أبحاث المتفجرات الشديدة

اكتُشف النيوترون على يد جيمس تشادويك في مختبر كافنديش بجامعة كامبريدج في فبراير 1932. ^{[ 1 ]} وفي أبريل من العام نفسه، قام زميلاه في كافنديش، جون كوكروفت وإرنست والتون، بفصل ذرات الليثيوم باستخدام بروتونات مُسرّعة . ^{[ 2 ]} وأجرى إنريكو فيرمي وفريقه في روما تجارب تضمنت قذف العناصر بنيوترونات بطيئة، مما أنتج عناصر ونظائر أثقل . ^{[ 3 ]} ثم في ديسمبر 1938، قام أوتو هان وفريتز ستراسمان في مختبر هان في برلين-دالم بقذف اليورانيوم بنيوترونات بطيئة، ^{[ 4 ]} واكتشفا إنتاج الباريوم ، وبالتالي انشطار نواة اليورانيوم. ^{[ 3 ]} كتب هان إلى زميلته ليز مايتنر ، التي طورت مع ابن أخيها أوتو فريش تبريراً نظرياً لهذه العملية، ونشروه في مجلة نيتشر عام 1939. ^{[ 5 ]} قياساً على انقسام الخلايا البيولوجية ، أطلقوا على العملية اسم " الانشطار ". ^{[ 6 ]}

أثار اكتشاف الانشطار النووي إمكانية صنع قنبلة ذرية بالغة القوة. ^{[ 7 ]} كان المصطلح مألوفًا لدى الجمهور البريطاني من خلال كتابات إتش جي ويلز ، في روايته "العالم المتحرر" الصادرة عام 1913. ^{[ 8 ]} كُلِّف جورج باجيت طومسون ، في إمبريال كوليدج لندن ، ومارك أوليفانت ، الفيزيائي الأسترالي في جامعة برمنغهام ، بإجراء سلسلة من التجارب على اليورانيوم. بحلول فبراير 1940، فشل فريق طومسون في إحداث تفاعل متسلسل في اليورانيوم الطبيعي، وقرر أن الأمر لا يستحق المتابعة؛ ^{[ 9 ]} لكن في برمنغهام، توصل فريق أوليفانت إلى استنتاج مختلف تمامًا. كان أوليفانت قد أوكل المهمة إلى عالمين ألمانيين لاجئين، رودولف بيرلز وفريش، اللذين لم يتمكنا من العمل في المشاريع السرية للجامعة، مثل الرادار، لأنهما كانا من أجانب الدول المعادية ، وبالتالي لم يحصلا على التصريح الأمني ​​اللازم. ^{[ 10 ]} قاموا بحساب الكتلة الحرجة لكرة معدنية من اليورانيوم-235 النقي ، ووجدوا أنه بدلاً من الأطنان، كما كان يُعتقد، فإن ما بين 1 إلى 10 كيلوغرامات (2.2 إلى 22.0 رطل) يكفي، والتي ستنفجر بقوة آلاف الأطنان من الديناميت. ^{[ 11 ] [ 12 ] [ 13 ]} 

قدّم أوليفانت مذكرة فريش-بيرلز إلى السير هنري تيزارد ، رئيس لجنة تيزارد ، ^{[ 14 ]} وشُكّلت لجنة MAUD لمزيد من التحقيق. ^{[ 15 ]} ووجّهت اللجنة جهودًا بحثية مكثفة، وفي يوليو 1941، أصدرت تقريرين شاملين خلصا إلى أن القنبلة الذرية ليست ممكنة تقنيًا فحسب، بل يمكن إنتاجها قبل نهاية الحرب، ربما في غضون عامين فقط. أوصت اللجنة بالإجماع بمواصلة تطوير القنبلة الذرية على وجه السرعة، على الرغم من إدراكها أن الموارد المطلوبة قد تتجاوز الموارد المتاحة لبريطانيا. ^{[ 16 ] [ 17 ]} أُنشئت مديرية جديدة عُرفت باسم " تيوب ألوويز" (Tube Alloys) ، وهو اسم مُضلّل عمدًا ، لتنسيق هذا الجهد. أصبح السير جون أندرسون ، رئيس مجلس اللوردات ، الوزير المسؤول، وعُيّن والاس أكيرز من شركة إمبريال للصناعات الكيميائية (ICI) مديرًا لشركة تيوب ألوويز. ^{[ 18 ]}

في يوليو/تموز 1940، عرضت بريطانيا على الولايات المتحدة الوصول إلى أبحاثها العلمية، ^{[ 19 ]} وقام كوكروفت، ضمن بعثة تيزارد ، بإطلاع العلماء الأمريكيين على التطورات البريطانية. ^{[ 20 ]} واكتشف أن المشروع الأمريكي كان أصغر حجمًا من المشروع البريطاني، وأقل تقدمًا. ^{[ 16 ]} تبادل المشروعان البريطاني والأمريكي المعلومات، لكنهما لم يوحدا جهودهما في البداية. ولم يرد المسؤولون البريطانيون على عرض أمريكي في أغسطس/آب 1941 لإنشاء مشروع مشترك. ^{[ 21 ]} وفي نوفمبر/تشرين الثاني 1941، أثار فريدريك إل. هوفد ، رئيس مكتب الاتصال في لندن التابع للمكتب الأمريكي للبحث والتطوير العلمي (OSRD)، مسألة التعاون وتبادل المعلومات مع أندرسون واللورد تشيرويل ، اللذين رفضا، ظاهريًا بسبب مخاوف تتعلق بالأمن الأمريكي. ودون علم البريطانيين، كان مشروعهم قد تم اختراقه بالفعل من قبل جواسيس ذريين لصالح الاتحاد السوفيتي . ^{[ 22 ]}

