesa aproximadamente 0,2 miligramos (0,0031 gr) . [ 202 ] ) Aproximadamente 32 toneladas métricas (35 toneladas cortas) de dióxido de plomo fueron tratadas con ácido nítrico, y se produjeron aproximadamente 40 curios (1,5 TBq) (8 mg) de polonio. [ 203 ] El dióxido de plomo no fue comprado por el Proyecto Manhattan, ya que había sido adquirido por el gobierno canadiense. En junio de 1945, el plomo se precipitó como una suspensión de carbonato de plomo y se envió al área de Madison Square para secarlo y devolverlo a Canadá. [ 204 ]   

El polonio también podía producirse mediante la irradiación de bismuto con neutrones en un reactor nuclear. [ 203 ] El bismuto se adquirió de la American Smelting and Refining Company con la mayor pureza que podía producir. Se envió a Hanford Engineer Works, donde se envasó y se colocó dentro de un reactor durante 100 días. Los lingotes irradiados se enviaron a Dayton, donde se sumergieron en ácido clorhídrico para disolver el enlatado de aluminio. Esto formó una solución de cloruro de aluminio que se desechó, ya que era altamente radiactiva debido a las impurezas de hierro en el aluminio. Los lingotes de bismuto se disolvieron repetidamente en agua regia para lograr una concentración de 1000:1, y el polonio se depositó electrolíticamente sobre láminas de platino . El principal problema del proceso era que requería contenedores revestidos de vidrio debido al agua regia, y mecanismos para la manipulación segura del material radiactivo. A finales de 1946, Hanford estaba enviando material que contenía hasta 13.200 curies (490 TBq) (2,6 g) de polonio por tonelada métrica de bismuto. [ 205 ] 

Torio

El torio se incorporó al ámbito de actuación del Combined Development Trust porque Glenn T. Seaborg había descubierto que, bajo bombardeo de neutrones , el torio podía transmutarse en uranio-233 , un isótopo fisionable del uranio. Esta era otra posible vía para la creación de una bomba atómica, especialmente si resultaba que el uranio-233 podía separarse del torio con mayor facilidad que el plutonio del uranio. No se profundizó en esta línea de investigación porque la producción de uranio-233 habría requerido un rediseño completo de los reactores de Hanford; pero en abril de 1944, Thorfin R. Rogness, del Laboratorio Metalúrgico, calculó que un reactor nuclear que contuviera torio podría producir suficiente uranio-233 para mantener la reacción sin añadir nada más que más torio. [ 206 ] [ 207 ]

Por lo tanto, el torio ofrecía una alternativa al uranio, que se creía (erróneamente) escaso. Si bien el control de las fuentes congoleñas, canadienses y estadounidenses otorgaba al Fideicomiso de Desarrollo Combinado el control del 90 por ciento de las reservas mundiales conocidas de uranio, un dominio similar sobre el suministro mundial de torio resultaba impracticable. No obstante, el Fideicomiso de Desarrollo Combinado se propuso asegurar una gran parte del mismo. [ 208 ]

Exploración geológica

Mapa del mundo. Las Américas están coloreadas, como Sudáfrica, España y Australia.
Mapa del estado de los estudios de uranio y torio del Área de Murray Hill a noviembre de 1944. Entre 1943 y 1947, el personal del Área de Murray Hill realizó estudios bibliográficos y de campo en docenas de países para evaluar sus recursos de uranio y torio. [ 209 ]

Dado que el Proyecto Manhattan dependía de la disponibilidad de minerales, era importante localizar sus fuentes. El Área de Murray Hill se estableció el 15 de junio de 1943 para llevar a cabo la exploración y el desarrollo de recursos minerales. Estuvo al mando del Mayor Paul L. Guarin, antiguo geólogo de la Shell Oil Company , hasta marzo de 1946, cuando fue sucedido como ingeniero de área por el Teniente Coronel Arthur W. Oberbeck . Un mes después, el Área de Murray Hill dejó de existir al ser absorbida por el Área de Madison Square. [ 210 ] [ 211 ]

La Union Mines Development Corporation, filial de Union Carbide, fue contratada para prestar asistencia. Para realizar un censo de las reservas mundiales de uranio y torio, la compañía consultó 67 000 libros, la mitad de ellos en idiomas extranjeros, y elaboró ​​56 informes geológicos. Se enviaron equipos de exploración de campo equipados con contadores Geiger a 20 países y 36 estados de Estados Unidos, con la asistencia del Servicio Geológico de Estados Unidos y el Servicio Geológico de Canadá . Solo sobre la región de la Meseta de Colorado se redactaron unos 45 informes. [ 212 ]

Las muestras recolectadas fueron analizadas por los laboratorios de Union Carbide en Niagara Falls, y posteriormente por los de Linde en Tonawanda. Se adquirieron cuatro propiedades en la Meseta de Colorado a un costo de USD$276,000 ( equivalente a USD$3,980,000 en 2025 ). También se adquirieron algunas opciones en la región del Gran Lago del Oso en Canadá, pero el 15 de septiembre de 1943, el gobierno canadiense reservó todos los nuevos descubrimientos de minerales radiactivos en el Yukón y los Territorios del Noroeste y prohibió su explotación por intereses privados, por lo que estos derechos mineros fueron transferidos al gobierno canadiense. [ 212 ] [ 213 ]

La conclusión fue que la mejor fuente de uranio era el Congo Belga, seguido de Canadá, Estados Unidos y Suecia. El estudio calificó a Checoslovaquia, Portugal y Sudáfrica como "aceptables", y a Australia, Brasil, Madagascar y el Reino Unido como "deficientes". En cuanto al torio, las mejores fuentes se consideraron Brasil e India, mientras que Indonesia, Malasia, Tailandia, Corea y Estados Unidos fueron consideradas "aceptables". [ 212 ]

Notas

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