thumb|upright=0.7|Timbre commémoratif de 1957 honorant l'achèvement du premier réacteur nucléaire japonais. Le programme d'armement nucléaire japonais est mené pendant la Seconde Guerre mondiale. Comme le programme d'armes nucléaires allemand, il souffre d'une série de problèmes et ne dépasse pas le stade du laboratoire avant les bombardements atomiques d'Hiroshima et de Nagasaki et la capitulation du Japon en .
Au , l'infrastructure de l'énergie nucléaire du Japon rend le pays capable de construire des armes nucléaires à volonté. La démilitarisation du Japon et la protection du parapluie nucléaire des États-Unis ont conduit à une forte politique de non-militarisation de la technologie nucléaire, mais face aux essais d'armes nucléaires par la Corée du Nord depuis les années 2010, certains politiciens et anciens responsables militaires au Japon appellent à un renversement de cette politique.
Contexte vignette|L'institut de recherche physique et chimique pendant l'ère Taishō. En 1934, la « théorie de la physique atomique » du professeur de l'université du Tōhoku, Hikosaka Tadayoshi, est publiée. Hikosaka souligne l'énorme énergie contenue par les noyaux et la possibilité de création d'armes potentielles ou d'une production d'énergie nucléaire. En , les chimistes allemands Otto Hahn et Fritz Strassmann envoyèrent un manuscrit à Naturwissenschaften rapportant qu'ils avaient détecté l'élément baryum après avoir bombardé de l'uranium avec des neutronsO. Hahn and F. Strassmann. Über den Nachweis und das Verhalten der bei der Bestrahlung des Urans mittels Neutronen entstehenden Erdalkalimetalle ("On the detection and characteristics of the alkaline earth metals formed by irradiation of uranium with neutrons"), Naturwissenschaften Volume 27, Number 1, 11–15 (1939). The authors were identified as being at the Kaiser-Wilhelm-Institut für Chemie, Berlin-Dahlem. Received 22 December 1938.; simultanément, ils communiquèrent ces résultats à Lise Meitner. Meitner et son neveu Otto Robert Frisch interprétèrent correctement ces résultats comme étant une fission nucléaire The paper is dated 16 January 1939. Meitner is identified as being at the Physical Institute, Academy of Sciences, Stockholm, and Frisch as being at the Institute of Theoretical Physics, University of Copenhagen., confirmé expérimentalement par Frisch le The paper is dated 17 January 1939, and the experiment was conducted on 13 January 1939—see Richard Rhodes The Making of the Atomic Bomb pp. 263, 268. Les physiciens du monde entier ont immédiatement réalisé que des réactions en chaîne pouvaient se produire et ont informé leurs gouvernements de la possibilité de développer des armes nucléaires.
Seconde Guerre mondiale gauche|vignette| Le troisième directeur de l'institut RIKEN, Masatoshi Ōkōchi, soumit un rapport sur la « possibilité de fabrication de bombes à l'uranium » en mai 1941. La figure de proue du programme atomique japonais est le Docteur Yoshio Nishina, proche collaborateur de Niels Bohr et un contemporain d'Albert Einstein. Nishina avait co-écrit la formule de Klein-Nishina et créé son propre laboratoire de recherche nucléaire pour étudier la physique des hautes énergies en 1931 à l'institut de recherche physique et chimique, créé en 1917 à Tokyo pour promouvoir la recherche fondamentale. Nishina construisit son premier cyclotron de 26 pouces (660 mm) en 1936, et un autre cyclotron de 60 pouces (1 500 mm) de 220 tonnes en 1937. En 1938, le Japon acheta également un cyclotron à l'université de Californie à Berkeley. vignette|Le Docteur Yoshio Nishina acheva ce « petit » cyclotron en 1937, devenant le premier de ce type construit en dehors des États-Unis (et le deuxième au monde). En raison de l'alliance germano-japonaise résultant du plan quadriennal allemand, le Japon et son armée avaient déjà poursuivi la science nucléaire pour rattraper l'Occident dans le domaine de la technologie nucléaire. Cela permit à Nishina d'introduire la mécanique quantique au Japon.