لم تكن المملكة المتحدة تمتلك القوى العاملة أو الموارد التي تمتلكها الولايات المتحدة، وعلى الرغم من بدايتها المبكرة والواعدة، تخلفت شركة تيوب ألويز عن نظيرتها الأمريكية، بل وتفوقت عليها بشكل كبير. ^{[ 23 ]} في 30 يوليو 1942، نصح أندرسون رئيس الوزراء، ونستون تشرشل ، قائلاً: "علينا أن نتقبل حقيقة أن  ... عملنا الرائد  ... أصبح رصيدًا آخذًا في التضاؤل، وأنه ما لم نستثمره بسرعة، فسوف نتخلف عن الركب. لدينا الآن مساهمة حقيقية نقدمها لعملية اندماج. وقريبًا لن يتبقى لنا إلا القليل أو لا شيء." ^{[ 24 ]}

درس البريطانيون إمكانية إنتاج قنبلة ذرية دون مساعدة أمريكية، إلا أن المشروع كان سيحتاج إلى أولوية قصوى، وكانت التكلفة المتوقعة باهظة، وكان تعطيل أولويات الحرب الأخرى أمرًا لا مفر منه، وكان من غير المرجح أن يكون جاهزًا في الوقت المناسب للتأثير على نتيجة الحرب في أوروبا . وكان الرد بالإجماع هو أنه قبل الشروع في هذا المشروع، ينبغي بذل جهد آخر لضمان التعاون الأمريكي. ^{[ 25 ]} في مؤتمر كوادرات في أغسطس 1943، وقّع تشرشل والرئيس الأمريكي فرانكلين روزفلت اتفاقية كيبيك ، التي دمجت المشروعين الوطنيين. ^{[ 26 ]} ونصّت الاتفاقية على أنه يحق للولايات المتحدة تقييد استخدام بريطانيا للطاقة الذرية تجاريًا وصناعيًا بعد الحرب، مما يوضح أن بريطانيا هي الشريك الأصغر في التحالف الكبير . اعتبر البريطانيون اتفاقية كيبيك أفضل صفقة كان بإمكانهم إبرامها في ظل تلك الظروف، وكانت القيود هي الثمن الذي كان عليهم دفعه للحصول على المعلومات التقنية اللازمة لمشروع أسلحة نووية ناجح بعد الحرب. ^{[ 27 ]} لاحظت مارغريت جوينج أن "فكرة الردع المستقل كانت راسخة بالفعل". ^{[ 28 ]}

أنشأت اتفاقية كيبيك لجنة السياسات المشتركة وصندوق التنمية المشترك لتنسيق جهودهم. ^{[ 29 ]} ووسعت مذكرة هايد بارك المؤرخة في 19 سبتمبر 1944 التعاون التجاري والعسكري إلى فترة ما بعد الحرب. ^{[ 30 ]} وساعدت بعثة بريطانية بقيادة أكيرز في تطوير تقنية الانتشار الغازي في مختبرات سام في نيويورك. ^{[ 31 ]} وساعدت بعثة أخرى، بقيادة أوليفانت، الذي كان يشغل منصب نائب مدير مختبر بيركلي للإشعاع ، في عملية الفصل الكهرومغناطيسي . ^{[ 32 ]} وأصبح كوكروفت مديرًا لمختبر مونتريال الأنجلو-كندي . ^{[ 33 ]} ضمت البعثة البريطانية إلى مختبر لوس ألاموس، بقيادة جيمس تشادويك ، ولاحقًا بيرلز، علماء بارزين مثل جيفري تايلور ، وجيمس تاك ، ونيلز بور ، وويليام بيني ، وفريش، وإرنست تيتيرتون ، وكلاوس فوكس ، الذي تبين لاحقًا أنه جاسوس سوفيتي. ^{[ 34 ] [ 35 ]} وبصفته الرئيس العام للبعثة البريطانية، أقام تشادويك شراكة وثيقة وناجحة مع العميد ليزلي ر. غروفز ، مدير مشروع مانهاتن. ^{[ 36 ]} وحرص على أن تكون المشاركة البريطانية كاملة وفعّالة. ^{[ 37 ]}

مع انتهاء الحرب، أصبحت العلاقة الخاصة بين بريطانيا والولايات المتحدة "أقل خصوصية بكثير". ^{[ 38 ]} كانت الحكومة البريطانية تثق بأن أمريكا ستشارك التكنولوجيا النووية، التي اعتبرتها اكتشافًا مشتركًا. ^{[ 39 ]} في 8  أغسطس 1945، أرسل رئيس الوزراء، كليمنت أتلي ، رسالة إلى الرئيس هاري ترومان أشار فيها إلى أنفسهم بصفتهم "رؤساء الحكومات التي تسيطر على هذه القوة العظمى". ^{[ 39 ]} توفي روزفلت في 12 أبريل 1945، ولم تكن مذكرة هايد بارك ملزمة للإدارات اللاحقة. ^{[ 40 ]} في الواقع، فُقدت النسخة الأمريكية مؤقتًا. عندما أثار المشير هنري ميتلاند ويلسون الأمر في اجتماع لجنة السياسة المشتركة في يونيو، لم يُعثر على النسخة الأمريكية. ^{[ 41 ]} أرسل البريطانيون نسخة مصورة إلى وزير الحرب ، هنري ل. ستيمسون، في 18 يوليو 1945. ^{[ 40 ]} وحتى ذلك الحين، شكك غروفز في صحة الوثيقة إلى أن عُثر على النسخة الأمريكية بعد سنوات في أوراق نائب الأدميرال ويلسون براون الابن ، مساعد روزفلت البحري، ويبدو أنها وُضعت في غير مكانها من قِبل شخص لم يكن على دراية بمصطلح "سبائك الأنابيب"، وظن أنها تتعلق بالمدافع البحرية. ^{[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]}

في 9 نوفمبر 1945، توجه أتلي ورئيس الوزراء الكندي ، ماكنزي كينغ ، إلى واشنطن العاصمة للتشاور مع ترومان بشأن التعاون المستقبلي في مجال الأسلحة النووية والطاقة النووية. ^{[ 44 ] [ 45 ]} وقد حلت مذكرة نوايا وقعوها محل اتفاقية كيبيك. وجعلت كندا شريكًا كاملًا، وأبقت على لجنة السياسة المشتركة وصندوق التنمية المشترك، وخففت من شرط الحصول على موافقة لاستخدام الأسلحة النووية إلى مجرد التشاور. ^{[ 46 ]} واتفق القادة الثلاثة على تعاون كامل وفعال في مجال الطاقة الذرية، لكن آمال بريطانيا في استئناف التعاون في مجال الطاقة النووية خابت. ^{[ 47 ]} وسرعان ما أوضح الأمريكيون أن التعاون يقتصر على البحوث العلمية الأساسية. ^{[ 48 ]}

