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日志

 
 

中国突破氢弹原理纪实  

2016-02-02 15:20:16|  分类: 铸剑春秋 |  标签: |举报 |字号 订阅

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作者:宋炳寰

(一)1960年秋就部署了氢弹的预先研究

    当我国原子能工业建设和原子弹的研制工作已经从苏联援助转向全面自力更生的时候,1960年深秋,时任二机部部长的刘杰就开始考虑氢弹研制工作如何部署展开的问题。

    刘杰在1957年作为中国政府代表团成员随聂荣臻副总理同苏联政府代表团谈判“国防新技术协定”时,从协定的文本中清楚地看出,苏联准备提供给中国的一种氢加强的实弹样品属于原子弹,而不是氢弹。看来,氢弹和原子弹在原理与结构上可能会有很大的差异。刘杰曾找机会多次向二机部的苏联专家组组长询问氢弹与原子弹在原理和结构上有什么不同。专家组组长表示不清楚,未作任何透露。看来,苏联在氢弹技术上对我们是严格保密的。刘杰认为,氢弹肯定比原子弹更复杂;研制氢弹必须由我们自己首先在氢弹的理论上进行探索突破;而进行氢弹理论探索,不会在短期之内获得突破,这项工作也不能等到第一颗原子弹研制成功以后再进行安排。

一天,刘杰同钱三强商量此事。刘杰讲了上述想法以后说:“九所现在正在全力进行第一颗原子弹的基本理论和关键技术攻关,没有力量顾及氢弹的理论研究。为了不分散九所的精力,原子能研究所能不能组织力量在氢弹理论研究方面进行探索,先行一步?”

    钱三强思索了片刻回答说:“氢弹的研制工作迟早是要进行的,早做布置好。氢弹有自己的原理,氢核反应有它自己的规律,与轻核反应有关的理论探索工作确实需要早做安排。我很赞成。原子能研究所还有一点理论物理研究力量,可以动员投入。”

刘杰听了很高兴,说:“那很好,就这么定了。”刘杰还特意嘱托钱三强:“这项工作很保密,由你代表部来直接组织领导,对部党组全权负责。”

随后,刘杰把上述与钱三强商量好的事情告诉九局局长李觉。李觉表示完全赞同。

经刘杰同意,钱三强把二机部的上述决定向原子能研究所党委领导人李毅等同志作了报告。钱三强在李毅的协助下,1960年第四季度,在原子能研究所第四研究室增设了一个从事氢弹理论探索研究工作的机构,名称叫“轻核反应装置理论探索组”(简称“轻核理论组”,保密代号为“乙项任务”),由黄祖洽任组长。一开始成立时,这个组只有黄祖洽、蔡少辉、萨本豪、刘宪辉等同志。不久,擅长粒子物理的何祚庥也加入这个组,并参与业务领导。以后又逐步增加了人员。起初,他们主要是寻觅有关氢弹原理的知识和收集轻核反应截面等。

为了增强“轻核理论组”的研究力量,黄祖洽和何祚庥多次向钱三强所长建议,调本所1955年荣获“全国青年社会主义建设积极分子”光荣称号的副研究员于敏来参加研究工作。钱三强考虑了再三,采纳了这一建议,并准备让于敏任“轻核理论组”副组长。

1961年1月12日,钱三强约于敏到他的办公室,严肃而秘密地对他说:经所里研究,报请二机部党组批准,决定请你参加氢弹理论的预先研究。

时年34岁多、已经在国内原子核理论研究领域开创性的辛勤耕耘了近10年并做出了出色成绩的于敏,做梦也没有想到领导上会让他参加氢弹理论研究工作。一开始他感到脑子有点发蒙,以为自己听错了。当他很快明白过来,知道这是领导上的决定要他去参加氢弹理论的预先研究后,他的心中矛盾了起来。他觉得自己性格内向,喜欢宁静,喜欢从事比较自由的基础科学研究,不喜欢搞应用研究。况且当前的原子核理论研究正处在有可能取得更大成果的关键时刻,有些舍不得停下来去改行。

然而,于敏马上又想到:中国多少年来贫穷落后,屡遭帝国主义的侵略、欺侮和蹂躏。自己青少年时代在抗日战争时期沦陷区当亡国奴的屈辱生活,依然在心中留着深刻的惨痛印象。新中国刚刚成立不久,又受到西方反华势力的战争威胁。如果我们国家没有自己的原子弹和氢弹,不强大,就不可能真正地巍然屹立于世界之林。现在国家遭受了天灾人祸,经济困难,苏联政府又背信弃义,撕毁协议,停止援助,撤走专家。在这样的情况下,中央仍然坚持要继续搞原子弹、氢弹,显然这是一项非常重要的战略性的历史任务。“国家兴亡,匹夫有责”,无国就无家,怎么能在这个时候强调个人的兴趣、志向和名誉?正是这种民族忧患意识和强烈的爱国主义情怀,促使于敏面对这样重大、艰巨、光荣而神圣的任务,觉得自己不能再有另一种选择,只能接受。

经过短暂的思想斗争以后,于敏毅然决然服从了组织上的决定,他下定决心从基础研究转向氢弹理论的预先研究工作。

(二)四年时间的艰辛探索

于敏调入“轻核理论组”后任副组长。当时全组共有十一二个人。1961年第四季度何祚庥等调到九所参加突破原子弹的工作。黄祖洽也在九所兼职参与原子弹的攻关,每周只有一半的时间在原子能研究所,“轻核理论组”的工作担子主要落在了于敏的肩上。1963年何祚庥又重新调回了“轻核理论组”。在此前后,又分配来刘恭梁、沈天海、孙永盛等一些大学毕业生,这个组陆续扩充至40人左右。

钱三强具体负责主管“轻核理论组”的工作。大约每隔两个星期或一个月,黄祖洽、于敏和何祚庥便向他汇报一次工作进展情况。钱三强为他们解决了许多重大决策性的问题,也为他们解决了一些具体问题。如增加调配研究人员;出面去九所请求增加几个小时的计算机机时;要一些磁带;安排小汽车送数学计算人员去中关村上计算机运算;等等。这些保障条件问题如果没有钱三强的支持,是很难解决的。

黄祖洽和于敏领导有方,把全组人员按学科划分了几个研究小组,黄祖洽、于敏及何祚庥分管各个小组的工作。

“轻核理论组”的研究工作是从氢弹理论最基础的部分开始探索。他们从氘和氚、氘和锂-6等有关核反应截面的调研、整理、分析和估算上切入,对氢弹中各种物理过程进行了探讨和研究。“截面”是物理学中用来表示原子核与原子核之间发生反应的概率的一个物理量。经过一段时间的工作,各个选题,特别是重点选题都取得了成果,为开始氢弹的理论探索初步提供了一些必要的核数据基础。

接着,在黄祖洽、于敏的领导下,“轻核理论组”研究了等离子体中的基本物理过程;物质与粒子间能量的传递过程;系统中各种波的发生、发展与相互作用的规律;高温、高压下物质的基本物理参数……。

当时提倡学习毛泽东主席的著作《矛盾论》,于敏、何祚庥以《矛盾论》中所说的“唯物辩证法认为外因是变化的条件,内因是变化的根据,外因通过内因而起作用”作为指导思想,将热核点火和燃烧作为氢弹爆炸的内因,将辐射流体力学创造的条件作为外因,反复研究外因与内因的辩证关系,进而研究了高温高密度等离子体状态下的许多基本物理现象和规律。在研究过程中,于敏常常是用“善于抓主要矛盾”去解决问题。

1960年到1962年,国家正值三年困难时期,每人每月的粮食定量被压缩,大家都去挖野菜,以瓜、菜和小球藻等来充饥。许多人都因营养不良得了浮肿病。可是,由于大家知道肩负着的是国防尖端的绝密任务,所以都始终保持着饱满的工作情绪,再苦再累也要为氢弹事业贡献自己微薄的力量。

当时,不用说电子计算机,连手摇电动计算机也只有几台,且归第四研究室的数学组专用,“轻核理论组”的同志们主要靠的是计算尺。为了完成任务,只得在办公室加班加点到深夜。大家都没有自行车,工作到深夜还得从办公室步行近半个小时回到宿舍就寝。每天没有几个小时的睡眠时间,但谁也不叫苦,都是拼命工作。

“轻核理论组”就是在这样困难的条件下攻克了一道道科学难关,解决了大量的基础问题。其中,在许多实质性的问题上和关键性的问题上,都是于敏做出了最主要的贡献。于敏的“物理的直观”是极其明晰而深入的。在一些复杂纷乱的现象中,于敏总能理出头绪,找出物理上的原因。于敏善于抓主要矛盾,总能从复杂的计算中找出其中的物理的内容,使认识有所前进。他不断地发掘问题,提出问题,分析问题,解决问题。于敏认为问题也就是矛盾。他把这一套提出问题、解决问题的方法叫做“物理学的分析方法”。许多问题到了于敏手上,他总是把其中的物理因素一一加以解剖,并估计它们的大小和影响。这样,对许多难以解决的现象,就能够理解了,同时,解决问题的办法也就出来了。

1963年8月末,聂荣臻元帅提出要了解第一颗原子弹研制等工作的进展情况。9月3日,聂帅听取了刘杰、刘西尧(刚刚调任二机部副部长、党组副书记)、钱三强、朱光亚所作的汇报。朱光亚向聂帅汇报了第一颗原子弹当前研制工作进展情况及下一步的研制计划安排;还对能否一开始就搞地下核试验汇报了看法。刘杰和钱三强简要汇报了氢弹的预先研究安排情况。最后,聂帅指示说:我们装备部队的核武器应该以导弹为运载工具作为我们的发展方向。飞机很难在现代战争条件下作为运载核武器的有效工具。聂帅说:同意你们当前研制第一颗原子弹所作的部署,就按你们布置的计划去办。地面核试验、空中核试验、地下核试验,这三手都要准备。地面核试验正在搞,空中爆炸核试验也已在准备。进行地面核试验,容易拿到基本的测试数据。地下核试验可以开始准备。聂帅还说:第一颗原子弹炸响以后的安排要及早考虑,计划安排要跟得上。要考虑核装置的小型化和氢弹的问题,以及与运载工具相结合等问题。还要抓紧原子反应堆的建设,早日提取出钚-239。总之,不要锣齐鼓不齐。

9月13日,二机部党组向周总理写了《关于发展和试验核武器初步设想的报告》。报告就核武器发展的方向、步骤、进度、试验方法、需创造必备的工作条件和应采取的措施等提出了初步设想和建议。其中,报告在讲了正在研制的第一颗原子弹、小当量的核导弹头的进展情况以后,也讲了加强原子弹(又名氢加强原子弹)的理论设计争取在1965年底或1966年提出,从1967年开始进行试验;在加强原子弹过技术关的基础上,拟争取在1970年开始试验氢弹。

从1960年第四季度到1965年初,“轻核理论组”在第四研究室数学组和承担轻核反应数据测量任务的轻核实验组的大力帮助下,经过4年时间扎扎实实地探索和研究,他们对氢弹有关物理过程已做过相当的研究,对氢弹的原理作了一些初步探索,对氢弹可能的整体结构也有了一些初步的设想。提出了加强型原子弹和在液氘中实现非热动平衡情况下燃烧两条技术途径并建立了相应的模型和计算参数,编制了相应的简化计算程序。这4年颇富成效的工作,无论对热核反应基本现象的了解、基本条件的掌握,还是对某些规律的认识,都为后来的氢弹攻关工作奠定了一些必不可少的应用基础,在最终突破氢弹原理中起了重要作用。

(三)核武器研制的主战场也开始氢弹理论探索

正当原子能研究所“轻核理论组”正在探索氢弹的可能结构以及作用机理的时候,核武器研制的主战场——第九研究所,该所理论部在交出了第一颗原子弹的理论设计方案后,抽出部分研究力量从1963年9月起,也开始了氢弹原理的探索,并由副所长、理论物理学家彭桓武先生亲自指导。开始时,理论部指定李德元、王贻仁等同志研究含有热核材料的加强型原子弹的理论模型。在研究过程中,彭桓武给部分科研人员就加强型原子弹的结构原理作了几次学术报告。此后,彭桓武和理论部科学负责人先后得出结论:加强型原子弹结构,尽管其中伴随着热核反应产生,但持续代数较少,不可能成为氢弹。提出可就铀与氘化锂-6相叠加强耦合等技术问题展开研究。

