1941年7月，汤姆逊和查德威克为贸德委员会起草了两份报告，分别是《铀作为一种爆炸物的用途》和《铀作为一种动力的用途》。在前一份报告中，他们的结论是：有可能制造出一种有效的铀弹，威力相当于1，800吨TNT炸药。它还会释放出放射性物质，长时间对人类生命有直接危害。这个报告还附有关于原子弹、原子弹的破坏力、材料生产、铀的同位素分离等五份很详细的技术报告。第二份报告首先分析反应堆作为动力和生产放射源的装置的重要性，然后认为这个计划需要很长时间，从战争角度而言，它不值得认真考虑。
1941年9月，这两份报告转到政府科学顾问委员会防务服务小组，小组又提出了一份报告，除了强调研制原子弹的重要性和优先权之外，还提出了一个很具体的时间表。8月，丘吉尔首相得知了贸德委员会的报告，全力支持这方面的研究。战争内阁部长安德逊把核研究组织从空军中独立出来，归属于政府工业和科学研究委员会之下，将贸德委员会改组为“管合金董事会”，任命帝国化学工业公司研究部主任艾克斯为新的委员会主任。
由于英国处于战争状态，对原子弹研究不论是在财力、人力和安全保障上都受到极大的限制。经过反复争论，政府科学顾问委员会建议，在英国研制气体扩散实验装置，把核反应堆和大型铀同位素气体分离工厂建在加拿大，因为这个国家与英国联系较多，在很多方面还受英国控制。有些必要的零件，可以在美国加工。
就在英国的核研究陷入争论和停滞状态时，美国在布什和科南特的领导下，集中物理学、化学等方面的专家，向核研究靠拢。他们的协调发展立即显示了巨大的效果。之前，在战争开始后，美英就达成了协议，互相交换与军事应用有关的情报。布什和汤姆逊都认为，核研究不能仅仅是两国之间的协调研究，而应是两国的一个联合开发计划。10月，美国总统罗斯福给英国首相丘吉尔写了一封信，说：“看来我们有必要就你的贸德委员会和布什博士的组织所考虑的问题，交换一下意见和看法，使我们能够在这个问题上进一步加强合作，或者联合采取行动。”1942年7月，两人又在海德公园谈到这一问题，丘吉尔说：“我们了解到德国正在全力以赴获取重水，重水这个恐怖的词，正开始载入我们的秘密档案。一旦他们赶在我们面前造出炸弹，那将会出现什么样的局面。尽管我们怀疑科学家发表的有些观点，而且他们之间也有争议，但我们不能冒险，让对手在这个可怕的领域赶到我们前面。”尽管两国政府的一些官员因为制造这种武器的专利权发生争议，但两国领导人都强调要紧密合作。
1942年底，美国不仅在建设规模上，而且在很多技术问题上都超过了英国。布什和科南特反对英国把反应堆和铀同位素气体分离的研究工作交给一些公司，怀疑英国具有商业动机。他们也相信，当时的美国已经不再需要英国的帮助。另外，美国曼哈顿计划最高指挥格罗夫斯，怀疑英国与苏联签订的相互交换武器情报的协定。在此背景下，美国对两国人员交往开始限制。
这一行动震惊了英国，经过协调和交涉，在英国保证他们没有商业意图，并接受了美国的一些条件。随后，丘吉尔与罗斯福在1943年8月签订了“魁北克协定”，根据协定，美英成立了一个联合决策委员会，查德威克成为英国方面负责人。他意识到，要坚持与美国全面合作，让尽可能多的英国专家得到训练，全面掌握核技术，为英国积蓄人才。由于两国科学家之间的相互信任和坦诚，他们实现了卓越的合作。英国在洛斯阿拉莫斯的核物理学家，为美国原子弹的研制成功做出了巨大的贡献，同时，也为英国原子弹的发展，奠定了成功的基础。
在积极开展核研究的同时，英国的核专家们还建议情报机关收集德国的研究情报，破坏德国的核研究计划。1942年底，英国情报机关通过挪威的游击队，成功地动员挪威重水工厂的总工程师布龙带着全部的工厂设计图逃到英国。1943年2月，又成功地破坏了德国重水工厂的主要生产设施。同年夏季，在德国修复了这个工厂后，英国又和美国空军合作，多次轰炸这个工厂。在德国把产品和设备运回德国的途中，英国又对轮船进行破坏。这些行动非常有效地阻碍了德国的核研究计划。另外，英国情报机关与丹麦地下抵抗组织合作，帮助丹麦物理学家玻尔逃出丹麦，对美英核计划的成功起了重大的作用。
No.4望“核”兴叹的日本“仁方案”
早在太平洋战争爆发前，日本军界上层对原子弹最早感兴趣的是安田武雄将军。他毕业于日本东京大学，曾担任陆军航空技术研究所所长，后来担任帝国空军参谋长。安田武雄十分关注国外在军事方面的科技进展情况，自然也注意到了核裂变的发现。1940年4月，在得知核裂变具有极大的军事潜力后，安田武雄向他的老师嵯峨良吉教授请教这一问题，嵯峨良吉曾到美国，结识欧美一些年轻的物理学家，对核物理的最新发展比较了解。在安田武雄的要求下，嵯峨良吉以书面意见指出，核物理的最新成就在军事领域内大有潜力。日本陆军大臣东条英机见到了这个书面意见后，指示让专家研究这个问题。1941年5月，安田武雄指令日本物理化学研究所讨论研制铀弹的可能性，由日本著名的核物理学家仁科芳雄教授负责。