لم يُسفر الاجتماع التالي للجنة السياسات المشتركة في 15 أبريل 1946 عن أي اتفاق بشأن التعاون، واقتصر على تبادل برقيات بين ترومان وأتلي. أرسل ترومان برقية في 20 أبريل يُفيد فيها بأنه لا يرى في البيان الختامي الذي وقّعه إلزامًا للولايات المتحدة بمساعدة بريطانيا في تصميم وبناء وتشغيل محطة طاقة ذرية. ^{[ 49 ]} أدى إقرار قانون الطاقة الذرية لعام 1946 (قانون ماكماهون) في أغسطس 1946، والذي وقّعه ترومان في 1  أغسطس 1946، ودخل حيز التنفيذ في منتصف ليل 1  يناير 1947، ^{[ 50 ]} إلى إنهاء التعاون التقني. وقد حال تحكم القانون في "البيانات المقيدة" دون حصول حلفاء الولايات المتحدة على أي معلومات. ^{[ 51 ]} ويُعزى ذلك جزئيًا إلى اعتقال الفيزيائي البريطاني آلان نان ماي ، الذي كان يعمل في مختبر مونتريال، بتهمة التجسس في فبراير 1946، أثناء مناقشة التشريع. ^{[ 52 ]} مُنع العلماء البريطانيون المتبقون العاملون في الولايات المتحدة من الوصول إلى الأوراق التي كتبوها قبل أيام قليلة. ^{[ 53 ]}

شكّل أتلي لجنة فرعية وزارية ، هي لجنة الجنرال 75 (المعروفة لدى أتلي بشكل غير رسمي باسم "لجنة القنبلة الذرية")، ^{[ 54 ]} في 10 أغسطس 1945 لدراسة جدوى برنامج الأسلحة النووية. ^{[ 55 ]} ولتقديم المشورة الفنية، أنشأ أتلي لجنة استشارية للطاقة الذرية، برئاسة أندرسون. كان أندرسون عضوًا مستقلًا في البرلمان عن الجامعات الاسكتلندية، وكان عضوًا في الصف الأمامي للمعارضة . وبصفته رئيسًا للجنة الاستشارية للطاقة الذرية، كان لأندرسون مكتبه الخاص في مكتب مجلس الوزراء ، بالإضافة إلى خدمات أمانته. ورافق أتلي في رحلته إلى الولايات المتحدة في نوفمبر 1945. ^{[ 56 ]} توقعت دراسة أجرتها الأميرالية في 2  سبتمبر 1945 بعنوان "تأثير القنبلة الذرية على الحرب" أن العدو قد يتمكن من صنع 500 قنبلة خلال عشر سنوات من السلام، وحذرت من أنه إذا تم استخدام 10% من الترسانة ضد المملكة المتحدة، "فسيصبح المقر الرئيسي للإمبراطورية البريطانية غير فعال بين عشية وضحاها"، ^{[ 57 ]} مع بقاء ما يكفي للقوات البريطانية الأخرى حول العالم. ^{[ 57 ]}

في أكتوبر 1945، نظرت لجنة الجنرال 75 في مسألة مسؤولية الوزارة عن الطاقة الذرية. أوصى كل من سكرتير مجلس الوزراء ، السير إدوارد بريدجز ، واللجنة الاستشارية للطاقة الذرية، بوضعها ضمن وزارة التموين . كان تطوير الطاقة الذرية يتطلب جهدًا إنشائيًا هائلًا، وهو ما كانت وزارة التموين الأنسب لتنفيذه. ^{[ 58 ]} نُقلت مديرية سبائك الأنابيب من إدارة البحوث العلمية والصناعية إلى وزارة التموين اعتبارًا من 1  نوفمبر 1945. ^{[ 59 ]} ولتنسيق جهود الطاقة الذرية، تقرر تعيين مراقب إنتاج للطاقة الذرية. اقترح وزير التموين ، جون ويلموت ، المارشال اللورد بورتال ، قائد القوات الجوية الملكية ، والذي كان رئيس أركان القوات الجوية في زمن الحرب . كان بورتال مترددًا في قبول المنصب، إذ شعر بأنه يفتقر إلى الخبرة الإدارية خارج القوات الجوية الملكية ، لكنه قبله في النهاية لمدة عامين، تبدأ في مارس 1946. في هذا المنصب، كان لديه اتصال مباشر برئيس الوزراء. ^{[ 60 ]} أدار بورتال المشروع حتى عام 1951، حين خلفه السير فريدريك مورغان . ^{[ 61 ]} أنشأ مقره الرئيسي في مبنى شل ميكس هاوس في شارع ستراند بلندن ، حيث كانت تقع شركة تيوب ألويز التي كانت تعمل خلال الحرب. تم تركيب حواجز أمنية خاصة لإغلاق هذا القسم من المكاتب، مما أكسب المنطقة لقب "القفص". ^{[ 62 ] [ 63 ]}