在此之前,党中央为了加强对原子能工业和原子弹研制、试验工作的领导,于1962年11月成立了由周恩来总理担任主任、另有7位副总理和7位部长级干部组成的中共中央十五人专门委员会(以下简称中央专委)。在中央专委的领导下,中央各部门和全国各有关省、市、自治区都遵循着毛泽东主席“要大力协同做好这件工作”的指示,进一步贯彻了“自力更生,奋发图强”的方针,积极地为支援原子能工业展开了工作。因此,在中央专委成立后的一年多里,原子能工业获得了迅速的发展,取得了不少成绩。

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1962年11月3日毛主席在一个报告上的批示

1964年1月29日,中央专委把成立一年多来原子能工业发展的情况和原子弹的研制情况向毛主席、党中央写了报告。报告中在讲到今后的工作安排时提出,第三个五年计划期间(1966年~1970年)“原子能方面的中心任务是解决核弹和热核弹的‘有无’问题。”这里说的热核弹是氢弹的别称,又称聚变弹。

1964年4月,二机部第九研究设计院(北京第九研究所于1964年2月25日改称为第九研究设计院,以下简称九院)理论部李德元等人对加强型原子弹理论模型进行了一次专题讨论。他们认为热核反应对这种类型的原子弹威力虽有提高,但提高有限;原子弹与氢弹之间不是简单的联系,而是有质的差别;在氢弹研制中不能机械地搬用原子弹的设计理论和方法,必须针对氢弹特点开展新的探索研究。随后,理论部明确下一步科研工作的中心是如何从加强型原子弹向氢弹过渡,并探索提高密度与热核反应率、提高中子和氚的增值速度等方面的新路。经过努力,取得了一些有用的科研成果。

(四)周总理说:五年才研制成氢弹太慢了

1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸试验成功。这次核试验的现场总指挥是解放军副总参谋长、国防科委副主任张爱萍,现场副总指挥是二机部副部长刘西尧。张爱萍、刘西尧在10月底回到北京后,11月2日,周总理听取了他俩的汇报,并研究了今后的核试验问题。刘杰、刘伟(二机部副部长)、郑汉涛(国防工办副主任)、张震寰(国防科委副秘书长)、刘柏罗(中央专委办公室副秘书长)等也参加了这次会议。

周总理看了张爱萍带回来的十几张原子弹爆炸时的黑白照片后,从中选了4张,即爆炸后第2秒和5.4秒的火球照片各一张,第49秒和57秒的蘑菇状烟云照片各一张。周总理指示向核试验基地研究所要来底片,由八一电影制片厂各洗印出大、中、小照片三套,准备公开发表(周总理11月4日凌晨1时半审阅了洗印好的黑白照片,送请毛泽东主席批准后,新华社发表了我国第一颗原子弹爆炸的火球和蘑菇云的黑白照片各一张。11月5日的《人民日报》在第一版刊登了这两张照片)。

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11月2日在研究今后的核试验时,周总理问刘杰什么时候研制成氢弹?

刘杰回答:氢弹理论的预先研究已经在探索,现在还有许多问题吃不透。大概还得需要三五年时间。

周总理说:5年是不是太慢了。

周总理对刘杰说:你们想先搞起加强型弹,要由原子弹爬到氢弹,这个什么时间能够搞成?为什么钚-239生产线要1967年底才建成?以上这些问题你要在下一次的中央专委会议上做出回答。

周总理指示说:我们的四大目标是一年搞一个:今年原子弹在铁塔上爆炸成功了;明年第二个是核航弹,原子弹空中爆炸;后年第三个是原子弹上导弹搞两弹结合;1967年第四个搞氢弹或加强弹试验。他还指示说:我们国家的核试验不要多,要少一点,搞一次试验就要取得很多资料,要做到一次试验全面收效。将来要结合试验进行军事上的战术演习。今年内要对首次核试验做出结论,要写出核试验工作总结报告。参加首次核试验的人员回到北京后,要组织一次接见。

11月3日,周总理再次约刘杰、张爱萍、刘西尧谈话,公安部副部长徐子荣也在座。周总理指示二机部要加速研制氢弹。另外还研究了二机部在兰州的工厂安全保卫工作等问题。

在这以后,九院理论部主任邓稼先一方面组织人力研究原子弹的小型化,一方面迅速抽调了1/3的力量,对氢弹的20 几项理论课题展开研究,以加速突破氢弹原理。

12月3日,二机部党委向中央专委写了《关于加速发展核武器问题的报告》。报告说:第一次核试验成功后,同敌人的斗争更加尖锐化,必须争取时间,加快步伐,加强核武器的研究试验工作,做到一年一个新花样,力争在1968年进行第一次氢弹装置试验,然后再尽快地解决上导弹的氢弹。同时,必须突击建设钚-239生产线,加速建设第二套原子工业基地。

(五)毛主席提出:原子弹要有,氢弹也要快

1965年1月7日下午,刘杰在二机部党委会议上讲话时,传达了不久前毛泽东主席的指示。毛主席说:如果有氢弹、导弹,仗可能就打不起来,和平就更有把握了。原子弹要有,搞起来也不会多,吓吓人,壮壮胆。毛主席又说:还有三年才搞成氢弹,太慢了。

1月23日,毛主席在听取国家计委关于经济建设长远规划设想的汇报时指出:敌人有的,我们要有,敌人没有的,我们也要有,原子弹要有,氢弹也要快。管他什么国,管他什么弹,原子弹、氢弹我们都要超过。

党中央对掌握氢弹的要求如此紧迫,二机部领导的心情是很焦虑的。这时,氢弹研究工作的发展向刘杰、刘西尧等二机部领导提出了一个迫切的问题:如何对待原子能研究所“轻核理论组”和九院理论部这两方面研究氢弹理论的研究力量。

刘杰认为,两方面的力量各有自己的优势,也各有自己的不足。原子能研究所“轻核理论组”研究氢弹理论已长达4年多,有相当的广度和深度,已经为氢弹的理论设计奠定了一些必要的理论基础。但是,他们缺乏原子弹的具体知识,要突破氢弹原理还有很多的困难。在九院理论部这一方面,有突破原子弹的实践经验,已经掌握了原子弹的有关理论和计算技术,比较系统地查明了原子弹内部的物理图像和各种物理规律,有条件在氢弹理论研究方面向纵深发展。但是,他们开展氢弹理论问题的研究起步晚,而且,既定的任务——空投的原子弹和上导弹的原子弹头的理论设计任务还很重,这与“氢弹也要快”——要加速突破氢弹技术,实现力争在1968年进行氢弹装置的爆炸试验的任务是很不相适应的。

面对这样的现状,就促使刘杰想到:必须把这两方面的研究力量统一起来,把两股绳拧成一股绳,集中力量,形成拳头,集智攻关。

刘杰和刘西尧、钱三强的认识是一致的。他们的这一主张,也得到李觉等九院的领导和李毅等原子能研究所的领导的支持,两方面正在从事氢弹理论研究的科学家也都赞同。

根据二机部党委的决定,1965年1月,黄祖洽、于敏等原子能研究所“轻核理论组”的31位科研人员携带着预先探索研究的所有成果和资料,调到了九院理论部,与主战场汇合,一起攻关。黄祖洽、于敏被任命为理论部副主任。“轻核理论组”另外的10余位科研人员,包括去了河南省参加“四清”社会主义教育运动的何祚庥,则留在了原子能研究所继续从事基础理论方面的研究工作(当时中共中央决定派干部参加农村社会主义教育运动,即“四清”运动。“四清”是清政治、清经济、清组织、清思想)。

1965年1月下旬,中央专委办公室通知二机部,周总理拟于2月上旬召开中央专委会议。为了对周总理年前11月2日、3日就加速研制氢弹等问题所作的指示做出回答,二机部党委依据近两个月来工作形势的发展,以及对一些问题认识的深入,对1964年12月3日写给中央专委的《关于加速发展核武器问题的报告》进行了补充修改,于1965年2月3日重新向中央专委呈报了《关于加速发展核武器问题的报告》。

这个报告中说:遵照总理的指示,我们对今后核武器发展问题作了研究和安排。我们要在现有的基础上,加强核武器的研究试验工作,做到一年进行一种核武器的试验,尽快试制成原子弹导弹头装备部队,力争在1968年进行第一次氢弹装置试验。同时,必须突击建设钚-239生产线,加速建设第二套原子工业基地。报告说,我们计划除1965年进行航弹型原子弹的试验外,1966年进行与中近程地对地导弹配合的原子弹头的试验,1967年进行与中程地对地导弹配合的加强型原子弹头的试验,力争1968年开始进行氢弹装置的试验,并为下一阶段尽快地解决与中远程地对地导弹相配合的氢弹头问题做好必要的准备。

报告在讲到氢弹的设计制造问题时说:目前我们在氢弹的理论上还没有解决,有待进一步探索。根据现在了解,从原子弹到氢弹是一个阶段性的发展,需要有个过程,这个过程美国是7年,苏联是6年,英国是5年,法国从1960年进行原子弹试验之后,至今尚未搞成,据说要到1968年才行。氢弹一般的含意,当量在百万吨以上,聚变反应的能量要在30%以上。从低级的氢弹,即比威力(单位重量的爆炸威力)和聚变比(聚变反应的能量在整个核反应中所占的份额)较低到高级的,即比威力和聚变比较高的氢弹也有一个发展过程,从开始试验氢弹装置到开始试验氢导弹头,美国经过6年,苏联经过8年。他们都是经过一系列核爆炸试验才突破氢弹技术的。看来影响氢核反应的因素很多,错综复杂,不仅许多已经理解的东西需要通过试验去验证,还有许多没有理解、没有发现的东西,需要通过试验才能理解,才能发现。根据过去苏联专家零星谈话记录,制造氢弹至少需要3种核装料,即铀-235、氘化锂-6和钚-239。目前我们只有铀-235和氘化锂-6,还没有钚-239。所以从原子弹爆炸到研究制造氢弹必须解决理论技术和核燃料两个方面的问题,我们要进一步活学活用毛泽东思想,提高辩证唯物论的认识能力,力争时间,尽速解决这两个方面的问题。

报告接着说:经过将近一年,特别是最近几个月的调查研究,初步看来,要解决氢弹设计制造的理论技术问题,必须通过各种必要的试验摸清各种核燃料的基本性能和各种核反应的基本规律;必须抓住有关氢弹设计、制造的主要问题,在原理和结构上从多方面进行理论探索和科学实验。我们准备再经过一个季度到两个季度的调查、研究,提出初步的研究、实验的规划,力争在1968年开始进行氢弹装置试验。

2月3日和4日,周总理在中南海西花厅主持召开中央专委第十次会议。会议听取并讨论了赵尔陆(国防工办常务副主任)关于第二套原子能工业基地在三线选厂的汇报,二机部党委关于加速发展核武器及加速建设原子能工业问题的报告,七机部党委关于地地导弹今后发展问题的报告,一机部、四机部、化工部、冶金部、纺织部有关协作的重大建设项目问题的报告。

会议批准了二机部党委呈报的报告。中央专委要求二机部在1968年前要完成三项主要任务:1、建成钚-239生产线;2、建成第二个扩散工厂和部分建成第二套原子能工业基地;3、实现一年试验一种核武器,并力争于1968年进行氢弹装置的爆炸试验。会议还对讨论的其他议题做出了决定。

周总理在会上说:要完成上面讨论过的这些任务,首要关键是以毛泽东思想作为指导,坚持政治挂帅;要深入实际,深入群众,进一步搞好领导、专家、职工群众三结合;要加强统一领导,大力协同,多方协作,集中力量打好歼灭战。

另外,鉴于工作发展的需要,会议决定:中央专委今后除管原子能之外,还要管导弹;中央专委组成人员相应进行调整和扩大。“中共中央十五人专门委员会”今后改称“中共中央专门委员会”,仍简称中央专委。

(六)制定氢弹科研大纲,目标是实现“1100”

