早在太平洋戰爭爆發前，日本軍界上層對原子彈最早感興趣的是安田武雄將軍。他畢業於日本東京大學，曾擔任陸軍航空技術研究所所長，後來任帝國空軍參謀長。安田武雄十分關注國外在軍事方面的科技進展情況，自然也注意到了核裂變的發現。1940年4月，在得知核裂變具有極大的軍事潛力後，安田武雄向他的老師嵯峨良吉教授請教這一問題。嵯峨良吉曾到過美國，結識了一些年輕的物理學家，對核物理的最新發展比較瞭解。在安田武雄的要求下，嵯峨良吉以書面的意見指出，核物理的最新成就在軍事領域潛力巨大。
日本陸軍大臣東條英機見到這個書面意見後，指示讓專家研究這個問題。1941年5月，安田武雄指令日本物理化學研究所討論研製鈾彈的可能性，由日本著名的核物理學家仁科芳雄教授負責。
仁科在東京的實驗室製造了一臺小型迴旋加速器，並根據美國物理學家歐內斯特．勞倫斯捐贈的設計圖紙建造了第二臺有250噸磁鐵的大型加速器。這個實驗室很快吸引100位日本青年科技人員投入到這項龐大的研究中。頭兩年，他們基本致力於理論計算，比較各種區分鈾同位素的方法和尋找鈾礦。
在陸軍(日本空軍歸陸軍部統轄)開展核研究的同時，日本海軍也開始了原子彈的研究工作。1942年年初，海軍開始原子動力能的研製開發。海軍部認為，研究核物理已成為一項重要任務。美國在這方面的研究正在迅速進行。由於一些猶太科學家的幫助，美國在這方面已取得很大的進展。日本的研究目標是通過核分裂取得能量，為艦船和大型機械提供可靠而巨大的動力源。為此，海軍技術研究所成立了一個核物理成就利用委員會，追蹤國外的研究進展情況。委員會成員有日本的第一流物理學家嵯峨良吉、荒勝文策、菊田正四等，仁科芳雄當選為委員會主席。
至1943年3月，委員會相繼召開了10次物理討論會。委員會估計製造一顆原子彈需要幾百噸鈾礦石，分離出鈾235大約要消耗日本全年發電量的1/10和全國銅產量的1/2。最後，委員會得出的結論是製造原子彈在理論上可行，但需要10年左右時間。委員會還認為美國和德國都沒有多餘的工業能力可以及時生產出原子彈用於戰爭。在確信核物理研究在短期內不能取得任何成果後，海軍便下令解散了這個委員會。
德國為日本運送鈾礦石的潛艇途中被美軍擊沉
但是仁科芳雄繼續為陸軍研製原子彈。他的計畫和美國「曼哈頓工程」十分類似，武器設計開發與生產鈾235同時進行。1943年5月5日，他向空軍司令部遞交了一份報告，指出製造原子彈在技術上是可行的。隨後，安田武雄把報告轉呈給已經成為首相的東條英機。
東條英機審閱了仁科的報告後，馬上指示空軍司令部總務課長華島，凡是計畫所需的資金、材料、人力都要優先撥放。帝國空軍司令部以仁科報告為基礎批准了一個秘密計畫，代號為「仁方案」。它是以負責人仁科芳雄的名字第一個音節命名的。
仁科芳雄對總務課長華島說：「人，我們已經有了，主要困難是鈾，希望軍隊幫助我們搞到鈾。」從1943年夏季起，華島派了一批又一批人跑遍了日本列島和朝鮮半島各個著名的礦產地，帶回了各種礦石標本，但都不含鈾，而「仁方案」迫切需要氧化鈾用來實驗。於是，日本決定向德國求助。1943年年末，德國派一艘潛艇運送一噸鈾礦石前往日本，結果由於情報外泄，潛艇被埋伏在馬六甲海峽的美軍擊沉。此後，德國在蘇德戰場連連失利，已是自身難保，再也無暇顧及日本了。
美軍大規模轟炸東京，最終使日本「仁方案」胎死腹中
由於多種條件的制約，「仁方案」從開始執行到1944年7月東條內閣垮臺，一直處於實驗室研究階段。隨著戰局的惡化，原子彈的研究也更加緊張地進行。此時，「仁方案」組開始了分離鈾同位素的試驗。直到1945年年初，「仁方案」組先後進行了6次鈾的分離試驗，但結果都以失敗告終。
1945年的春天，盟軍在戰場已經取得絕對的優勢。美軍的遠程轟炸機B-29開始襲擊日本城市。此時，「仁方案」組正抓緊時間工作。分離鈾 235的試驗漸漸出現成功的跡象。「仁方案」組許多成員都欣喜若狂，但仁科芳雄並不樂觀。他很清楚，為了得到一枚原子彈所需的鈾，需要龐大的技術設備和足夠的鈾礦石。這一切隨著日本戰局的惡化已經很難實現。
4月13日，美空軍大規模轟炸東京。航空技術研究所49號樓被炸毀，裡面的「仁方案」實驗室和鈾同位素分離器自然也不能倖免。至此，「仁方案」組已經無法繼續研究。
日本認為美國不會研製出原子彈，叫囂只要能研製出核彈就可以把美軍趕下大海
7月22日，「仁方案」組裡的幾位物理學家與海軍代表舉行會議。這些科學家向海軍將領說：「從理論上，製造原子彈是可能的，但根據各方面的情況，要想在當前的這場戰爭中使用原子彈，誰也辦不到。」具有諷刺意味的是，此前的7月16日，美國的原子彈已經試爆成功，只是消息被嚴密封鎖、日本當局不知道罷了。
8月6日，廣島在核彈「小男孩」降臨後成為一片廢墟。仁科芳雄馬上帶人進行現地檢測，隨後向軍方確認正是原子彈所為。幾近瘋狂的日本軍方在大本營召集這些科學家們說：「一旦美軍登陸，日本軍隊和民兵將不惜任何代價堅持6個月。如果你們能在這個期間研製出原子彈，我們就可以把美軍趕下大海。」
仁科芳雄唉聲嘆氣地說：「不要說6個月，就是6年也不夠。我們既無鈾，又沒電，什麼也幹不成。」歷史無情地宣告「仁方案」徹底破產。
「仁方案」破產後，日本軍方下令要在戰爭結束時銷毀所有研製原子彈的文件，以圖欺騙世界人民，減輕侵略戰爭的罪責。出於這種企圖，戰後外界很少有人知道日本在第二次世界大戰期間研製過原子彈。
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