В ядре нептуния-239 нечетное количество нейтронов (145), кроме того, он тяжелее урана-235 и поэтому менее устойчив. Можно было предположить, что плутоний, как и уран-235, расщепляется при поглощении теплового нейтрона. В 1941 году это предположение получило экспериментальное подтверждение. Еще не будучи уверенными, что выделение изотопа U-235 будет технологически приемлемым вариантом, физики решили сделать ставку и на плутоний.

В 1943 году были построены специальные реакторы в Оук-Ридже и Хенфорде (штат Вашингтон), предназначенные для наработки плутония. Эти реакторы имели важные преимущества по сравнению с первым ядерным котлом в Чикаго. Получавшийся плутоний отделяли от урана химическими методами, а продукты деления, некоторые из которых были мощными нейтронными поглотителями, удалялись.

Новый тип реакторов был снабжен системой водяного охлаждения, чтобы избежать нежелательного перегрева. (Ядерный реактор в Чикаго мог работать лишь кратковременно, поскольку охлаждался обычным воздухом.)