中央专委会议以后,2~3月间,九院根据二机部党委的要求,在副院长彭桓武、朱光亚的指导下,由理论部主任邓稼先、副主任周光召主持,组织理论部有关方面的专家和研究人员开规划会议,讨论制定突破氢弹的具体规划。会议在回顾了前一段氢弹理论研究工作,分析了美国、苏联等国氢弹发展的历史以后,制定了旨在突破氢弹技术的《氢弹科研大纲》。

在制定大纲的过程中,刘西尧经常乘坐一辆退了颜色的、不太鲜红的“奔驰”小轿车到九院理论部与大家一起讨论。

这次制定的大纲中要求:氢弹研制的近期目标主要是在已有工作的基础上,通过进一步的理论研究,突破并掌握重量轻、威力大的热核武器的基本原理;第一步,作为这一目标的标志,是争取完成重量约1吨左右、威力为100万吨级TNT当量的热核弹头的理论设计(当时把这一目标简称为“1100”)。达到上述目标的关键是要摸清氘化锂-6能够烧起来,而且烧下去的规律及所需要的条件,并研究如何创造这些条件。另外,大纲也要求理论部在原理、材料、构形、计算方法等各个方面进行多路探索,并做出了部署。

在3月10 日下午的规划会议上,领导小组成员们讨论了准备进行含有热核材料的原子弹试验性装置的设计工作和进行核试验的问题。

为了给氢弹理论研究提供必要的物理参数,刘西尧和彭桓武、朱光亚等到原子能研究所商请该所紧急安排对热核材料的核反应截面进行数据测量的任务。该所愉快地接受了任务,并抽调30余名科研人员组成突击队,由实验核物理学家何泽慧先生担任业务总指挥。他们在该所科研人员丁大钊、蔡敦九等曾经进行过的关于轻核反应的科研工作的基础上,经过几个月的实验研究,分批完成了一套热核材料的核反应截面数据的测量,获得了可靠的实验数据。

“1100”目标的制定,反映了当时在领导上对研制的氢弹是要装到导弹上去的思想是很明确的,同时,也反映了当时领导和科学家们对氢弹的正确认识,没有把加强型原子弹与氢弹相混淆。但是,在当时九院理论部已经掌握的技术途径,距离要达到的“1100”这一目标还差很远。

为了突破氢弹原理,实现“1100”目标,九院理论部分兵作战,多路探索。邓稼先、周光召、于敏、黄祖洽等部主任,带领有关研究室的人员分别攻关夺隘。与他们一起工作的研究人员,大多是刚出校门不久,精力旺盛,工作起来不分白天、黑夜,经常加班加点工作到深夜,甚至是通宵达旦。每天晚上,科研大楼内灯火辉煌,几乎每一个人都在忘我地工作,苦苦探索。大家一心只想的是怎么快点突破氢弹原理,为国争光,为民族争气!当时,理论部及研究室的党政领导和政工人员,为了保证大家的身体健康,不要累垮,经常在晚上到办公室去一个一个地动员大家回去休息。

理论部的学术民主气氛是非常好的。那时已经成名的专家与刚出校门的大学毕业生,自然有知识与经验的差别,但是,在氢弹的秘密面前,大家都是平等的,谁也不知道氢弹究竟怎么设计。那时大家的学术思想非常活跃,几乎每周都要召开学术讨论会和鸣放会。在会上,从彭桓武副院长这样的大科学家到邓稼先、周光召、黄祖洽、于敏等部主任直到年轻的研究人员,不论资格,人人都有发言权。不论谁有了新的想法,都可以登台各抒己见,畅所欲言。有不同的意见就展开争论,一场争论下来,常常大家都面红耳赤,但谁说的对,就听谁的,彼此都从中得到启发。许多好的想法,就是在你一言我一语的讨论中产生出来的。通过一个个的学术报告会和学术讨论会以及鸣放会,许多种突破氢弹的设想和途径被提了出来。其中有人就提出用原子弹能量的这样或那样的朴素猜测。

然而,氢弹毕竟是非常复杂的系统,诸多制约因素混杂。经过几个月的探索研究,许多种试图突破它的途径被提出来,经过一一仔细的讨论、计算和分析后,又一条条地被否定了。理论部的研究人员虽然从失败中也吸取了一些有益的东西,但设计氢弹的关键并没有掌握,没有找到氢弹原理的突破口。面对着困难,大家的积极性依然高涨。

1965年5月14日我国第一颗空投的原子弹爆炸试验成功后,聂荣臻元帅同张爱萍及国防科委的领导一起,于5月27日上午,找刘杰部长研究了下一步核试验问题。刘杰汇报了与中近程地地导弹配套的缩小型原子弹头的研制进展情况和近几个月来氢弹理论探索研究的情况。刘杰说:理论部的专家们设想,在1966年上半年进行一次含有热核材料的加强型原子弹空中爆炸试验,目的是进行热核材料试验,为研制与中程地地导弹配套的原子弹头和研制氢弹提供热核聚变反应的实测数据。下一步,准备进行威力为70万吨TNT当量(名义上也可称百万吨级)的加强型氢航弹试验。

听完汇报后,聂帅说:我国核武器的发展,继去年铁塔上爆炸之后,今年又上了飞机。与中近程地地导弹配套的缩小型原子弹头正在研制,问题不大。探索氢弹的理论研究工作正在进行。现在看来,搞大当量的地下核试验,选场难,工程量大,周期长,使更快地发展氢弹受到限制。这就更清楚地看出,美、英、苏三国签订部分禁止核试验条约主要是遏制我们中国的。我们要放开思想,走自己的路,不受其条约的束缚。为此,下一步核试验规划要做些调整。另外,要考虑一下氢弹试验场有些什么问题,应早作准备。法国为什么准备那么长时间还没有进行氢弹试验?我们应该一切问题要早下手。

到了1965年的7月,在彭桓武副院长和理论部几位主任的组织领导下,理论部的研究人员在过去原子能研究所“轻核理论组”和理论部氢弹探索的基础上,经过半年的努力,虽然在氢弹探索的道路上有所前进,确定了热核燃料的取舍,着重研究了突破氢弹的两条可能的技术途径,但计算结果表明,两条技术途径都有各自的困难。其中的一条途径是加强型模型,已弄清楚了这种模型的威力与重量的关系,要想威力上去,重量就得上去;在总威力中,聚变威力所占的份额不能随着威力的增加而增加;这种核弹中所加的热核材料,固然能起到加强原子弹的威力的作用,但由于热核材料燃烧得不充分,这种加强作用又是有限的;对于好材料的作用也进行了探索。结论是:这条途径与“1100”这一目标相差甚远。探索突破氢弹的技术途径一时受阻。

(七)修改大纲,分布两步达到“1100”目标

在此时刻,二机部部长刘杰的思路回到了1964年12月3日和1965年2月3日向中央专委呈送的《关于加速发展核武器问题的报告》上,即:力争在1968年开始进行氢弹装置的试验,然后再尽快地解决上导弹的氢弹。刘杰在一次部党委会上说:“搞氢弹,先采取一切办法,加大个头,多加材料,暴露轻核反应的规律”。“美国经过6次核爆炸试验才突破氢弹技术。我们不一定试验这么多次,但总得要试几次。能够先达到聚变比占到15%也是很可贵的。由低到高嘛!”。这就是刘杰1965年夏的心态和主张。

中央专委2月初批准二机部党委呈报的《关于加速发展核武器问题的报告》以后,九院理论部的科学家们提出来搞“1100”,即搞设计先进的上导弹头的氢弹,刘杰是赞成的。但刘杰认为:眼下高的一时争取不到时,就要准备低的,并继续在理论和试验结合中去探索高的。

刘西尧对氢弹研究工作抓得很紧,有一段时间他每个星期都要到九院理论部去一次。当时中央规定干部要参加劳动。理论部的院子里有一个机械加工车间,有工人干活。刘西尧有时上午在车间参加劳动,下午参加理论部的例行学术讨论会,直接听取研究人员的学术讨论。探索突破氢弹的技术途径受阻后,刘西尧便指导理论部的专家和研究人员学习毛主席的著作《实践论》和《矛盾论》,深入调查研究国外氢弹发展情况,回顾总结自己的工作。在此基础上,7月初,刘西尧又与九院副院长彭桓武、朱光亚一起指导理论部开了一个规划修订会,对2~3月间制定的《氢弹科研大纲》作了修改。经过会议讨论,研究人员认识到,要改变过去想一下子把聚变的份额提高很多的做法,脚踏实地分阶段前进。修改后的大纲提出:今后理论工作应在原理、材料、结构和计算方法等方面进行艰苦的研究与探索,并结合我国实际条件,正确地设计实验,同时还要密切联系实际,加强与实验的紧密结合,以获得第一性的资料。要达到“1100”这一目标应分两步走。第一步,在继续探索氢弹原理的同时,先做几次大威力加强型核弹试验。即重量可以放宽,先设计轰-6飞机能携带的威力在100万吨左右TNT当量的核炸弹。通过这几次试验,也可能发现一些还没有认识的东西。从哲学上讲,在实践与认识的关系中,实践是第一性的;量变会引起质变。第二步再设计“1100”能装到导弹头的氢弹。

这次规划修订会除对这几次大威力试验进行了部署外,还确定要通过讲课来提高大家的知识水平,以弥补现有知识的不足,进而去发现和解决在理论工作中可能存在的还没有被认识的东西。会后不久,邓稼先、周光召、于敏三位主任分别在相关的研究室讲了“等离子体物理”课程。听众甚多,出现了等离子体物理热。

1965年7月10日,二机部党委向中央专委呈送了《关于核武器研究试验工作的报告》。这个报告是朱光亚代二机部起草的。报告说,核武器的研究试验工作当前的主要任务有二:一是按预定计划在1966年上半年解决原子弹与中近程地地导弹结合的问题;二是突破氢弹技术关键的问题。

报告在讲突破氢弹技术关键的问题时说,当前的主要情况是:1、对热核反应,我们缺乏通过自己实践所取得的第一性资料。2、在理论上虽已进行了大量的探索研究与计算,但仍有许多问题不很清楚。因此,要突破氢弹的技术关,应首先安排以下几项工作:一是,继续进行理论上的探讨研究,结合各种核性能与核材料在高压下的状态的测量试验,摸清如何使热核材料重氢化锂烧起来、烧下去的基本规律。二是,进行若干次“热”试验(即装有浓缩铀的核爆炸试验)。初步考虑:第一步,进行热核材料试验。争取在1966年6月进行一次含有热核材料的原子弹(即加强型原子弹)空中爆炸试验,以了解在数千万度的高温下重氢化锂热核反应进行情况。第二步,在上述工作的基础上,拟于1967年内进行一次更大的三相(裂变-聚变-裂变)航弹的试验。

报告还说,从国外资料的调研情况看,氢弹的技术关键的突破似乎都是从大型三相装置的试验开始的。我们目前还没有钚和超重氢,利用现有的核材料和内爆结构,能否从上述三相航弹的试验开始突破,还有待进一步的理论研究工作,并通过热核材料试验之后,才能看出苗头。我们的设想是,一方面要争取突破,另一方面又要准备反复。因而,在积极安排上述工作的同时,还要注意适当开展其它有关新材料、新技术的研究。

1965年8月9日上午、10日下午,周总理在人民大会堂河北厅主持召开中央专委第十三次会议。会议讨论了下一阶段核武器和导弹的研制任务和原子能工业、导弹工业的三线建设问题,并着重研究了加速实现氢弹试验、制成核导弹等问题。在讨论关于突破氢弹技术关键的问题时,会议同意二机部提出的安排意见,一方面继续进行理论上的探索研究,另一方面进行若干次“热”试验,并同意第一步和第二步的具体安排。会议认为,只要本着“实事求是、循序渐进”的科学态度,树立“兢兢业业、踏踏实实,周到细致”的工作作风,贯彻“大力协同”的精神,进一步调动各方面的积极因素,原定的计划进度是完全有可能提前实现的。

