曼哈顿方案（英语：Manhattan Project）是第二次世界大战期间研制与制作的一项大型军事工程，由美国主导、英国与加拿大供给相关援助，该方案于1942年至1946年间由美国陆军工程兵团的莱斯利·理查德·格罗夫斯中将领导，美国物理学家罗伯特·奥本海默作为洛斯阿拉莫斯国家实验室的首任主任担任的制作。
曼哈顿方案前期早在1939年即秘密地打开，原名为“代用资料项目开展”（Development of Substitute Materials），后改为“曼哈顿工程区”（Manhattan District）；期间，美方也吸收了较早打开的英国核兵器研制方案——“合金管工程”之效果。1941年12月7日，日本狙击美国珍珠港，美国随即对日宣战，自此美国正式卷进第二次世界大战。此刻，纳粹德国渐渐的开端了德国核兵器开发方案“铀方案”（德语：Uranprojekt），意图是制作出核兵器并运用在二战之中。因而，包含阿尔伯特·爱因斯坦在内的一些美国及同盟国科学家提出要在纳粹德国之前研制出，该提议取得时任美国总统富兰克林·罗斯福的支撑。
曼哈顿方案于1942年8月13日正式命名，雇用了超越13万人员，花费了将近20亿美金（相当于2018年230亿美金），超越90％的费用用于制作工厂和制作核裂变的原资料，用来制作和开展兵器的部分仅占不到10％，此一工程在横跨美国、英国和加拿大三国的30多个城市中均有进行。1942年12月2日，在恩里科·费米的领导下，世界上第一个可控核反应堆在芝加哥大学建成（芝加哥1号堆，Chicago Pile-1），成功完成了可控的核链式反应。1943年春，奥本海默领导科研人员开端在新墨西哥州的洛斯阿拉莫斯国家实验室进行的制作作业。 1944年，美国田纳西州的橡树岭工厂运用欧内斯特·劳伦斯创造的电磁同位素别离法等办法生产出第一批浓缩铀原资料。 1945年7月12日，第一颗实验性开端最终的安装；7月16日，美国的第一颗在新墨西哥州的沙漠中试爆成功，史称“三位一体”核试验，爆破当量大约21,000吨TNT炸弹。 1945年8月6日，美军向日本广岛投进名为“小男孩”的；8月9日，美军向日本长崎抛掷名为“胖子”的。8月15日，日本宣告无条件投降，第二次世界大战完毕。
第二次世界大战期间，美军实践研制出两种类型的：其间一种规划上较简略、运用铀235制成的“枪式”，另一种规划上较为杂乱、运用钚元素制成的“内爆式”。其间小男孩选用前者的枪式规划，而胖子选用后者的内爆式规划。 因为铀235在天然铀中仅占0.7％，其他绝大部分都是质量相同、难以别离的同位素铀238，故美方以三种别离方法来进步其铀-235的浓度——电磁（“电磁型同位素别离器”）、气体（“气体分散法”）与热（“索瑞特效应”），大部分作业都在田纳西州橡树岭一地进行（橡树岭国家实验室）。 而钚元素于1940年在伯克利加州大学初次被发现，之后便作为核质料被研讨、提纯、运用。
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