مع تعيين بورتال، بدأ التفكير في تقسيم لجنة أندرسون، التي كانت تعمل كهيئة استشارية وهيئة مشتركة بين الإدارات. في أغسطس 1946، تم إنشاء لجنة دائمة جديدة، هي اللجنة الرسمية للطاقة الذرية، والتي تولت الوظيفة المشتركة بين الإدارات. في مارس 1947، أصبح روجر ماكينز رئيسًا لها. تراجع نفوذ لجنة أندرسون، وتم حلها عند مغادرته في نهاية عام 1947. ^{[ 64 ]} خلال الحرب، تم انتداب كريستوفر هينتون من شركة ICI إلى وزارة التموين، وأصبح نائب المدير العام لمصانع التعبئة . كان من المقرر أن يعود إلى شركة ICI في نهاية عام 1945، لكنه وافق على الإشراف على تصميم وبناء وتشغيل المرافق الجديدة براتب أقل بكثير مما عرضته شركة ICI. أسس بورتال مقره الرئيسي في مصنع الذخائر الملكي السابق في ريسلي ، لانكشاير، في 4  فبراير 1946. ^{[ 65 ]} كما استحدث منصب نائب المراقب (للسياسة الفنية)، وعيّن فيه مايكل بيرين . أثار هذا التعيين استياءً، إذ كان بيرين أدنى رتبةً من هينتون في شركة ICI. وأنشأ بورتال أيضًا لجنة فنية لتحل محل اللجنة الفنية القديمة لسبائك الأنابيب. ^{[ 66 ]} ولإضفاء طابع قانوني على سيطرة وزارة التموين على الطاقة الذرية، قُدِّم مشروع قانون إلى مجلس العموم في 1  مايو 1946، والذي أصبح قانونًا باسم قانون الطاقة الذرية لعام 1946 في 6  نوفمبر 1946. ^{[ 67 ]}

خلال الحرب، اجتمع تشادويك، وكوكروفت، وأوليفانت، وبيرلز، وهاري ماسي ، وهربرت سكينر  في واشنطن العاصمة في نوفمبر 1944، ووضعوا مقترحًا لإنشاء مؤسسة بريطانية لأبحاث الطاقة الذرية، وقدّروا تكلفتها بنحو 1.5 مليون جنيه إسترليني. ^{[ 68 ]} أيدت لجنة سبائك الأنابيب توصيتهم في أبريل 1945، وأعلن أتلي عن إنشائها في مجلس العموم في 29 أكتوبر 1945، مُبلغًا المجلس أن تكلفة  بنائها تبلغ حوالي مليون جنيه إسترليني، وتكلفة تشغيلها 500 ألف جنيه إسترليني سنويًا. ^{[ 59 ]} كان الخياران الأنسب لمنصب مدير المؤسسة الجديدة هما تشادويك وكوكروفت، وقد أوصى الأول بتعيين الثاني. وافق كوكروفت، بشرط أن يكون مسؤولًا كتابيًا أمام الوزير ووكيله الدائم فقط ، وأن تُدار المؤسسة، باستثناء ما يقتضيه الحفاظ على السرية العسكرية، على غرار الجامعة، مع حرية تبادل الآراء ونشر الأبحاث. ^{[ 69 ]} أُعلن عن تعيينه في نوفمبر 1945، إلا أنه لم يغادر كندا حتى سبتمبر 1946. ^{[ 70 ]} لم تخضع مؤسسة أبحاث الطاقة الذرية (AERE) لسيطرة بورتال إلا في يناير 1950. اختارت لجنة موقعًا للمؤسسة في قاعدة هارويل الجوية التابعة لسلاح الجو الملكي البريطاني ، وهي قاعدة جوية تقع على بُعد حوالي 21 كيلومترًا (13 ميلًا) جنوب أكسفورد . كانت القاعدة حديثة، ذات مدرج طويل، وكانت وزارة الطيران مترددة في إخلائها حتى تدخل رئيس الوزراء. ^{[ 71 ]} 

لم تكن مسؤولية تطوير القنابل الذرية من اختصاص وزارة الدفاع . أحد أسباب ذلك هو أن الوزارة لم تُنشأ إلا في أكتوبر 1946، حين كان بورتال قد عُيّن بالفعل رئيسًا للجنة الطاقة الذرية. ^{[ 72 ]} أصبح تيزارد كبير المستشارين العلميين لوزارة الدفاع في نوفمبر 1946، ^{[ 73 ]} وفي يناير 1947، أصبح أيضًا رئيسًا للجنة سياسة أبحاث الدفاع ، التي أُنشئت لتقديم المشورة لوزير الدفاع ورؤساء الأركان بشأن مسائل السياسة العلمية. ^{[ 72 ]} حاول تيزارد فرض بعض السيطرة على سياسة الأسلحة النووية. أُلغيت اللجنة الاستشارية لأندرسون في نهاية عام 1947، وأُنشئت لجنتان جديدتان مكانها: لجنة الطاقة الذرية (أبحاث الدفاع)، التي أصبحت تابعة للجنة سياسة أبحاث الدفاع، وترأسها تيزارد؛ ولجنة الطاقة الذرية (مراجعة الإنتاج)، التي كانت مسؤولة أمام بورتال. لكن تيزارد فشل في السيطرة على سياسة الطاقة الذرية. ^{[ 74 ]}

دار نقاش مبكر بين العلماء حول ما إذا كان ينبغي استخدام اليورانيوم-235 أو البلوتونيوم كمادة انشطارية لصنع قنبلة ذرية . وقد أجرت شركة تيوب ألويز معظم الأبحاث الرائدة حول الانتشار الغازي لتخصيب اليورانيوم ، وكان فريق أوليفانت في بيركلي على دراية جيدة بالعملية الكهرومغناطيسية. فضّل العاملون الذين بقوا في بريطانيا اليورانيوم-235 بشدة؛ لكن العلماء الذين عملوا في الولايات المتحدة دافعوا عن البلوتونيوم استنادًا إلى كفاءته العالية كمادة متفجرة، على الرغم من افتقارهم للخبرة في تصميم المفاعلات النووية لإنتاجه، والمعرفة اللازمة بكيمياء البلوتونيوم أو علم المعادن لاستخلاصه. مع ذلك، كان مختبر مونتريال قد صمم مفاعلات تجريبية وكان بصدد بنائها، وأجرى بعض الأبحاث حول فصل البلوتونيوم عن اليورانيوم. اتبع مشروع مانهاتن كلا المسارين، وكان العلماء الذين عملوا في لوس ألاموس على دراية بالأبحاث التي أُجريت هناك على النوى المركبة التي استخدمت كلا المسارين؛ ولكن كانت هناك مخاوف من أن بريطانيا قد لا تمتلك الأموال أو الموارد أو القوى العاملة الماهرة اللازمة لذلك. في النهاية، حُسم الأمر بالجدوى الاقتصادية؛ إذ يمكن بناء مفاعل بتكلفة أقل من محطة فصل تنتج كمية مكافئة من اليورانيوم المخصب، وتستغل وقود اليورانيوم بكفاءة أكبر. قُدّرت تكلفة مفاعل ومحطة فصل قادرين على إنتاج ما يكفي من البلوتونيوم لصنع خمس عشرة قنبلة سنويًا بحوالي 20 مليون جنيه إسترليني. ^{[ 75 ]} وافقت لجنة "العام 75" على المنشأة في 18 ديسمبر 1945 "بأقصى درجات الإلحاح والأهمية". ^{[ 76 ]} 