这次中央专委会议后,二机部的领导要求九院理论部尽快交出一个威力尽可能接近100万吨TNT当量、轰-6投弹飞机能够携带的核装置的理论设计方案。理论部主任会议决定,理论部的大部分人力在北京利用中国科学院计算技术研究所研制的119计算机(运算速度为每秒5万次)继续探索突破氢弹的途径;由于敏副主任率领13研究室的一部分研究人员到上海华东计算技术研究所出差,利用该所的J501计算机(运算速度为每秒5万次),完成加强型核装置——三相氢航弹优化设计的任务。

8月27日,理论部召开全体人员大会,邓稼先宣布了上述决定。邓稼先和各位副主任在讲话中都要求去上海出差的人员在国庆节前赶到上海,以便利用华东计算技术研究所国庆节假日期间空出的全部机时,集中突击一些天,用当时已掌握的加强弹原理,选用可能取得的最好的核材料为后盾,依靠拼材料、拼重量的办法,完成当量为百万吨级的三相氢航弹优化设计的任务。考虑到我国空军轰-6飞机最大载重量和机舱体积的限制,邓稼先和秦元勋(理论部副主任)还给了3个要掌握的技术指标:一是尽可能加大尺寸,多装核材料;二是核装置总威力要尽量达到100万吨TNT当量;三是要保证一定的聚变比。

理论部大会以后,13研究室领导研究决定,由室主任孙和生和副主任蔡少辉、彭清泉带领4个与武器设计直接有关小组的科研人员和几名科研辅助人员共50多人,于9月底前赴上海。随后,各小组都开始抓紧做好出发前的准备工作。他们请彭桓武、黄祖洽、于敏、秦元勋等专家给大家讲了他们个人对加强弹的看法,也请了其他研究室一些从事过加强弹理论设计经验较丰富的研究人员给大家传授经验。副组长孟昭利等还根据几位部主任的意见准备了一批到上海计算的模型。

(八)连续奋战近百天,突破氢弹原理

9月27日,在孙和生的带领下,50多位出差人员携带自己的被褥、脸盆等生活用品(当时华东计算技术研究所只能安排这50多位出差人员住办公室,为每人准备一个铺有稻草垫子的双层铁床的铺位)、计算软件、科研笔记本等资料,乘火车奔往上海。28日,他们来到了坐落在上海郊区嘉定县城外、被一大片金黄色稻田包围着的华东计算技术研究所。于敏也一同到达,并与大家同吃、同住、同工作。

到上海安顿好以后,大家马上着手安装从北京带来的各种程序,进行调试和对算。首先解决了程序计算中中子不守恒的计算方法问题。数学组的同志日夜加班,很快编出了大型计算机程序,开始了三相氢航弹的优化设计,进行了大量的数值模拟计算。由于当时的计算机性能不很稳定,机时又很宝贵,一旦机器有跳动,算出的结果就不对,将会前功尽弃,浪费很多机时。为了减少差错和机时的损失,每次算题除计算员、程序员必须在场外,还需要有物理专业人员陪伴,以便及时发现和解决问题。因此,全体物理工作者和数学工作者以及科研辅助人员一起混合编组排班,夜以继日地轮番到计算机机房算题。每去一次计算机机房,大家就抱回一大堆印满阿拉伯数字的纸带。接着,就忙于看纸带,处理这些纸带上的数据,画图、登记、分析计算结果,讨论和准备下一步上机计算的物理模型。尽管困难不少,很辛苦,但在强烈的使命感地鼓舞下,大家热情高涨,干劲十足,很快就算出了一批模型。从结果看,离领导上的要求并不太远,只要加入少量的贵重好材料,威力就可以提高到100万吨TNT当量。但是,这批模型的聚变份额都很低,这表明其中的热核材料并没有充分燃烧。

面对这批计算结果,于敏并不感到意外。因为他早在原子能研究所“轻核理论组”进行氢弹应用基础理论的预先研究时,就曾经对原子弹中加入聚变材料的加强型原子弹进行过探索。不过那时是在缺乏必要的原子弹知识的情况下进行的。当时就发现在加强型原子弹中,聚变材料虽然能起到加强原子弹威力的作用,但由于加强弹中聚变材料燃烧不充分,这种加强作用也是不充分的。如今,于敏受理论部主任会议的委托,率领大家来上海出差,就是要研究如何把加强型原理与现实的原子弹结合起来,完成加强型核装置——三相氢航弹的优化设计任务,因此,就一定要全力以赴,把任务完成得很好。

于敏经常深入到计算机机房,平日里大部分时间都是埋头于堆积如山的计算机打印的纸带中,聚精会神地仔细分析计算结果,一看就是几个小时。常常顾不上吃饭,大家帮他把饭打来,他边吃饭、边思考问题。为了找出优化设计中问题的所在,继续前进,于敏从计算的多个模型中选了三个用不同核材料设计的模型,进行了深入细致的系统分析。他考虑到一起来上海出差的这些年轻人,大部分缺乏氢弹的基础知识,科研工作的实践经验也不多,深感自己有责任通过讲课来提高他们。为了在工作中提高他们的水平,也为了找出优化设计中的问题所在,于敏决定把他以前在原子能研究所探索氢弹机理时积累下来的氢弹物理知识并结合现在加强型核装置优化设计的实践,给大家做系列学术报告。

10月13日,于敏开始了他持续大约两周的系列报告的第一讲。他从炸药爆炸开始,把加强弹的全部发展过程和各个阶段的特征物理量进行了分析。他还结合物理粗估,对内爆动力学、中子学、热核反应动力学、辐射流体力学等有关现象进行了系统分析。于敏通过这样的系列学术报告,一方面使大家学会如何分析计算结果,抓物理实质;另一方面也是一次教学相长,使他进一步理清了头绪,获得启发。于敏分析了决定氚-中子循环次数的几个物理量,看出设计氢弹的途径不外乎有两条:一是高温度道路,一是高密度道路。高温度道路已经探索过,知道其中的困难所在。从分析加强型原子弹模型看出,这种模型中氚-中子之所以达不到多次循环,是因为热核材料没有被极高的压缩,没有达到极高的密度。大幅度提高热核材料的密度是一个关键!而热核材料之所以达不到极高的压缩密度,是因为这种加强型核装置模型的压缩靠的是炸药的能量,而炸药可利用的能量是有限的,要使热核材料达到极高的压缩密度,单靠提高炸药能量利用率的办法是绝对办不到的。

于敏紧紧抓住了问题的关键,开始了新的思考。怎么办呢?于敏认为,要达到极高的压缩度,只有利用原子能才有可能。经过进一步深入分析,于敏认为:在加强弹中原子弹爆炸后出现许多物理因素,有的起好作用,有的起破坏作用。限于弹体的构形,它们不可能很好地配合。如何选用性能良好的材料,采取什么样的构形,才能够促进起好作用的物理因素并抑制起破坏作用的物理因素呢?于敏又陷入苦苦的思索之中。

于敏比一般人懂得多、想得深、算得快,并且善于透过复杂现象抓住事物的本质。他又苦苦思索、估算了几天几夜。他首先分析了原子弹爆炸所释放的各种能量形式,比较了它们的特性与在总能量中所占的比例,明确了一种比较容易控制、驾驭的能量形式。然后,他想出了一个减少这种能量损失、提高其利用率的精巧的结构,估计了有多少能量可以被利用,又有多少可以用来压缩热核材料氘化锂-6,如何有效的利用这些能量,氘化锂-6能压缩到什么程度,如何使它点火和自持(自行维持下去)燃烧等等。

10月29日(星期五)晚饭后,于敏和13研究室副主任蔡少辉在住地附近田间小道上散步,以得到短暂的身心放松。当他俩谈到应如何创造条件让热核材料充分燃烧时,于敏直截了当地谈到加强型核装置的构形不利于热核材料的压缩和燃烧。接着,于敏向蔡少辉详细地谈了他几天几夜以来苦苦思索出的想法。蔡少辉被于敏的崭新思维所吸引,也被于敏所列举的无可辩驳的论据所折服,并马上说:“那我们就马上动手干吧!”于敏说:“可以先计算两个模型看看。其中的一个会比较理想……,另一个则比较接近实际……。”显然,这是于敏经过深思熟虑后想要走的关键两步。

那天晚上他们俩谈得很晚,阵阵秋风使他俩感到有几分寒意。他俩便加快步伐往回走去。

回到住处的办公室后,蔡少辉立即向研究室主任孙和生讲了于敏的想法。孙和生听后表示十分支持。当即找到物理小组的副组长孟昭利一起商量落实。

在当时的情况下,要在计算机上对于敏想出的复杂构形的氢弹进行数值模拟计算是不可能的。按照于敏的想法,先验证原子能压缩是否能使聚变材料自持燃烧。为此准备了两个模型。通过改变计算模型的外边界条件的办法,来模拟原子弹能量通过某种机制瞬间作用在由相当数量的聚变材料氘化锂-6及其他材料构形的氢弹主体上。

11月1日晚,先计算第一个模型。在J501计算机机房里柔和的灯光下,计算组组长汤敏君在拨动着计算机操作台上的键钮。蔡少辉和孟昭利趴在机房地板上忙着查阅纸带卷,检查输入与输出的数据有无差错。于敏在一旁拿着计算尺和铅笔不时地在计算着什么和写着什么。计算机在忠实地执行着主人的指令,纸带卷上缓缓地输出令人兴奋的数字。最后的结果就如于敏事前所料。在场的人都很兴奋。接着,于敏同大家一起商量,临时又加算了一个材料比例不同的模型。结果也不坏。11月3日,计算了另一个模型,也取得了完美的结果。至此,两类共三个模型的计算结果表明,只要能驾驭原子弹能量,我们就可以设计出百万吨级的氢弹来!

在华东计算技术研究所主楼五层东侧的大教室里,13研究室的全体出差人员安静地坐在大黑板前,准备听于敏的学术报告。蔡少辉先向大家简要介绍了上述两类三个模型的计算结果和特点。写在黑板上的数据,立即引起了大家热烈的议论。

在大家殷切的期待下,于敏走上讲台给大家做“氢弹原理设想”的学术报告。他先向大家介绍了新模型的设计思想。他说:“过去大家都很重视对原子弹的压缩,现在看来,热核材料的压缩更重要。”接着,于敏列举了物理小组陈辅之等人最近算的一个理想模型的结果,当人为地把热核材料压缩度提高一倍后,加强弹的烧氚量和威力都大幅度地增加了。于敏强调说:“要实现这么大的压缩度,靠炸药不行,要靠原子能!”

于敏在指出了以前理论部在北京的学术报告会、讨论会和鸣放会上有人提出过用原子弹能量的这样或那样的朴素猜测之所以不能实现的原因以后,又详细论证了原子弹能量的利用和两级氢弹构形等一系列问题。

来听学术报告的不少人是抱着对于敏的设想感到新奇,对计算结果感到意外而来听讲的。 随着于敏报告的深入,大家终于从他那深入浅出的语言,严密的逻辑思维,无懈可击的推理和充分的论据带进了氢弹王国。于敏的大胆设想和他坚实的基础理论知识,使大家由衷地信服、钦佩。这时,大家极为兴奋,群情激昂,认为经过多年的苦苦探索,今天终于抓住了使热核材料充分燃烧的关键因素和创造这些因素的技术途径了。

报告会以后,孙和生主任把蔡少辉、彭清泉两位副主任及各位小组长找到一起,同于敏一起开会研究决定:加强型三相氢航弹的优化设计是上级布置的任务,必须继续抓紧完成;同时,抽调物理组的几位和蔡少辉,配合于敏另外开辟一条突破氢弹新原理和技术的途径;立即启动大型计算机程序的编制工作,以适应突破氢弹新原理工作的需要。

此后,蔡少辉和彭清泉一起研究了计算机程序的编制问题,并抽调相关科研人员开始编制程序工作。在北京的九院理论部12研究室也派出人员前来支援。经过大家废寝忘食、夜以继日的努力工作,以惊人的高速度,使程序于11月14日投入使用。

另外,氢弹新原理小组也在于敏的领导下向纵深发展,扩大战果。于敏为了证明氢弹新原理中采用的特殊构形是有充分的理论根据,他找理论部当时也在华东计算技术研究所出差的“蒙特卡罗”小组的组长吴翔,请他计算一个问题。于敏把想要计算的问题和设想仔细地说了一遍后,问吴翔:能不能用蒙特卡罗方法把它计算出来。吴翔回答:可以。于是,吴翔和同小组的同志们放下原来的工作,着手进行这一问题的计算机程序编制。经过他们一个多星期的奋战,完成了平常需要1~2个月的时间才能完成的程序设计工作。