En 1939, Nishina reconnait le potentiel militaire de la fission nucléaire et craint que les Américains travaillent sur une arme nucléaire pouvant être utilisée contre le Japon.
En , les physiciens d'origine hongroise Leó Szilárd et Eugene Wigner rédigent la lettre Einstein-Szilard, qui met en garde contre le développement potentiel de « bombes extrêmement puissantes d'un nouveau typeCopied from Wikipedia article "Manhattan Project". See that article for references.». Les États-Unis commencent les enquêtes sur les armes à fission, qui aboutiront au projet Manhattan, et le laboratoire ayant vendu un cyclotron au Japon deviendra l'un des principaux sites de recherche sur les armes. vignette|Le deuxième cyclotron de l'institut RIKEN, achevé en 1943. Au début de l'été 1940, Nishina rencontre le lieutenant-général Takeo Yasuda dans un train. Yasuda était à l'époque directeur de l'Institut de recherche technique du Département aéronautique de l'armée. Les deux hommes échangent sur la possibilité de fabriquer des armes nucléaires. Cependant, le projet de fission japonais ne commencera pas avant , lorsque Yasuda agit sur l'ordre du ministre de l'Armée Hideki Tōjō d'enquêter sur les possibilités d'armes nucléaires. Yasuda a transmis l'ordre le long de la chaîne de commandement au vicomte Masatoshi Ōkōchi, directeur de l'Institut RIKEN, qui à son tour l'a transmis à Nishina, dont le laboratoire de recherche nucléaire en 1941 comptait plus de 100 chercheurs.
Recherche-B Pendant ce temps, l'Institut de recherche technologique de la marine impériale japonaise avait mené ses propres enquêtes distinctes et engagé des professeurs de l'université impériale de Tokyo pour obtenir des conseils sur les armes nucléaires. Avant l'attaque de Pearl Harbor en 1941, le capitaine Yōji Itō de l'Institut de recherche technique navale du Japon a lancé une étude qui permettrait à la marine japonaise d'utiliser la fission nucléaire. Après avoir consulté le professeur Sagane de l'Université impériale de Tokyo, ses recherches ont montré que la fission nucléaire serait une source d'énergie potentielle pour la marine.
Cela aboutit à la formation du Comité de recherche sur l'application de la physique nucléaire, présidé par Nishina, qui s'est réuni dix fois entre et . Après la défaite de la marine japonaise à la bataille de Midway, le capitaine Itō proposa un nouveau type de développement d'armes nucléaires désigné sous le nom de « Recherche-B » à la fin . En décembre, au plus profond du projet, il devint évident que « les scientifiques japonais croyaient même que même les États-Unis pourraient ne pas être en mesure d'exploiter l'énergie atomique à temps pour influencer l'issue de la guerre».
En outre, il conclut dans un rapport que si une bombe atomique est, en principe, faisable, « il est probablement difficile même pour les États-Unis de réaliser l'application de la puissance atomique pendant la guerre ». Cela amène la marine au désintérêt du sujet, qui décide de mettre tout en œuvre sur la recherche du radar.
Projet Ni-Go L'armée, qui ne décourage pas, met en place un projet expérimental à l'Institut RIKEN, le projet Ni-Go, peu de temps après la publication de son rapport par le Comité. Son objectif est de séparer l'uranium 235 par diffusion thermique, en ignorant les méthodes alternatives telles que la séparation électromagnétique, la diffusion gazeuse et la centrifugation centrifuge.
Au printemps 1944, le projet de Nishina n'avait pratiquement pas progressé en raison de la nécessité d'une quantité suffisante d'hexafluorure d'uranium pour le tube de Clusius. L'uranium déjà fourni dans le tube de cuivre se corroda et tout progrès de séparation des isotopes U-235 s'avéra au-delà de leurs capacités.