بعد بضعة أشهر، بدأ بورتال، الذي لم يكن قد عُيّن عند اتخاذ هذا القرار، يشعر بالشكوك. فقد وصلته أنباء عن مشاكل في مفاعلات موقع هانفورد ، التي أُغلقت بالكامل تقريبًا بسبب تأثير ويغنر . وخلال زيارة للولايات المتحدة في مايو 1946، نصح غروفز بورتال بعدم بناء مفاعل. في ذلك الوقت، كان هناك اهتمام من العلماء بتحسين استخدام وقود اليورانيوم عن طريق إعادة تخصيب قضبان الوقود المستهلكة. وقُدّرت تكلفة محطة الانتشار الغازي بما يتراوح بين 30 و40  مليون جنيه إسترليني. ونظرت لجنة الجيل 75 في الاقتراح في أكتوبر 1946. ^{[ 77 ]} وتذكر بيرين، الذي كان حاضرًا، لاحقًا ما يلي:

كان الاجتماع على وشك رفض المشروع بسبب التكلفة، عندما وصل إرنست بيفين متأخرًا وقال: "لا بدّ لنا من هذا. لا أمانع شخصيًا، لكنني لا أريد أن يتحدث وزير خارجية الولايات المتحدة إلى أي وزير خارجية آخر في هذا البلد كما فعلتُ أنا في نقاشي مع السيد بيرنز . لا بدّ لنا من هذا المشروع هنا، مهما كلّف الأمر  ... لا بدّ أن يرفرف علم المملكة المتحدة اللعين فوقه." ^{[ 55 ] [ 78 ]}

انضم بيني إلى مختبر لوس ألاموس عام 1944، وعمل في لجنة تحديد الأهداف التي اختارت المدن المستهدفة بالهجوم. وكان على متن طائرة المراقبة "بيغ ستينك" خلال قصف ناغازاكي ، وأجرى تقييمًا للأضرار على الأرض عقب استسلام اليابان. ^{[ 79 ]} عاد إلى إنجلترا في نوفمبر 1945 عازمًا على استئناف مسيرته الأكاديمية، لكن سي بي سنو ، أحد مفوضي الخدمة المدنية ، تواصل معه وطلب منه تولي منصب كبير مشرفي أبحاث التسليح (CSAR، ويُنطق "قيصر")، المسؤول عن قسم أبحاث التسليح التابع لوزارة التموين في فورت هالستيد بمقاطعة كينت. أُعلن عن تعيينه في منصب كبير مشرفي أبحاث التسليح في 1  يناير 1946، لكن غروفز طلب منه المساعدة في التجارب النووية الأمريكية " عملية كروسرودز" في بيكيني أتول . غادر بيني إلى الولايات المتحدة في مارس 1946، ولم يعد إلى بريطانيا حتى أكتوبر من العام نفسه. ^{[ 80 ]} ثم طلب منه بورتال وضع خطة لإنشاء قسم للأسلحة الذرية ضمن إدارة أبحاث التسليح، يتولى تصميم وتطوير وبناء القنابل الذرية. وفي تقريره المؤرخ 1  نوفمبر 1946، والذي قدمه إلى بورتال، والذي اضطر إلى كتابته بنفسه لأسباب أمنية، قدم بيني مخططًا تنظيميًا مقترحًا، وفصّل متطلباته من الموظفين، وسرد متطلباته من أماكن الإقامة، والتي رأى أنه يمكن تلبيتها في حصن هالستيد، والمستودع الملكي للأسلحة في وولويتش ، وشوبورينس . ^{[ 81 ] [ 82 ]}

في يوليو/تموز 1946، نظرت لجنة رؤساء الأركان في مسألة الأسلحة النووية، وأوصت بريطانيا باقتنائها. وقد قبلت لجنة الدفاع التابعة لمجلس الوزراء هذه التوصية في 22 يوليو/تموز 1946. ^{[ 83 ]} وفي 9 أغسطس/آب 1946 ، طلب رئيس أركان القوات الجوية، اللورد تيدر ، رسميًا قنبلة ذرية. ^{[ 84 ] [ 85 ]} وقدّر رؤساء الأركان أن بريطانيا ستحتاج إلى 200 قنبلة بحلول عام 1957. ^{[ 86 ]} وعلى الرغم من ذلك، ورغم الموافقة على أبحاث وبناء المنشآت، لم يُتخذ قرار رسمي بالمضي قدمًا في صنع القنابل الذرية. ^{[ 87 ]} وقدّم بورتال اقتراحه بهذا الشأن في اجتماع لجنة الجنرال 163، وهي لجنة مخصصة أخرى ، في 8 يناير/كانون الثاني 1947، والتي وافقت على المضي قدمًا في تطوير القنابل الذرية. كما أيّدت اللجنة اقتراح بورتال بتعيين بيني مسؤولًا عن جهود تطوير القنبلة، مع العلم أن بيني لم يُبلّغ بهذا القرار إلا في مايو/أيار. ^{[ 88 ]} كتبت مارغريت غوينغ عن القرار :  

انبثق قرار بريطانيا بصنع قنبلة ذرية من مجموعة من الافتراضات العامة. لم يكن رد فعل على تهديد عسكري مباشر، بل كان شيئًا أساسيًا وشبه غريزي - شعور بأن بريطانيا يجب أن تمتلك سلاحًا فتاكًا لردع عدو مسلح نوويًا، وشعور بأن بريطانيا، كقوة عظمى، يجب أن تحصل على جميع الأسلحة الجديدة الرئيسية، وشعور بأن الأسلحة الذرية هي مظهر من مظاهر التفوق العلمي والتكنولوجي الذي تعتمد عليه قوة بريطانيا، التي تعاني من نقص حاد إذا قُيست بعدد الرجال فقط. ^{[ 89 ]}