随后,吴翔等人上计算机进行了三天三夜的计算。由于小组里从事物理分析的人只有吴翔一人,他在机房里坚持了三天三夜,最后累得他连站着的时候也都会睡着。于敏也常抽时间到机房同吴翔一起分析计算出的纸带。但是,他们计算出的结果有问题。于是,吴翔等人忍着极度疲劳又开始了几天新的战斗,彻底检查了编制的程序,找到了原因,修正了程序。经过新的计算,只用了几个小时,就得到了最后结果,证明于敏用原子弹引爆氢弹主体的具体方案是切实可行的。为了使结论万无一失,于敏又根据对氢弹新原理的物理过程的定性分析,鼓励吴翔等人考虑把复杂的物理问题作近似处理,编制出抓住物理实质又简化计算的程序。吴翔等人按于敏的要求做了。这些工作为后来编制氢弹工程设计所需的定量计算软件做好了充分的技术准备,并成为理论部重要的设计工具。

在此期间,孟昭利参加的小组也经过大量计算不断改进氢弹主体压缩的近似条件,最后得到了一个很好的解析函数描述的氢弹主体接收辐射能的边界条件。

此后,氢弹新原理小组在于敏的领导下继续作了许多工作。经过这一段时间的系统工作,发现了一批重要的物理现象和规律。这些规律对随后的氢弹物理设计和核试验诊断都有重要的指导意义。

于敏把各方面的研究成果归纳整理成从氢弹初级到能量传输到氢弹次级的原理、材料和构形基本完整的氢弹物理方案以后,又一次向大家做了学术报告。于敏逐一分析了氢弹反应各个过程的现象、规律和物理因素,描绘出一幅氢弹反应过程的比较完整的物理图像。做完报告后,会场上一片欢欣,大家兴奋的心情再也无法按捺。立即有人嚷着提议:“老于请客!”有人也复议:“老于请客!老于请客!”于敏高兴地马上答应:“我请客!我请客!”

11月下旬,突破氢弹原理的电话用暗语打到北京后,邓稼先主任第二天就飞至上海。一到嘉定,邓稼先立即听取了于敏等人的汇报,并与大家一起通宵达旦地分析计算结果,详细讨论技术问题。他对新原理表示首肯,他和大家的心情都十分兴奋,欢欣鼓舞。

当时大家的工资都很低,除于敏以外,几乎每人的月工资不是46元,就是56元,个别人是62元。于敏是副研究员,月工资约180元左右,但他的家庭负担较重,经济上不很宽裕。邓稼先若不在场,通常是于敏请客;如邓稼先在场,则必定是老邓请客。那时,九院理论部上下关系融洽,部、室主任都很平易近人,普通科研人员从不叫他们的官衔,一律以“老邓”、“老于”、“老周”、“老黄”等等相称。邓稼先是三级教授,工资略高一些,月工资230元上下,无家庭负担,乐意请客,大家都亲切地把他当成“财神爷”。这次大家一见到老邓来了,都欢呼雀跃,要他请客。于敏也跟着凑热闹说“财神爷”到了,要老邓犒劳大家。晚上,邓稼先在一家餐馆请大家美美地吃了一顿螃蟹。

邓稼先是由钱三强推荐,于1958年8月从原子能研究所调入刚刚成立的核武器研究所的。他是被选调到该所工作的第一位高级研究人员。他领导一批刚从大学毕业的青年人,在十分艰苦的条件下学习爆轰物理、流体力学、状态方程、中子输运等基础理论。他亲自授课,组织讨论并立题进行研究。苏联毁约停援后,党中央决定自己研究制造核武器,邓稼先立即组织理论队伍对原子弹的物理过程进行大量的模拟计算和分析,迈开了中国自力更生研制核武器的第一步。1965年1月,于敏调入九院理论部时,邓稼先和理论部几位副主任,已经带出了一支政治素质好,顾全大局,甘当无名英雄,能打硬仗,团结战斗的科研队伍。邓稼先是这支队伍的组织者和带头人,同时又是这支队伍中的一名普通战士。他谦虚、真诚,能把大家团结起来,充分发扬学术民主,博采众长,及时地把握科研方向。他始终深入第一线,与其他科研人员同甘共苦,忧则同忧,乐则同乐。

邓稼先原打算只在上海停留三天,以便赴青海221厂参加12月10日前后召开的九院科研、生产两年规划会议,研究确定1966年至1967年的工作任务。现在他决定在嘉定多留几天。他不仅详细地与大家讨论了氢弹新原理,还十分满意地听取了两个月来大家在加强型三相氢航弹优化设计工作所取得的进展。当他听说优化设计中有的模型威力可以达到83万吨TNT当量时,他要求再加大。科研人员马上设计了一个威力更大的模型,并上计算机计算。邓稼先同科研人员一起上机看计算结果,结果很好。他要求孙和生组织大家把在上海所取得的重要成果赶快整理好。

12月初,邓稼先与孙和生一起把于敏他们在上海发现的有关物理现象、规律和突破氢弹原理的设想方案等重要成果带回北京。于敏留在上海,带领大家继续深入研究。

几天后,于敏也奉调回北京汇报,吴翔等人一同回到北京。留在上海的研究人员,在蔡少辉副主任的组织下,继续深入研究氢弹原理,并在物态方程小组的研究人员帮助下,用较为严格的状态方程进行计算。随后,他们对加强型三相氢航弹的优化设计工作进行总结,开始编写科研报告。1966年1月4日,他们终于带着在上海奋战了近100个日日夜夜的丰硕成果回到北京。

于敏等回到北京后,向理论部的研究人员和上级领导做了多次学术报告,详细汇报了在上海的工作进展和氢弹新原理设想方案。吴翔也作了氢弹引爆方案的论证报告。邓稼先组织理论部具有各方面专长的专家和研究人员对这个设想方案进行了反复的讨论和推敲,分析技术难点,寻求解决的途径。大家补充了一些非常好的重要改进意见,不但提高了原子能的利用率,而且克服了爆轰过程中出现的一些不利因素,使氢弹原理理论设想方案更臻于完善。当时大家估计这就是突破氢弹的技术途径。

这个氢弹原理理论设想方案的基本思想是:氢弹是把热核装料(通常用氘化锂-6)加热到高温发生聚变反应,在瞬时释放出巨大的能量。发生聚变反应的先决条件是高温、高密度。要使热核装料燃烧充分,必须使燃烧区的高温维持足够长的时间,这就需要创造一种自持聚变反应的条件,这个条件要由原子弹爆炸来创造。因而,氢弹包含有“初级”和“次级”两个部分。用来为自持聚变反应创造条件起引爆作用的原子弹爆炸装置,称为“初级”或“扳机”(后来我们又把它称为引爆弹)。使热核装料发生聚变反应释放出能量和中子并诱发铀-238外壳发生裂变反应释放出更多能量的氢弹主体部分,称为“次级”或“被扳机”(后来我们又把它称为氢弹主体)。高威力氢弹爆炸时释放的巨大能量,主要来源于氢弹主体部分。

从以上较详细的文字叙述里可以看出,氢弹原理理论设想方案的诞生不是偶然的,是原子能研究所“轻核理论组”和九院理论部的科研人员,前后历时近5年时间殚精竭虑地探索和研究工作的结果,是集体辛劳和智慧的结晶。集体是由若干人组成的,没有各个个人的努力和奉献,集体成果便空无一物。从氢弹理论研究的历程中我们可以清楚地看出,无论是在氢弹的基础理论探索研究方面,还是在氢弹原理的突破方面,于敏同志都起了极为关键的作用,做出了重大贡献。他作为中国氢弹理论研究集体的突出代表是当之无愧的。彭桓武、邓稼先、周光召、黄祖洽、秦元勋、江泽培、周毓麟、何桂莲等等,也都在氢弹理论和氢弹原理的突破工作中做出了重要贡献。

(九)周总理同意1966年底进行氢弹原理试验

刘杰部长12月初在北京获悉九院理论部已突破氢弹原理后,喜出望外。正在青海221厂主持“四清”社会主义教育运动的刘西尧副部长得知氢弹原理已经被突破的消息后,也很高兴。他在征得刘杰的同意后,立即指示九院副院长吴际霖,要在即将召开的该院科研、生产两年规划会议上优先讨论研究新突破的氢弹原理。

12月8日,九院副院长彭桓武在青海221厂召集院内的专家开会,研究论证了于敏等人新突破的氢弹原理理论设想方案。与会专家认为没有理由对此方案表示怀疑,它很可能成为突破氢弹的重要途径。

9日至10日,吴际霖主持召开了九院1966~1967年核武器科学研究与生产两年规划讨论会。参加会议的有二机部副部长刘西尧、李觉,国防科委二局局长胡若嘏,九院副院长王淦昌、彭桓武、郭永怀、朱光亚、陈能宽等,邓稼先、周光召、于敏和理论部的部分研究人员,以及九院所属各大部门的专家和行政领导人。于敏向与会者详细介绍了利用原子弹作为“扳机”(“初级”)来引爆“被扳机”(“次级”)的两级氢弹原理理论设想方案,以及实现该方案所必须解决的关键技术问题与结构问题,初步提出了对爆轰实验、加工制造、核测试诊断等方面的要求,并回答了大家提出的问题。会上还与各大部门的专家一起对该方案涉及的各方面的问题进行了仔细研究讨论。会上除个别同志对该方案有一些疑虑外,都认为于敏报告的方案从基本物理规律上判断是合理的、可行的,前景乐观,比加强型三相氢航弹的方案优越得多,应该作为首选方案。但因该方案还没有经过核试验的检验,尚无充分把握,而加强型三相氢航弹的方案虽然体积比较大、比较重、聚变份额比较低,但它的结构简单,已经过多年的探索,理论上、技术上都比较有把握,故此方案的研究试验工作也不应该放松。

会上,刘西尧当机立断,建议:突破氢弹,准备两手,以新的理论设想方案为主;同时不放松三相氢航弹的研究和试验的准备工作。他的建议得到与会者的赞同。会议决定,按照新的理论设想方案组织理论、实验、设计、试制等方面的力量,加速准备试验工作,要求尽快确定两级氢弹的理论设计方案,力争在1966年底前后用铁塔爆炸方式进行一次减威力的两级氢弹原理试验。在不影响这次核试验目的的前提下,设计中要尽可能采用已有的部件和已成熟的技术。会议还对继续进行加强型三相氢航弹的研究试验工作做了安排,并安排了九院1966~1967年核武器科研、生产两年规划,报请二机部批示。

刘杰在审阅了九院上报的核武器科研、生产两年规划的报告以后,于12月13日签发了二机部党委《关于核武器科研、生产两年规划的请示报告》呈报中央专委。

报告说,根据中央和国防工业党委的指示精神,结合我部当前科研生产的实际情况,我们对明、后两年核武器研制规划进行了研究,一方面要以突破氢弹为重点,同时要力争时间,以原子导弹头装备部队。

报告在讲突破氢弹技术关键的问题时说:按原定计划作为突破氢弹的第一步,拟首先进行一次含有热核材料的原子弹试验。这次核试验的准备工作正在积极准备,可以在1966年6月以前做好准备,1966年6~7月间进行试验。在这次核试验的基础上,原拟在1967年内进行一次威力为50万吨TNT当量的内爆原理的三相(裂变-聚变-裂变)氢航弹试验。经过最近半年的理论研究,若采用爆速高的高效能炸药,核材料除用加浓铀、氘化锂-6和天然铀以外,增加几公斤钚-239,爆炸威力则有可能突破百万吨TNT当量。这样就有可能跳过50万吨级的这一步,力争将原定1968年底以前进行的百万吨级初级的氢弹试验提前在1967年底或1968年上半年进行。目前,这方面的各项研制工作正在进行中。