En , un petit groupe de scientifiques réussit à produire une petite quantité de matériau dans un séparateur rudimentaire du complexe RIKEN — matériau qui, selon le cyclotron du RIKEN, n'est pas de l'uranium-235. Ce projet est interrompu en , lorsque le bâtiment qui l'abritait est détruit par un incendie provoqué par le raid de l'USAAF sur Tokyo. Aucune tentative n'est faite pour construire une pile d'uranium ; l'eau lourde est indisponible, mais Takeuchi Masa, responsable du séparateur de Nishina, calcula que l'eau légère suffirait si l'uranium pouvait être enrichi à 5-10% d'uranium 235.
Pendant que ces expériences étaient en cours, l'armée et la marine ont effectué des recherches de minerai d'uranium, dans des endroits allant de la préfecture de Fukushima à la Corée, la Chine et la Birmanie. Demandant l'envoi de matériaux à ses alliés, les Allemands leur offrent 560 kg d'oxyde d'uranium non traité en transportés à bord du sous-marin U-234. Le submersible se rendra finalement aux forces américaines dans l'Atlantique à la suite de la reddition de l'Allemagne. L'oxyde d'uranium aurait été étiqueté « U-235 », ce qui pourrait être une erreur d'étiquetage du nom du sous-marin et ses caractéristiques exactes restent inconnues ; certaines sources pensent qu'il ne s'agissait pas d'un matériau de qualité militaire et qu'il était destiné à être utilisé comme catalyseur dans la production de méthanol synthétique à utiliser pour le carburant d'aviation.
Les événements successifs en leur défaveur amenuisent toutes les chances que les Japonais produisent une bombe atomique dans un délai raisonnable pour influencer la guerre et rivaliser avec l'Occident en matière d'armement nucléaire.
Selon l'historien Williams, « Le même manque d'uranium de haute qualité en quantité suffisante qui avait entravé le projet atomique allemand avait également, en fin de compte, entravé les tentatives japonaises de fabriquer une bombe ». Ce fut la conclusion du Manhattan Project Intelligence Group, qui rapporta également que les physiciens nucléaires japonais étaient tout aussi expérimentés que ceux des autres pays.
Projet F-Go En 1943, un autre commandement naval japonais lance un programme de recherche nucléaire, le projet F-Go, sous la direction de Bunsaku Arakatsu à l'université impériale de Kyoto. Arakatsu avait passé quelques années à étudier à l'étranger, notamment au laboratoire Cavendish de Cambridge sous Ernest Rutherford et à l'université de Berlin sous Albert Einstein. À côté de Nishina, Arakatsu était le physicien nucléaire le plus remarquable du Japon. Son équipe comprenait Hideki Yukawa, qui deviendra en 1949 le premier physicien japonais à recevoir un prix Nobel.
Au début de la guerre, le commandant Kitagawa, chef de la section chimique de l'institut de recherche de la marine, avait demandé à Arakatsu d'effectuer des travaux sur la séparation de l'uranium 235. Ses travaux avançaient lentement, mais peu de temps avant la fin de la guerre, il parvint à concevoir une ultracentrifugeuse (pour tourner à tr/min) qui, espérait-il, obtiendrait les résultats requis. Seule la conception des machines fut achevée avant la capitulation japonaise. gauche|vignette|Accélérateur de particules de Bunsaku Arakatsu en cours de destruction par le GHQ, 24 novembre 1945. Après la réunion d'Arakatsu et de Nishina, au printemps 1944, le comité d'application de la technologie armée-marine se forme en raison du manque de progrès dans le développement des armes nucléaires japonaises. Cela conduit à la seule réunion des dirigeants des scientifiques du projet F-Go, le . Après la réunion, la recherche sur les armes nucléaires prend fin à la suite de la destruction de l'installation qui abritait la recherche sur la séparation isotopique, connue sous le nom d'« Immeuble 49».