كان هذا يُمثل أفكارًا سياسية واستراتيجية بريطانية راسخة. ^{[ 90 ]} لقد خلّفت الحرب بريطانيا فقيرة. استُنزفت احتياطياتها من الذهب والدولار. غرق ثلث سفنها التجارية في قاع المحيط. دُمّر حوالي 250 ألف منزل،  وتضرّر 3 ملايين منزل آخر، بينما لم يُبنَ أي منزل تقريبًا لسنوات. في أوائل عام 1947، علّقت المصانع الإنتاج لنقص الفحم. أنهت الولايات المتحدة فجأة برنامج الإعارة والتأجير مع انتهاء الحرب. وحلّت محلّه قرض بقيمة 3.75  مليار دولار من الولايات المتحدة وقرض بقيمة 1.25 مليار دولار  من كندا، أُنفِق معظمهما بحلول أغسطس 1947. ^{[ 91 ]} ومع ذلك، ظلّ هناك اعتقاد راسخ بأن المستقبل سيكون مثل الماضي. ^{[ 92 ]} قال بيفين أمام مجلس العموم في 16 مايو 1947:

لا تقبل حكومة جلالة الملك الرأي القائل  بأننا لم نعد قوة عظمى، أو الادعاء بأننا توقفنا عن أداء هذا الدور. فنحن نعتبر أنفسنا من أهم القوى الحيوية لسلام العالم، ولا يزال لنا دور تاريخي نؤديه. إن نضالنا الشديد من أجل الحرية، ودفعنا ثمناً باهظاً، يبرر احتفاظنا بهذه المكانة؛ بل إنه يفرض علينا واجب الاستمرار في الحفاظ عليها. ولا علم لي بأي اقتراح جاد يُطرح بأننا، بضربة حظ مفاجئة، توقفنا بين عشية وضحاها عن كوننا قوة عظمى. ^{[ 93 ]}

في مذكراته التي نشرها عام 1961، شرح أتلي قراره:

في ذلك الوقت، كان علينا أن نضع في اعتبارنا احتمال انسحاب الولايات المتحدة وعودتها إلى الانعزالية . لذا، كان تصنيع قنبلة ذرية بريطانية في تلك المرحلة ضروريًا لدفاعنا. يجب أن تتذكروا أن كل هذا كان قبل حلف الناتو . لقد غيّر الناتو الأمور. ولكن في ذلك الوقت، ورغم أننا كنا نبذل قصارى جهدنا لتوعية الأمريكيين بحقائق الوضع الأوروبي - والوضع العالمي - لم نكن متأكدين من نجاحنا. في النهاية، نجحنا. لكن لم يكن بوسعنا المخاطرة بأمن بريطانيا في تلك الأثناء. ^{[ 94 ]}

أُعلن القرار علنًا في مجلس العموم بتاريخ 12 مايو 1948 من قِبل وزير الدفاع ، ألبرت ألكسندر ، وإن كان ذلك في إجابة غير مباشرة على سؤال مُعد مسبقًا من جورج جيجر ، وهو نائب من حزب العمال . ^{[ 95 ]} حظر الإشعار رقم 25 نشر أي تفاصيل حول تصميم الأسلحة الذرية أو بنائها أو موقعها. ^{[ 96 ] [ 97 ]} أُخفي المشروع تحت اسم "أبحاث المتفجرات عالية الطاقة الأساسية". ^{[ 98 ]} سُرعان ما أُسقطت كلمة "الأساسية" وأصبح اسمه ببساطة "أبحاث المتفجرات عالية الطاقة" (HER). ^{[ 99 ]}

خلال الحرب، رتب تشادويك مع شركة ICI لبناء مصنع صغير لإنتاج اليورانيوم. وبحلول عام 1947، كان المصنع يعمل بكامل طاقته وينتج 1400 كيلوغرام (3000 رطل) أسبوعيًا. كان من المقرر استخدام هذا اليورانيوم في مفاعل BEPO التجريبي الذي بُني في هارويل، إلا أن المصنع كان يتطلب أكسيد اليورانيوم كمادة خام، وكان تصديره من الولايات المتحدة محظورًا بموجب قانون ماكماهون. بنى هينتون وفريقه في ريسلي مصنعًا جديدًا لليورانيوم في سبرينغفيلدز، على موقع مصنع سابق للغازات السامة، ^{[ 121 ]} بتكلفة 5.5 مليون جنيه إسترليني. تم إنتاج أول كمية من معدن اليورانيوم في أكتوبر 1948. ^{[ 122 ]}  

تم سحق خام اليورانيوم وإذابته في الأحماض. فُصلت الشوائب ورُسب أكسيد اليورانيوم. أُعيد الراديوم إلى شركة يونيون مينير بموجب العقد المبرم معها. ثم نُقي أكسيد اليورانيوم، وأُذيب في حمض النيتريك لإنتاج نترات اليورانيل . بعد ذلك، أُذيبت نترات اليورانيل في الإيثر ، وسُحبت ورُسبت بإضافة الأمونيا، مما أنتج ثنائي يورانات الأمونيوم . سُخّن ثنائي يورانات الأمونيوم في فرن واختُزل بالهيدروجين وحمض الهيدروفلوريك لإنتاج رباعي فلوريد اليورانيوم . أدى التسخين والخلط مع فلز الكالسيوم إلى اختزاله إلى يورانيوم فلزي، تاركًا فلوريد الكالسيوم كخبث . ثم صُبّ اليورانيوم الفلزي في قوالب . بُثقت هذه القوالب إلى قضبان ووُضعت في علب ألومنيوم محكمة الإغلاق. ^{[ 123 ] [ 124 ]}