接着,报告在讲氢导弹头的研制与探索工作进展情况时说:上述三相氢航弹虽然威力可以达到百万吨级,但是体积比较大,比较重,离导弹头所要求的还有较大差距。为了掌握先进的氢弹技术,一年多来,以毛主席的著作《实践论》、《矛盾论》为武器,进行了反复的探索与研究。最近提出了一种新的设想,利用原子弹(“扳机”)释放的原子能来引起热核装料(“被扳机”)发生聚变、裂变反应,即将“扳机”所释放出的原子能的一小部分,造成“被扳机”的强烈压缩,从而引燃热核反应释放出百万吨TNT当量以上的能量,聚变能量所占的份额,可提高到30%左右。由于利用了原子能,这种氢弹装置体积可以缩小,重量可以降低。这种设想,从基本规律上看是合理的,但因一系列技术问题必须通过实践才能弄清楚,必须通过试验来逐步摸索解决。因此从现在起,即抓紧安排必要的理论试验等研究工作,尽可能利用现有部件、成熟的技术及其他形式,力争在1966年底前后进行一次“扳机”试验。试验方式初步考虑从铁塔上爆炸较为适宜。具体计划需待理论试验工作进一步落实后再行提出。如果这次核试验取得成功,就可以进一步安排在1968年内进行一次这种类型的核装置的百万吨级TNT当量航弹试验。由于这种类型的核装置目前还只是一种设想,而内爆型三相氢航弹在技术上比较成熟,因此我们打算,在突破氢弹技术关键上两手准备,以研制这种新的设想的核装置为重点,同时抓紧安排落实内爆型三相氢航弹的试验。

报告还就原子导弹头研制、试验与生产的具体计划做出了安排。

胡若嘏局长从青海221厂参加完会议回到北京后,于12月18日下午向聂荣臻元帅和国防科委领导汇报了会议的情况及做出的各项安排。聂帅听过汇报后说:利用原子弹爆炸的能量点燃热核材料的这一氢弹设计原理是个好设想,二机部、国防科委要组织力量研究,尽早进行核试验。聂帅要向正在扬州参加农村“四清”运动的张爱萍汇报一下。

胡若嘏连夜乘火车南下扬州向张爱萍作了汇报。张爱萍副总参谋长当时也兼任国防科委副主任,分工管试验基地的建设和武器的定型工作。他是响应党中央、毛主席关于解放军参加农村“四清”运动的号召,于1965年9月2日来到地处长江江边的扬州邗江县方巷大队开展“四清”社会主义教育运动的。

12月29日、30日、31日,周总理在国务院会议厅主持召开中央专委第十四次会议。这次会议有多个议题,着重讨论了下一阶段核弹和导弹的研制工作和三线建设问题。

会议的第一个议题就是讨论核武器研制和试验问题。刘杰汇报了二机部党委12月13日请示报告的内容。周总理很关心已突破的氢弹原理的新设想。他还问刘杰:准备好“扳机”试验需要多长时间?明年能成功吗?刘杰答:明年年底可以试验“扳机”。外国经常爆炸2万吨TNT当量的核试验,很多试验是为了解决和改进“扳机”。

会议原则批准了1966~1967年核武器研制两年规划和1966~1967年导弹的研制计划。

会议结束时,周总理说:1965年就要过去了。1965年在“两弹”的研究制造方面成绩是显著的,各部门配合“两弹”事业的协作项目,也取得了重大的进展。1966年必须继续突出政治、高举毛泽东思想伟大红旗,学好毛主席著作,学会在各方面运用毛泽东思想指导我们的工作。要发扬自力更生,艰苦奋斗,胸怀祖国,放眼世界的革命精神,乘风破浪,勇往直前。要谦虚谨慎,戒骄戒躁,善于运用一分为二的观点,在顺利时想到前进中的困难,看到工作中的缺点。要不断地总结经验,不断地改进工作,不断地有所发现,有所发明,有所创造,有所前进。各项工作一定要突出政治,发扬民主,群策群力,更好地贯彻群众路线,更加充分地调动各方面积极性。各委、办各部门之间要大力协同,加强联系,主动协商,紧密配合,把1966年的工作做得更有成效,争取在核试验和两弹结合、发展导弹方面获得新的更大的胜利。

1966年1月2日,刘杰向二机部党委的有关同志传达了中央专委第十四次会议的精神,并进行了认真讨论。在讨论中,刘杰和刘伟、李觉等同志都认为,要实现1966~1967年这个两年规划,任务是相当艰巨的。党委的同志都表示,要进一步发扬自力更生,艰苦奋斗的革命精神,谦虚谨慎,戒骄戒躁,运用一分为二的观点,不断地总结经验,改进工作,更好地贯彻群众路线,更充分地调动广大职工的积极性,兢兢业业地做好各项工作,要主动与兄弟部门协商,依靠他们的大力协同配合,努力实现两年规划的各项任务。会后,刘杰、刘伟、李觉等分头组织部内各司局研究提出了实现两年规划的具体计划、措施和对各有关兄弟部门的协作要求。此后,二机部按照总的计划安排,在继续开展加强型原子弹、中近程地地导弹原子弹头等项研制、试验准备工作的同时,也迅速展开了突破氢弹原理,力争在1966年底前后进行氢导弹头“扳机”试验的各项准备工作。

(十)协同攻关,完成氢弹原理试验核装置的研究与加工

  要使氢弹原理理论设想方案从理论变成现实,就必须通过核试验的实践来检验原理是否正确,技术上是否现实可能。要进行氢弹原理核试验,首先需要九院理论部尽快把包含有“扳机”和“被扳机”的氢弹原理试验装置的物理设计方案确定下来。在确定物理设计方案之前,“扳机”设计中有一些问题,必须先要通过爆轰实验来检验。在刘西尧、李觉的指导下,九院的领导立即组织全院理论、实验、设计、加工制造等方面的力量进行攻关。1966年1月,九院实验部制定了爆轰模拟实验方案,并为探索模拟试验方法进行了一系列小型试验。九院理论部最初提出的进行爆轰模拟实验的“扳机”结构方案存在着三个难以克服的技术问题。面对三大技术难题,王淦昌、彭桓武、陈能宽、周光召、于敏等科学家,多次与在第一线工作的理论、实验和设计人员在一起分析研究,寻找解决的办法。经过3个多月的不懈努力,进行了上百次爆轰模拟实验和反复研究分析,在大家的相互启发下,最后解决了“扳机”系统的结构方案。经过爆轰模拟实验,取得了满意的结果,从而圆满地解决了遇到的三大技术难题。4月7日,九院理论部根据爆轰模拟实验结果,修改了原来的理论模型。这样,就诞生了代号为629的氢弹原理试验装置的“扳机”理论设计模型。

  正当二机部广大职工群众为实现核武器科研生产两年规划,加紧完成含有热核材料的原子弹空爆试验、两弹结合飞行试验的各项准备工作和氢导弹头“扳机”试验正在紧张攻关的时刻,1966年3月14日到30日,中共中央总书记邓小平、国务院副总理薄一波等党和国家领导人先后到二机部兰州铀浓缩厂、酒泉原子能联合企业和青海核武器研制基地(即221厂)视察工作。去前曾通知各厂、企业不要搞欢迎活动。那时刘西尧仍在221厂搞“四清”社会主义教育运动。刘西尧陪同邓小平等一行视察了酒泉原子能联合企业和221厂。考虑到这两地的职工长期奋战在高原、戈壁,中央领导同志来到这里,不让群众见见,不好向大家交待。因此,这两地都组织了夹道欢迎。为了不打扰这些单位,邓小平等都在专列火车上吃饭。上午听汇报,下午到厂区和车间参观。

    3月30日,邓小平、薄一波、刘澜涛(中共中央西北局第一书记)、赵尔陆等一行乘专列火车来到青海221厂。邓小平等在刘西尧、李觉、李英杰(九院副院长)、陈能宽、龙文光(九院副总工程师)等陪同下来到总体设计部总装配车间参观。

  邓小平指着一枚航弹高兴地说:“这个我见过,你们真不简单!”

  薄一波说:“你们吃了不少苦啊。”

  李觉回答:“苦中有乐,乐在其中。”

  邓小平接言道:“中国人硬是不怕苦,了不起啊!苦了几千年,现在总算熬出头了!”

  李觉在汇报中说:“我们花了不少钱,就达到现在这个水平,还有不少的浪费现象。”

  薄一波鼓励说:“花点学费还是必要的,没经验嘛。你们不容易啊!”

  邓小平指着李觉对薄一波和刘澜涛说:“我记得这个核武器研制基地的地址还是他选定的呢。”

李觉汇报说:“是小平同志亲自批准建在这里的。”

邓小平微微一笑,说:“这么说,建这个基地我也做出了一点贡献啊!”

薄一波说:“你们有什么困难,尽管提出来,总书记在,当场就可以拍板!”

李英杰有些不好意思地说:“已经花了国家不少钱了……”

邓小平坚定地说:“这点学费算什么,该花嘛!为国家你们做出了这么大的贡献……”

刘西尧与李觉还向邓小平等汇报了研制氢弹的最新进展。

邓小平听后,表示满意。他高度评价了我国科学家们发扬学术民主、群策群力、脚踏实地、实事求是的精神。他勉励大家继续为发展我国的原子能工业和核武器做出新贡献。

邓小平非常关心221厂的建设和科研生产的正常运转。他伸出食指对刘西尧、李觉等在场的人们说:“不管发生什么事情,你们要抓紧生产不放手,这是根本的一条。要保证各个环节正常运转。”

薄一波看到车间中贴有“一不怕苦,二不怕死”的标语后,对刘西尧、李觉等说:“这样的车间应该贴‘安全第一’、‘质量第一’的标语。”

刘西尧、李觉都认为薄一波讲得很对,表示一定改。

邓小平等来到休息室时,他看到在一张桌子上摆放了纸、笔、墨。邓小平一看就知道是要请他题词。他说:“看来这个任务我非得完成不行了。”说着,他高兴地拿起了笔、沾好了墨,稍微想了一下,便挥毫题词:
 
高举毛泽东思想的伟大红旗,遵照毛主席指引的方向,奋勇前进——别人已经做到的事,我们要做到;别人没有做到的事,我们也一定要做到。

                                                  邓 小 平
                                                  一九六六年三月卅日

邓小平、薄一波等一行离开221厂时,刘西尧、李觉等送他们上了专列火车。在车厢里吃了便饭后,刘西尧、李觉下车,目送列车开动。

党和国家领导人的视察和邓小平同志的题词,鼓舞九院广大职工群众在突破氢弹技术关键这一重点工作中夺取新的胜利。

为了加快实验研究,突击完成629装置全部的爆轰模拟实验,4月7日,九院领导研究决定,把实验、理论和设计人员组织起来,在实验部成立了第二研究室,由陈常宜为主任,陶祖聪、赵维晋为副主任。刘西尧和朱光亚、王淦昌、陈能宽等对这个室的工作进展情况给予了更多的关注。

在陈常宜、陶祖聪、赵维晋的具体组织下,张寿齐、李杰山、周创志等二室的研究人员通过大量的缩小比例的、不同代用材料的爆轰模拟实验,采取了巧妙办法,解决了系统保护这一主要技术难关。在进行一系列爆轰模拟实验中,由二室科研人员黄世明等负责研究的X光透视照相诊断技术,有效地观测到了系统结构破坏的过程。

就在此时,核试验基地、九院、空军等单位遵照中央专委的要求完成了含有热核材料的加强型原子弹空中爆炸试验的各项准备工作。这次核试验于5月9日16时(北京时间)进行,爆炸成功。结果表明,试验装置的反应过程与理论预计基本相符,氘和氚的热核聚变已经点燃,实现了一定程度的裂变-聚变-裂变反应,只是事先由于理论设计缺乏较确切的与热核材料有关的物理参数和核参数,实测的总威力值与理论预计值相差较大。这次核试验给氢弹理论研究提供了实测数据,加深了对热核聚变规律的认识。

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1966年5月9日,中国进行的含有热核材料的加强型原子弹空中爆炸试验后的蘑菇云