仁科在东京的实验室制造了一台小型回旋加速器，并根据美国物理学家欧内斯特·劳伦斯捐赠的设计图纸建造了第二台有250吨磁铁的大型加速器。这个实验室很快吸引100位日本青年科技人员投入这个庞大的研究之中。头两年，他们基本上致力于理论计算，比较各种区分铀同位素的方法和寻找铀矿。
在陆军开展核研究的同时，日本海军也开始了原子弹的研究工作。1942年初，海军开始了原子动力能的研制开发。海军部认为，研究核物理已成为一项重要任务。美国在这方面的研究正在迅速进行，由于一些犹太科学家的帮助，他们在这方面已取得很大的进展。日本研究的目标是通过核分裂取得惊人的能量，为船只和大型机械提供可靠而巨大的动力源。为此，海军技术研究所成立了一个核物理成就利用委员会，追踪国外的研究进展情况。委员会成员有日本的第一流物理学家嵯峨野良吉、荒胜文策、菊田正四等，仁科芳雄当选为委员会主席。至1943年3月，委员会相继召开10次物理讨论会，他们估计制造一颗原子弹需要几百吨铀矿石，分离出铀235大约要消耗日本全年发电能力的1/10和全国铜产量的1/2。讨论会得出结论说：从理论上造出一颗原子弹是可能的，但需要10年左右时间。他们还认为德国和美国都没有多余的工业能力可以及时地生产出原子弹来用于战争。在确信核物理研究在短期内不能取得任何成果后，海军便解散了这个委员会。
但仁科芳雄继续为陆军（日本空军归陆军部统辖）研制原子弹，他的计划和美国“曼哈顿工程”十分类似，武器设计开发与生产铀235同时进行。1943年5月5日，仁科芳雄向空军司令部递交了一份报告。认为制造原子弹在技术上是可行的。随后，安田武雄把报告转呈给已经成为首相的东条英机。帝国空军司令部以仁科报告为基础批准了一个秘密计划，代号为“仁方案”，它是以负责人仁科芳雄的名字的第一个音节命名的。
东条英机审阅了仁科的报告后，马上指示空军司令部总务课长华岛，凡是计划所需要的资金、材料、人力，都要优先拨放。仁科芳雄对华岛说：“人，我们已经有了，主要困难是铀，希望军队帮助我们搞到铀。”从1943年夏天起，华岛派了一批又一批人跑遍了日本列岛和朝鲜半岛各个著名的矿产地，带回了各种矿石标本，但都不含铀，而“仁方案”迫切需要氧化铀用来实验。于是，日本向德国求助。1943年底，德国派了一艘潜艇将一吨铀矿运往日本，但它在马六甲海峡被美军击沉。随后，德国在苏德战场已自身难保，更无暇顾及日本的请求。由于多种条件的制约，“仁方案”从开始执行到1944年7月东条英机内阁垮台，一直处于实验室研究阶段。随着战局的恶化，原子弹的研究也更加紧张地进行。此时，“仁方案”组开始了分离铀同位素的试验。直到1945年初，一共进行了6次铀的分离试验，但结果都以失败而告终。
1945年的春天，盟军在战场已经取得绝对的优势，美国的远程轰炸机B－29开始袭击日本城市。此时，“仁方案”组抓紧时间工作，分离铀235的试验渐渐出现成功的迹象，许多成员都欣喜若狂。但仁科芳雄并不乐观，他很清楚，为了得到一枚原子弹所需的铀，需要庞大的技术设备和足够的铀矿石，这一切随着日本战局的恶化已经很难实现。
1945年4月13日，罗斯福总统去世，当天，有160架美国B－29飞机轰炸东京。航空技术研究所49号楼被炸毁，里面有“仁方案”实验室和铀同位素分离器。至此，“仁方案”组已经无法继续研究。
航空技术研究所被摧毁后，日本的核研究在京都大学的实验室里继续进行。1945年7月22日，荒胜文策等几位物理学家与海军代表举行会议，这些科学家向海军将领说：“从理论上，制造原子弹是可能的，但根据各方面的情况，要想在当前这场战争中使用原子弹，谁也办不到。”具有讽刺意味的是，此前的7月16日，美国的原子弹试爆已经成功，只是消息被严密封锁，日本当局不知道罢了。
两周后，日本广岛遭到美国原子弹的轰炸，仁科芳雄等专家被军部派往广岛现场。返回后，军部大本营对这些科学家说：“我们将在长野的山下用花岗石为天皇陛下建设一个地下堡垒，一旦美军登陆，日本军队和民兵将不惜任何代价坚持6个月。如果你们能在这个期间制出原子弹，我们就可以把美军赶进大海，保全天皇和我们大和民族。”仁科芳雄终于回答：“不要说是6个月，就是6年也不行。我们没有铀，也没有电，我们什么也干不成。”历史无情地宣告了“仁方案”的彻底破产。