وصل أول مفاعل نووي في المملكة المتحدة، وهو مفاعل بحثي  صغير بقدرة 100 كيلوواط يُعرف باسم GLEEP ، إلى حالة التشغيل الحرجة في هارويل في 15 أغسطس 1947. ^{[ 125 ]} وقد تم تزويده بـ 12 طنًا طويلًا من معدن اليورانيوم و 21 طنًا طويلًا من ثاني أكسيد اليورانيوم، واستُخدم فيه 505 أطنان طويلة من الجرافيت النووي كمُهدئ للنيوترونات . ^{[ 126 ]} كان هذا مناسبًا لبعض الأعمال التجريبية، لكن إنتاج النظائر المشعة تطلب مفاعلًا أقوى بقدرة 6000 كيلوواط وتدفق نيوتروني أعلى . صمّم فريق بريطاني في مختبر مونتريال مفاعل BEPO في عامي 1945 و1946؛ وتولى ريسلي أعمال الهندسة والإنشاء. وتتمثل الخيارات الرئيسية في تصميم المفاعل في اختيار الوقود، ومُهدئ النيوترونات، والمبرد. نظرًا لعدم توفر اليورانيوم المخصب، كان اليورانيوم الطبيعي هو الوقود الوحيد المتاح. وبالمثل، على الرغم من امتلاك مختبر مونتريال خبرة في تصميم وبناء مفاعل الماء الثقيل ZEEP في كندا، لم يكن الماء الثقيل متوفرًا في المملكة المتحدة، لذا كان الجرافيت الخيار الوحيد لتهدئة النيوترونات. لم يتبقَّ سوى التبريد، وبالنسبة لمفاعل تجريبي، كان التبريد الهوائي هو الخيار الأمثل. وبالتالي، كان المفاعل الناتج مشابهًا إلى حد كبير لمفاعل الجرافيت الأمريكي X-10 . ^{[ 127 ]} استخدم مفاعل BEPO، الذي وصل إلى حالة التشغيل الحرجة في 5 يوليو 1948، 40 طنًا طويلًا (41 طنًا متريًا) من اليورانيوم المعدني و 850 طنًا طويلًا (860 طنًا متريًا) من الجرافيت، مُغلَّفًا بـ 600 طن طويل (610 أطنان مترية) من الفولاذ و 3000 طن طويل (3000 طن متري) من الخرسانة. ^{[ 128 ]}         

بالنسبة لمفاعلات إنتاج البلوتونيوم، استدعت الأسباب نفسها استخدام وقود اليورانيوم الطبيعي والجرافيت كمهدئ؛ ولكن كان يُفترض في البداية تبريدها بالماء مثل المفاعلات الأمريكية في موقع هانفورد. ^{[ 129 ]} يتطلب مفاعل مُبرد بالماء بالحجم المطلوب حوالي 30,000 جالون إمبراطوري (140,000 لتر؛ 36,000 جالون أمريكي ) من الماء يوميًا، ويفضل أن يكون عالي النقاء لتجنب تآكل الأنابيب المعدنية. علاوة على ذلك، كانت هناك مخاوف تتعلق بالسلامة. يمتص الماء النيوترونات، لذا فإن أي فقدان مفاجئ لمياه التبريد سيؤدي إلى زيادة تدفق النيوترونات ودرجة حرارة المفاعل، وربما إلى انصهار نووي كارثي . ^{[ 130 ]} وقع حدث مماثل بالفعل في كارثة تشيرنوبيل عام 1986. ^{[ 131 ]} كان الحل الأمريكي هو إنشاء المنشأة في موقع ناءٍ، ولكن في الجزر البريطانية المكتظة بالسكان، كانت المواقع الوحيدة المتاحة تقع في شمال وغرب اسكتلندا. ^{[ 129 ]} بحلول أبريل 1947، أقنع هينتون بورتال بمزايا نظام التبريد بالغاز. ^{[ 129 ]} كان الهيليوم في البداية الخيار المفضل كغاز تبريد، ولكن كان مصدره الرئيسي الولايات المتحدة، وبموجب قانون ماكماهون، لن تزود الولايات المتحدة به لإنتاج الأسلحة النووية، ^{[ 132 ]} لذلك، في النهاية، تم اختيار التبريد بالهواء. ^{[ 133 ]}   

بعد زوال الحاجة إلى موقع ناءٍ، تقرر بناء المنشأة على ساحل كمبرلاند في مصنع الذخائر الملكي السابق، ROF Drigg . وسرعان ما نُقل الموقع إلى مكان أكثر ملاءمة في مصنع الذخائر الملكي السابق المجاور، ROF Sellafield . ولتجنب أي لبس مع سبرينغفيلدز، غُيّر الاسم إلى ويندسكيل. ^{[ 134 ]} بدأ البناء في سبتمبر 1947. ^{[ 135 ]} لم يُغفل خطر تأثير ويغنر . زار والتر زين بريطانيا عام 1948 وقدّم معلومات بالغة الأهمية. وأدت حسابات جديدة مبنية على هذه المعلومات إلى ضرورة تغيير تصميم كتل الجرافيت، التي كانت قيد التصنيع بالفعل. ^{[ 136 ]} دخل مفاعلا ويندسكيل حيز التشغيل في أكتوبر 1950 ويونيو 1951. ^{[ 135 ]} وبسبب حسابات خاطئة في مرحلة التصميم، لم يُنتج المفاعلان الطاقة المتوقعة. ^{[ 137 ]} ونتيجةً لذلك، كان لا بد من اتخاذ تدابير استثنائية لتزويد بيني بأول شحنة من البلوتونيوم في يونيو 1952، وكمية كافية لصنع قلب المفاعل بحلول  الموعد النهائي في 1 أغسطس 1952. وقد أدت التحسينات التي أُدخلت على تصميم القنبلة في نهاية المطاف إلى تمكينه من الاكتفاء بكمية أقل من البلوتونيوم بنسبة 15%. ^{[ 138 ]} ابتداءً من عام 1953، أصبحت مفاعلات ويندسكيل قادرة على استخدام اليورانيوم المخصب قليلاً كوقود. ^{[ 137 ]} وقد أُغلقت هذه المفاعلات بعد حريق ويندسكيل في أكتوبر 1957. ^{[ 139 ]}