到了6月上旬,在经过了大量的理论计算和爆轰模拟实验以后,629装置“扳机”的理论设计方案初步确定。随后,九院立即安排“扳机”各部件的结构设计与加工和“扳机”整体爆轰出中子实验的各项准备工作。进行“扳机”整体爆轰出中子实验是为了进一步验证此前进行过的缩小比例、代用材料、局部爆轰模拟实验所得结果的正确性,也是629装置“扳机”能否在正式加工生产后参加核爆炸试验的一次验收性鉴定试验。经过认真准备,1966年8月19日和9月8日,九院先后进行了两次1∶1尺寸的局部爆轰实验,并最后于11月12日晚成功地进行了一次1∶1尺寸的整体爆轰出中子实验。实验结果非常理想。至此,氢导弹头“扳机”试验的方案最后被肯定。

这次“扳机”整体爆轰出中子实验的成功,使正在全力攻关的九院广大科技人员受到很大的鼓舞,她激励全院的职工再接再厉夺取最后胜利。

在这同时,8月15日至9月30日期间,九院实验部三室的研究人员还完成了629核装置的次临界安全试验,结果表明,各装配操作环节都是安全的。

九院理论部的研究人员,在配合爆轰模拟实验确定629装置“扳机”理论设计方案的同时,还进行了629装置“被扳机”的理论研究计算工作。为了争取时间,“被扳机”的设计是按尽可能采用加强型原子弹的热核材料部件,其他许多设计细节问题则不准备在这次核试验里同时解决的思路进行的。为了清楚计算从原子弹“扳机”爆炸传送能量给“被扳机”这一重要过程,九院理论部的数学工作者,根据当时的计算条件,他们发展了计算方法,在二维计算程序的编制中做了很出色的工作。物理与力学工作者研究了热核聚变反应过程中各阶段的物理图像和发展规律,论证了“扳机”爆炸对“被扳机”的作用和影响,研究了部件的配置与能量释放的关系。经过几个月的不懈努力,到11月,从理论上解决了这个问题,确定了629 装置“被扳机”的理论方案。

作为“被扳机”的热核材料部件能否满足氢弹原理试验的需要呢?1964年我国第一颗原子弹爆炸成功后,221厂第一生产部102车间便着手进行热核材料氘化锂6 部件加工工艺研究。1965年2月,刘西尧到102 车间检查工作时,他要求用一年时间完成该项任务。九院研究人员宋家树等负责这项研究任务。当时,他们对于采用什么工艺、需要什么条件一无所知,一切都得从头摸起。宋家树等人主要从热核材料粉末成型、机械加工和防潮涂层三个方面开展试验研究。在热核材料部件的工艺加工、成型试验研究方面,为了争取时间,定准方向,宋家树等人决定用最短的时间进行多路探索。经过对几种工艺大量的试验比较,发现一种加工工艺可以获得接近理论要求的密度、且缺陷较少的坯件。于是,九院领导支持宋家树等人选择这种加工工艺作为主攻方向,集中力量来攻克热核材料坯件的工艺关。经过不到一年的努力,1966年1月制成了合格的热核材料部件。关于机械加工,经过大量的试验和反复探索,终于也掌握了成熟的加工方法。此外,宋家树等人,从全国各地选了数十种涂料,进行了数百次试验,终于初步解决了热核材料部件的防潮涂层问题。总之,宋家树等人在不到一年的时间里攻克了粉末成型、机械加工、防潮涂层三个难关,拿出了合格的热核材料部件,用于1966年5月9日含有热核材料的加强型原子弹空爆核试验,获得成功。接着,宋家树等人再接再厉,又于12月中旬为629-1 核装置“被扳机”加工出了合格的热核材料部件。

(十一)核试验现场展开各项准备工作

  二机部党委在1965年12月13日上报的《关于核武器科研、生产两年规划的请示报告》中提出,力争在1966年底前后进行一次氢导弹头“扳机”核试验,试验方式初步考虑从塔上爆炸较为适宜。12月底,中央专委第十四次会议在原则批准上述请示报告的同时,还决定由国防科委会同二机部,就能否利用已加工好的首次原子弹试验的备份铁塔进行“扳机”试验组织论证,并提出报告。

为了落实中央专委的上述决定,1966年4月3日至11日,国防科委在核试验基地召开会议,请二机部九院、工程兵设计院、核试验基地研究所等单位的技术专家和工程技术人员研究了“扳机”核试验的方案。九院王淦昌、陈能宽、周光召、方正知(九院实验部主任)、胡仁宇(九院实验部副主任)、陈常宜等,核试验基地研究所副所长程开甲和研究室主任孙瑞蕃、陆祖荫等,工程兵设计院张跃斗、曲从治等参加了会议。会议由国防科委二局局长胡若嘏主持。会议对“扳机”核试验的目的、方式、特点,测量要求和方案,工程要求和方案进行了研究。经初步论证,首次原子弹试验的备份铁塔可以使用,塔顶安放氢弹装置的工作间和起吊系统需要重新设计。会议讨论了这次核试验的铁塔工程及其他的场地工程的技术要求,其中,铁塔顶部安放氢弹装置的工作间及休息室设计成圆柱形结构,以利于测量工作的需要(1964年第一颗原子弹塔爆试验时的塔顶工作间为方柱形结构),并商定由工程兵设计院负责上述各项工程的设计。会议还研究了这次核试验的测量要求及新增测量项目和总体测量方案。

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1966年12月28日中国首次氢弹原理试验用的铁塔(塔顶工作间为圆柱形)

由于这次核试验的主要目的是检验用“扳机”引爆“被扳机”的两级氢弹原理是否正确,因此,用什么实测数据来检验氢弹原理试验是否成功,用什么测量方法取得这些实测数据,是这次核试验测量技术准备的主要内容。在这次会议之前的3月间,为了让九院实验部的科研人员做好测试工作的准备,周光召、黄祖洽、于敏亲自给他们讲课,对他们进行技术交底,向他们全面介绍了两级氢弹的原理、结构和要求测量的物理参数,使他们做到心中有数。九院的理论设计和测试两方面的科研人员,共同讨论了这些问题,并根据试验目的拟出了测量项目及测量要求。

在胡若嘏局长主持下的这次会议研究了这次核试验的测量要求及新增测量项目和总体测量方案。经过这次会议研究商定,本次核试验的测量项目由九院、核试验基地研究所、原子能研究所、中国科学院物理研究所、上海光机所、西安光机所、长春光机所及浙江大学等单位分工合作来完成。

4月间,张蕴钰(核试验基地司令员)、胡若嘏与有关工程技术人员还到核试验场区勘选了铁塔的位置。5月11日,张蕴钰在核试验场区向刚刚主持完含有热核材料的原子弹空爆核试验的张爱萍副总长、刘西尧副部长汇报了勘选铁塔位置的情况及安排的测量项目。5月下旬,张蕴钰、张英(核试验基地副司令员)等又进行了工程定位勘察,本着不影响空爆试验区的连续使用、确保核试验场外下风方向附近地区居民的安全、尽可能利用空爆试验区的部分现有工程及新建测量工程能够多次使用这三条原则,选定了铁塔的位置。

  6月14日,周总理在中南海西花厅主持召开部分中央专委委员参加的中央专委小会,聂荣臻、赵尔陆、刘杰、王秉璋(七机部部长)出席了小会。会议批准了所选的铁塔位置,同时要求国防科委和核试验基地要积极采取减少放射性沉降和加强防护的措施,确保这次核试验的安全。为了减轻放射性污染,刘杰在会上发言时建议,对铁塔塔基周围半径数百米内的地面用水泥做加固处理,以减少地面松土卷入烟云中。中央专委会议同意刘杰的建议并请国防科委和核试验基地研究考虑。

  6月中旬,国防科委召开了氢导弹头“扳机”试验准备工作会议,李觉副部长及九院、核试验基地等单位负责同志和技术人员参加了会议。会议分析了这次“扳机”核爆炸试验的特点,研究审定了试验方案,论证了确保核试验场外下风方向附近地区居民安全的措施,研究了效应试验方案,全面安排了各项准备工作。为按中央专委确定的计划在12月进行这次核试验,会议商定12月1日前完成试验的各项准备工作,待命试验。会后,核试验基地制定了工作计划,陆续展开了试验的各项准备工作。

  二机部九院在加紧629核装置理论设计和爆轰实验的同时,也积极地投入了分工承担的核爆炸测量项目的准备工作。在王淦昌副院长和实验部副主任胡仁宇的主持下,实验部的研究人员认真制定了测量方案,利用实验室的条件,对探测器、传输系统和记录仪器进行了反复调试、考核和标定。从事放射化学测量的研究人员,根据这次核试验中既有裂变反应又有聚变反应的情况,在629核装置的不同部位,增设了一些监测指示剂,并从收集核爆炸烟云放射性微粒样品到放射化学分析方法以及最后物理测量等工作,都做了认真的准备。另外,作为突破氢弹的第二手,即加强型三相氢航弹的设计、研制工作也按照计划安排进行着。

  9月2日,国防科委向周总理、中央专委并中央军委写了《关于第五次核试验方案的报告》。报告中汇报了经几个月来同各有关部门研究后制定的核试验总体方案及准备工作进展情况和下一步工作进度安排,并表示克服一切困难,争取时间,做好准备,千方百计按预定计划在1966年底完成这次非常重要的核试验任务。

  在此之前,二机部党委也于7月22日向中央专委写了《关于核武器科研、生产两年规划执行情况的报告》,汇报了上半年各项任务的执行情况,重点汇报了在突破氢弹技术关键中氢导弹头“扳机”试验的准备工作情况,汇报了氢弹装置中“扳机”与“被扳机”的研制方案;也汇报了列为第二手的氢航弹的研制工作进展情况。

  9月25日下午,周总理在人民大会堂福建厅主持召开中央专委第十六次会议。李富春、贺龙、李先念、聂荣臻、余秋里、谷牧、赵尔陆、刘杰、王秉璋、袁宝华等出席,叶剑英、杨成武、刘西尧、胡若嘏等列席了这次会议。刘西尧已从8月中旬受周总理之命到中国科学院当他的联络员,了解和处理中科院的“文化大革命”等问题,有些与二机部特别是与核武器有关的事,周总理还让刘西尧帮他过问一下。会议着重讨论了中近程地地导弹与原子弹头两弹结合飞行试验和氢导弹头“扳机”核试验的问题。会议在讨论这次“扳机”核试验时,会议原则同意二机部7月22日上报的氢弹装置研制方案及国防科委9月2日报告中的工作安排,要力争年底进行核试验,以便早日突破百万吨级氢导弹头技术关。中央专委指出,这次“扳机”核试验是目前为止世界上在塔上试验威力最大的一次,对于可能引起的污染问题,要特别注意,防止意外;国防科委要会同卫生部做好核试验场区附近居民的安全防护工作。会议还追认通过了6月14日中央专委小会所议定的问题。

    参加这次“扳机”核试验的军内外单位共28个,技术和保障人员6408人。从6月份起就陆续展开了试验的各项准备工作。中央专委第十六次会议原则同意国防科委的试验方案和工作安排后,核试验现场的各项准备工作从10月开始全面展开。

  (一)工程准备。工程量大,施工周期短是这次工程准备的主要特点。共有大小试验工程113项,仅用5个月就全部完工。其中,铁塔工程基础开挖于6月18日开始,铁塔的补充设计、备料加工、施工安装等建塔工作,是依照第一次原子弹塔爆试验时的办法,由工程兵负责。补充加工的构件及起吊设备由建工部华北金属结构厂和北京市金属结构厂于9月底全部加工完。10月底塔架安装完毕,净作业日不到100天,比第一次核试验时的架塔周期缩短了80余天。但是,在试运行时连续出现手动吊车不符合使用要求,吊兰安全装置失灵,塔顶安放氢弹装置的工作间的窗子要改变设计等问题。张蕴钰、张英等基地领导亲自主持召开了6次有设计(工程兵设计院)、施工(工程兵技术总队)、使用(二机部九院)参加的三结合会议,研究解决办法。最后确定:用九院在马兰机场装配厂房的拉链吊车经过可靠的试验后代替原设计的手动吊车;在现场加工修改吊兰安全装置;更改了塔顶工作间窗子的安装设计方案。经过紧张地工作,终于及时解决了问题。最后经全面检查验收,完全符合或优于设计技术要求,从而按时、保质地于12月5日交付给二机部九院使用。其它主要工程有钢筋混凝土工事32个,敷设电缆1400余线公里。各项工程质量均符合使用要求。

