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[[File:Hanford B Reactor.jpg|thumb|left|興建中的[[漢福德區]][[B反應爐]]。反應爐通過[[中子活化]]的方式,使[[鈾-238]]轉化為[[鈽-239]],這些[[鈽-239]]產品再被人以[[分離過程|化學分離方法]]從反應爐中的鈾中分離出來(磷酸鉍過程),產自[[B反應爐]]的第一批[[鈽-239]]被裝填在歴史上的第一個核爆炸裝置「[[三位一體 (核試驗)|小工具]]」內,[[胖子原子彈]]也使用了產自[[B反應爐]]的鈽-239。]]
 
1944年1月11日,洛斯阿拉莫斯理论部门成立了特别小组来研发[[核武器设计方案|内爆式核武器]],负责人[[愛德華·泰勒]]。{{sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|p=157}}3月11日,橡树岭Beta电磁型同位素分离器启动。{{sfn|Hewlett|Anderson|1962|p=164}}4月5日,在洛斯阿拉莫斯,[[埃米利奥·塞格雷]]收到了橡树岭核反应堆增殖的首份钚样品。十天后,他发现自发性裂变的速率过高,无法应用在枪式裂变武器上(因为钚-240混入到了钚-239中的缘故)。{{sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|p=238}}5月9日,在洛斯阿拉莫斯,世界上第三个核反应堆——LOPO——达到临界状态。该反应堆是世上首个[[溶液堆]],也是首个以[[濃縮鈾]]作为燃料的反应堆。{{sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|p=202}}7月4日,奥本海默向洛斯阿拉莫斯实验室的研究人员阐释了塞格雷的发现,并终止了枪式钚核武器“[[瘦子 (原子弹)|瘦子]]”的研发。设计内爆式的核武器(“[[胖子原子彈|胖子]]”)从此成了实验室的重中之重。枪式铀核武器(“[[小男孩原子彈|小男孩]]”)的研发计划重启。{{sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|p=240}}9月22日,洛斯阿拉莫斯实验室使用放射源进行首轮[[放射性镧测试]]。{{sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|p=269}}9月26日,世界上首个全尺寸反应堆——[[B反应堆]]——在汉福德区启用。<ref>{{Citation| title= Manhattan Project B Reactor: World's first full-scale nuclear reactor| volume= HNF-41115, Rev. 0| date = 2009-05| publisher = [[美国能源部]]}}</ref>11月下旬,美国[[阿尔索斯任务]]首席科学家[[塞缪尔·古德斯米特]]下定论称,依照[[斯特拉斯堡]]中发现的有关文档,德国人并没有在[[德國核武器開發計畫|核武器、核反应堆的研发计划]]中取得有效的进展,甚至整个研发计划都没有给予高优先级。{{sfn|Goudsmit|1947|pp=69–79}}12月14日,在一次放射性镧测试中发现了可实现压缩度的确凿证据。{{sfn|Hoddeson|Henriksen|Meade|Westfall|1993|p=271}}
 
[[File:拆除中的荒勝研究室加速器.png|thumb|1945年11月,[[盟軍最高司令部]]拆除日本一座用於核武研發的加速器設施,該設施由日本物理學家[[荒勝文策]]主持建造。荒勝文策在1943年時已設計出一款超速離心機來分離鈾235,但一直沒有投產。他也設計出可行的原子彈藍圖,但因為鈾不夠而在投降時尚未完成。]]