تم تشعيع خراطيش اليورانيوم في مفاعلات ويندسكيل لإنتاج البلوتونيوم. دُفعت الخراطيش عبر المفاعل، وخرجت من الجانب الآخر، حيث سقطت في حاويات فولاذية مغمورة سُحبت إلى حوض تبريد عميق. بعد التشعيع، احتوت كل خرطوشة على ما يصل إلى 180 نظيرًا من 35 عنصرًا كيميائيًا مختلفًا . كان أقل من نصف بالمئة من المادة الخام يتحول إلى بلوتونيوم، لكن حوالي 5  بالمئة منها أصبح نواتج انشطار مشعة ، والباقي يورانيوم مستنفد جزئيًا. بعد تخزينها تحت الماء لمدة 150 يومًا، تحللت النظائر قصيرة العمر، تاركةً كميات كبيرة من حوالي 20 نظيرًا مشعًا. باستخدام تقنية المناولة عن بُعد ، وُضعت الخراطيش في "صناديق" مبطنة بالرصاص ونُقلت إلى محطة الفصل الكيميائي. ^{[ 140 ]}

في هانفورد، استخدم الأمريكيون عملية فوسفات البزموت لفصل البلوتونيوم عن اليورانيوم. كانت هذه العملية مُهدرة؛ إذ تم استخلاص البلوتونيوم، لكن اليورانيوم بقي في حالة يصعب استخلاصه منها. ^{[ 141 ]} قام فريق في مختبر مونتريال بدراسة هذه المشكلة، وابتكروا عملية جديدة مشابهة لتلك المستخدمة مع اليورانيوم. جربوا هذه العملية، التي اعتقدوا أنها قابلة للتطبيق على نطاق صناعي، لاستخلاص 20  ملغ من البلوتونيوم من قضيب وقود مستهلك في هانفورد. تم إذابة الخراطيش في حمض النيتريك، واستُخدم ثنائي بيوتيل كاربيتول لإزالة البلوتونيوم. ^{[ 142 ]}

بعد عام 1946، كان المصدر الوحيد للبلوتونيوم هو مفاعل NRX في كندا، ولم تصل قضبان البلوتونيوم المشعة منه إلى بريطانيا إلا في منتصف عام 1948. ولم يكن بإمكان هارويل التعامل معها حتى لو وصلت؛ إذ لم يُبنَ مختبر إشعاعي "ساخن" إلا في عام 1949، على الرغم من تشغيل مختبر إشعاعي صغير في عام 1948. أُنشئت محطة تجريبية في مختبرات تشوك ريفر في كندا، واستمرت في العمل حتى عام 1950. ^{[ 143 ]} وعلى الرغم من المخاوف بشأن نجاح العملية، والعديد من التغييرات الطفيفة، ومشاكل البناء المتعلقة بالفولاذ المستخدم، فقد اكتملت المحطة في الموعد المحدد في أبريل 1951. ودُفعت أول مادة نشطة إلى المحطة في 25 فبراير 1952. وقد عملت المحطة بكفاءة عالية لمدة اثني عشر عامًا، متجاوزةً أهداف الإنتاج المصممة لها، ولم تُوقف إلا عند الحاجة إلى منشأة أكبر. تم صب أول سبيكة من البلوتونيوم في 31 مارس 1952، لكنها كانت غير نقية، ولم يكن من الممكن استخدامها في قنبلة. تطلب الأمر مزيدًا من العمل في هارويل وويندسكيل لتحسين العملية. ^{[ 144 ]}

كان مصنع الانتشار الغازي الأكثر تعقيدًا من الناحية الهندسية. ^{[ 145 ]} تم ضخ غاز سداسي فلوريد اليورانيوم في سلسلة من المراحل ، حيث ازداد تركيز اليورانيوم-235 في كل مرحلة أثناء مروره عبر سلسلة من الأغشية. لم تكن عملية الحصول على مسحوق النيكل المستخدم في مشروع مانهاتن مشكلة، إذ كان مصدره شركة بريطانية. مرة أخرى، تم اختيار مصنع الذخائر الملكي كموقع، وتحديدًا مصنع كابينهيرست في كابينهيرست ، بالقرب من تشيستر ، والذي تميز بقربه من ريسلي (40 كم) فقط . ^{[ 146 ]} كان من بين القرارات المتخذة أنه بدلًا من إنتاج سداسي فلوريد اليورانيوم باستخدام الفلور العنصري، الذي كان نقله صعبًا وخطيرًا، تم إنتاجه في سبرينغفيلدز من ثلاثي فلوريد الكلور . كانت هذه العملية غير مجربة ولم تنجح بالشكل المطلوب، وعندما بدأ الإنتاج في فبراير 1952، لم يُحقق مصنع سداسي فلوريد اليورانيوم الأداء المطلوب. لذا، كان لا بد من إعادة تصميمه بتكلفة 250 ألف جنيه إسترليني. بدأ مصنع الانتشار الغازي في كابينهيرست، الذي بلغت تكلفته 14 مليون جنيه إسترليني، الإنتاج في عام 1953، ^{[ 145 ]} ولكنه لم يُنتج سوى يورانيوم منخفض التخصيب، ولم يُنتج يورانيوم عالي التخصيب إلا في عام 1954. وبحلول عام 1957، أصبح قادرًا على إنتاج 125 كيلوغرامًا من اليورانيوم عالي التخصيب سنويًا. ^{[ 147 ]} استخدمت التصاميم البريطانية في ذلك الوقت كميات كبيرة من اليورانيوم المخصب؛ 87 كيلوغرامًا لمشروع غرين بامبو ، و117 كيلوغرامًا لمشروع أورانج هيرالد . ^{[ 148 ]} في نهاية عام 1961، وبعد إنتاج ما بين 3.8 و4.9 طن من اليورانيوم عالي التخصيب، تم تحويله إلى إنتاج اليورانيوم منخفض التخصيب لتوليد الطاقة النووية المدنية. ^{[ 147 ]}