在二战爆发初期，当时的日本军事高层就有将核物理的成就运用在军事领域方面进行过讨论，而最早对这种想法表现出强烈兴趣的是安田五雄将军。安田武雄毕业于东京大学，是当时的空军科学技术署长官，之后成为了日本帝国的空军参谋长。安田五雄与自己的老师嵯峨野良吉经过几次见面会晤后，嵯峨野良吉以书面的形式指出，核物理的最新成就就是能给运用在军事领域方面。
日本陆军大臣东条英机见到嵯峨的签呈后，当天就指令：“让专家们研究这个问题。”据此，安田于1941年5月委托物理化学研究所讨论“研制铀弹的可能性”，并由曾是玻尔的学生的日本著名核物理学家仁科芳雄教授负责。根据仁科的请求，100多名从事核研究的学者被免除军役，聚集到他的身边。
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能的。随后，安田又将报告转呈给当时的日本首相东条英机。至此，以负责人仁科芳雄的名字的第一个音节命名的“仁方案”正式诞生。
1943年夏天，仁科芳雄等人在东京帝国陆军航空科研大楼第4号建立了实验室，开始致力于各种理论计算和比较各种分离铀同位素的方法。不过，对他们来说，最急迫的莫过于寻找铀的来源了。
从1943年夏季起，华岛带着部下和几个专家跑遍了当时日本福岛和朝鲜半岛一些著名的矿产地，带回了成吨的各种矿石标本，但都和铀无缘。而在这种情况下，日本决定向德国求援。1943年末，一艘德国潜艇将一吨铀矿运往日本，但它在马六甲海峡被美舰发现并击沉。“仁方案”的实施者被迫自谋铀矿。
至1944年7月，铀的来源仍无着落，仁科芳雄只得把希望寄托在学过地质学的陆军少佐山本工程师身上。他还请出东京帝国大学物理化学研究所的饭盛里安教授担任科学指导，这位饭盛教授曾在英国牛津大学进修，是日本最早研究放射性元素的学者之一。
饭盛教授和山本少佐在本州的福岛建立人工选矿工厂，开始在这里采掘低品位铀矿。为了解决劳动力缺乏的问题，军方强令矿区附近的石川市近千名中学生停止学业，到矿区采矿。他们就这样一直干到日本投降。1945年4月13日，美国远程轰炸机B-29出现在东京上空。接着，正在进行试验的空军科研大楼的建筑物大部分被炸，陷于一片火海之中，其中包括“仁方案”组所在的第49号楼。
在战争的最后几个月里，研究中心迁到了京都新数文作教授的实验室里，继续用离心机试验分离铀同位素，1945年7月2日，“仁方案”组报告：日本已无力制造原子弹。
日本正式投降后，“仁方案”被作为绝密一直秘而不宣，直至20世纪80年代才成为头条新闻披露于世。
据最近美国史学家披露，1945年8月10日，美国在长崎投下原子弹后的第二天，一群日本科学家在朝鲜半岛东岸兴南附近的山洞中，赶工完成了日本第一颗原子弹的最后装配工作。子夜刚过，几辆卡车驶出洞穴，赶在天亮前把原子弹装到停在兴南港外的一艘汽艇上。12日黎明，几艘无人汽艇载着已启动引爆装置的原子弹、急速驶向外海。研究人员则躲在30公里外观测。
此时海那边旭日将升，突然从海里升腾起一团蘑菇云，随后海面上出现了直径约1000米的火球，五彩缤纷的水蒸云气直往上冲，海水则剧烈打漩，附近数艘船消失得无影无踪，较远的船只和舢板烈焰冲天，观测人员确定原子弹的威力和美国投在广岛的完全相同。不久日本宣布无条件投降，这项工作也停下来。这些鲜为人知的史实多记录在美国档案局文件中，1966年这些文件中的一部分解密美国史学家斯通通过研究，披露了日本法西斯研制原子弹的过程。
一般史书认为，美军轰炸东京时已炸毁了理化学研究所和仁科研究室，日本原子弹计划也告终。事实上日本研制原子弹的计划是多线同时进行的，除了宣告失败的仁科研究所外，还有京都大学和中国东北的五个研究设施以及以朝鲜半岛兴南为据点的海军计划。海军本来以名古屋为据点，为了躲避轰炸，将设备全搬往兴南。斯通通过研究发现，日本之所以迟了一步是因为秘密搬运设备需夜行昼伏，故耽误了时间。
美日开战后，日本海陆军研究计划各行其道。
1945年5月，陆海军合组原子弹研制小组，代号“F号研究计划”。
当美国在广岛、长崎投下原子弹后，美国情报机关截获一则密电：“本土决战同时注意F号决战。”同一时期的日本密码电报中也多次提到以兴南为据点的“F号计划”。
战后，驻守兴南的日军曾向接管此地的美军军官大卫·史耐尔证实，日本曾在兴南进行过原子弹试爆。这消息引起盟军高度重视，曾先后进行两次大规模调查，但这些文件目前尚未解密，斯通相信一旦这些文件解密，日本试爆原子弹之谜必将大白于天下。
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