  (二)测量技术准备。为了测量氢弹装置初始阶段的工作状态,新增加了拍摄氢弹装置爆炸初始阶段工作情况等4个测量项目。这些新增项目,在核试验基地研究所统一组织计划下,二机部九院、中国科学院的原子能研究所、物理研究所、上海光机所、西安光机所、长春光机所及浙江大学等单位分工合作共同完成了高速摄影机、高速单片相机等设备的研制任务。为了取得所需的测量数据,这次核试验共安排了47个测量项目,使用各种测量仪器设备1014台(套)。这些测量仪器设备的现场安装调试工作,从11月上旬开始,12月5 日结束。为了检验控制和测试系统的工作状况,在各系统联试、站级联试的基础上,于12月5日、7日进行了两次全场联试。控制系统工作全部正常。两次测试系统联试,有7台仪器出现故障。

  (三)安全防护。与过去几次核试验相比,威力大、爆炸点低、地面放射性沾染比较严重是这次核试验的突出特点。由于受铁塔高度和试验场地条件对这次核试验威力的限制,尽管在设计氢弹装置时减少了裂变和聚变材料的装量,但其爆炸威力仍比第一颗原子弹爆炸的威力大5~6倍。为了尽量减轻放射性沉降对核试验场区内及场区外下风地区的影响,经程开甲等科学家反复论证,确定对铁塔塔基周围半径230米内的地面用石块和水泥做加固处理,以减少地面松土卷入烟云中。经用常规炸药爆炸模拟试验验证,这样处理相当于把铁塔加高约60米,可以减少污染,保证这次的试验安全。另外,国防科委还指派胡若嘏局长邀集中央卫生部、军事医学科学院、防化学兵部、核试验基地研究所等单位的专家和技术人员就核试验场区及下风附近地区居民的安全问题作了反复研究、讨论。一致认为,只要严格选择试验时的气象条件,对铁塔塔基周围半径230米内的地面用水泥和石块做加固处理,并严格执行安全防护规定,就可以保证场区安全和下风附近地区居民健康的安全。

  (四)效应试验。遵照周总理提出的“一次试验全面收效”的方针,为了进一步研究各种毁伤破坏因素对工程建筑、武器装备、生物等效应物的毁伤和破坏效能,国防科委组织军内外16个单位安排了效应试验课题81个,效应物158 种,1377件。主要试验物品有导弹发射竖井、快艇掩蔽部、飞机洞库、地下铁道、模拟水坝、坑道、土木工事、动物及各种武器装备等。各参试单位的人员及效应物,于12月初进场完毕,相继开展了现场准备和布设。经胡若嘏局长和高健民处长研究决定,派我和任永铎(国防科委二局参谋)于11月26日到达核试验场区,协助核试验基地组织效应试验的现场准备工作。

(五)试验指挥与勤务保障。核试验基地依据这次核试验测试项目新,技术复杂要求严,安全要求高等特点,制定了试验实施方案、行动计划、安全防护、紧急转移、成果回收等计划与规定。还制定了通信保障、空勤保障、气象保障方案,并开展了准备工作。试验时间正值严冬,核试验场区的气温在零下22℃左右,这给后勤保障带来许多新问题,如取暖、运输、仪器设备保温、食宿等。核试验基地预先做了人员和设备的防寒准备。在核试验场区内架设1300余顶帐篷,解决取暖炉具1750余套,从700公里以外运进烤火煤2300余吨,还组织了68个伙食单位,统由核试验基地直接供应,储存菜蔬十余万千克。生活用水由一个有50台拉水车的供水连负责保障。核试验场区还设有30张床位的野战医院,并组织了一个32人的医务救护队。

(十二)周总理表扬朱光亚的报告写得很好

正当核试验现场准备工作全面展开并不断取得进展的时候,聂荣臻元帅在西北综合导弹试验基地主持了导弹核武器试验之后,于10月31日与钱学森、张震寰、李觉等一起来到核试验基地。11月3日,在张蕴钰的陪同下,聂帅和钱学森、张震寰、李觉等来到弹着区,察看了核弹头爆炸投影点地区被火球烧成玻璃体的地面,了解了导弹核武器试验的实际爆炸高度和爆心投影点的实际测量数据。还检查了这次氢弹原理试验现场工程等的准备情况。

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1966年11月3日,聂荣臻(前左4)和钱学森(前左3)、张震寰(前左2)、李觉(前左5)等在核试验场的弹着区留影

此前,11月2日晚,聂帅听取了张蕴钰等关于氢弹原理试验现场工程和其他各项准备工作情况的汇报。随后,聂帅于11月2日夜给周总理发了一份电报。电报中说:我来核试验基地后了解到试验工程进展很快,11月下旬可全部准备完毕。但是,二机部的氢弹装置可能不能按原计划(12月试验)完成。我意,请二机部抓紧此项工作,力争12月或明年1月进行核试验。因场地气候12月、1月还可以,到2月后就要变坏。拖长了,场地工作也不好安排。

另外,聂帅也要求核试验基地在组织准备工作中争取主动,抓紧把工作做到前头,及早完成核试验的各项准备工作。遵照聂帅的指示,并考虑到二机部九院的工作情况,核试验基地按两个方案进行了安排:第一,试验日期瞄准12月底或1967年1月上旬;第二,瞄准1967年1月下旬或2月上旬。但立足于第一方案,并要求在12月15日前基本完成核试验现场的一切准备工作。

周总理11月3日阅过聂帅2日的电报后批示:即送赵尔陆和刘杰办。

遵照周总理的批示,为了确保氢弹核装置于12月中旬研制出来,刘杰请郭英会、朱光亚等九院领导认真进行研究安排。随后,九院于11月16日至24日在青海221厂召开629 科研生产情况汇报会议。郭英会及王淦昌、彭桓武、郭永怀、朱光亚、程开甲、陈能宽、于敏、龙文光、张兴钤(九院副总工程师)、方正知、胡仁宇等科学家和九院各大部门的研制人员、工程技术人员、核试验基地研究所的有关研究人员参加了会议。国防科委领导指派胡若嘏局长率机关工作人员也前来检查了解、协调解决试验准备工作中的有关问题。

会议进一步全面检查了629 氢弹装置的理论设计方案、试验测量方案及各项加工生产进展情况,对不久前11月12日晚进行的“扳机”整体爆轰出中子实验的结果仔细做了评价。在11月24日的会议上,第一生产部汇报了“扳机”、“被扳机”各部件、组件的加工进度及质量情况。考虑到已加工出的热核材料部件中有一件质量不十分理想,有一点点缺陷,第一生产部决定重新再加工一件完好的。另外,科学家们和工程技术人员对这次“扳机”核爆炸试验可能的结果做了比较乐观的评估。经过会议进一步全面安排,氢弹核装置可于12月中旬生产出来,可以按聂荣臻元帅的意见于1967年1月上旬或之前进行核试验。考虑到准备工作时间已很紧迫,为了缩短运输时间并考虑到安全保密,经胡若嘏与郭英会、朱光亚、陈能宽等九院领导及专门来221厂研究运输问题的空军工程部外场部张开帙部长商量后,确定氢弹装置及装配人员用军用飞机运至核试验现场。12月1 日,国防科委就这次核试验需使用的飞机问题向杨成武代总参谋长写了专题报告,并获批准。

  在24日下午的会议上,也对突破氢弹的第二手——三相氢航弹(代号658)试验的准备工作进行了研究。大家认为,第二手准备工作也取得了好的进展。彭桓武、王淦昌、朱光亚、陈能宽、龙文光等科学家商议:如果12月底将要进行的氢导弹头“板机”核试验获得成功,就调整计划,立即着手安排按已试验成功的氢弹原理设计TNT当量为百万吨级的氢弹,并用658氢航弹的外壳及降落伞进行空爆核试验。如果12月底进行的氢导弹头“扳机”核试验失败,则要继续抓紧进行658氢航弹试验(即使威力不能超过百万吨TNT当量),同时,还要进一步探索其他的突破氢弹技术的可能途径。

    为了执行好629 核试验任务,九院组成了专门的赴核试验场的作业队——第九作业队。由陈能宽任队长、方正知任副队长,郭英会任党委书记、刘志宽任党委副书记兼政治处主任。第九作业队人员总计305人。按照核试验现场工作需要,于11月底前分批抵达核试验场。另外,周光召、于敏等也率领理论部工作组到核试验现场,解决试验中可能出现的问题。

  12月初,朱光亚在北京向刘杰部长、李觉副部长等汇报了九院在221厂刚刚开过的科研生产汇报会的情况。朱光亚在汇报中说:221厂的职工同志们认识到这次氢弹原理试验的重大意义,当前的生产热情、积极性是高涨的。正式试验用的核装置力争在12月20日以前完成全部加工生产工作,待命启运。刘杰、李觉听了汇报后,一致高度赞扬九院的广大科技人员和职工群众连续奋斗攻克诸多难关的革命精神,赞同九院会议所做的全面安排。刘杰与李觉商量后,请朱光亚代二机部起草一份向中央专委汇报氢弹原理核试验准备工作情况的报告。朱光亚用了好几天的时间写好了报告稿,经刘杰、李觉阅改后,于12月9日以二机部的名义正式上报中央专委。

  朱光亚代二机部起草的题为《关于氢导弹头“扳机”试验准备工作情况的报告》的第一部分,简明通俗地介绍了利用原子弹(“扳机”、“初级”)爆炸的能量引爆氢弹主体(“被扳机”、“次级”)的氢弹设计原理,“扳机”、“被扳机”的研究试验情况,研制中遇到的主要技术关键及解决的结果。报告的第二部分,汇报了核装置加工生产进展情况、进度安排及出厂运输安排。报告中说:由于11月底才将629装置的设计方案和图纸全部肯定下来,较原计划拖迟了几乎一个季度,加工生产和其他准备工作曾遇到不少困难。经过职工群众坚持不懈的努力,密切配合,采取了平行交叉作业、准备两手、留有余地等办法,设计方案定一部分就出一部分图,并相应地安排加工或生产准备工作,结果仍赢得了不少失去的时间。报告说:为这次核试验将准备两套产品,一套供现场合练预演用,另一套供正式试验用,此外再附一定数量的备份零件、部件。预演用的氢弹模拟装置(代号629-0)可于12月10日在九院221厂加工、试装配完毕,并开始转运核试验现场。正式试验用的氢弹装置(代号629-1),计划在12月20日以前(力争提前)完成全部加工生产,待命启运。报告还说:九院221厂的职工同志们认识到这次试验的重大意义,当前的生产热情、积极性是高涨的。从前一套产品(629-0)的加工情况看,个别部件在质量上还不够理想,必须采取有效措施,保证正式产品的高质量。报告的第三部分,介绍了核装置的一些数据,并对理论预计总威力上限、下限的幅度较大的原因做了分析。报告的第四部分说:由于我们在氢导弹头“扳机”的研制上还缺乏经验,这次核试验也仍然存在有成功与失败两种可能。这是因为,对所遇到的主要技术关键问题解决的深度也还是不够的,还可能有尚未被我们理解的东西,而这些问题,目前看来,还必须通过核试验来求得可靠的答案。正如毛主席所教导的,目前我们对这次核试验的认识,还只是“整个认识过程的第一阶段”,“这时候的精神、思想(包括理论、政策、计划、办法)是否正确地反映了客观外界的规律,还是没有得到证明的,还不能确定是否正确”,因而必须“把第一个阶段得到的认识放到社会实践中去,看这些理论、政策、计划、办法等等是否能得到预期的成功。”

从以上内容不难看出,朱光亚是认真地学习了毛泽东主席的哲学著作的,并运用毛主席的哲学思想来指导工作和写这个报告的。朱光亚从1960年3月正式被任命为二机部北京第九研究所副所长、后又任九院副院长以来,作为科学技术领导人之一,他参与了我国核武器研制事业的奠基与创业,组织并拟定了多项重要的核武器科研发展规划和一系列科研生产计划、试验大纲,代二机部起草了一些有关核武器研制方面的重要文件供中央决策时参考和采纳,还组织领导了原子弹、氢弹的研制和试验的技术攻关,以及重大科研项目的协作与“两弹”结合等技术协调工作。他在工作中,总是尽力深入第一线了解实际情况,遇到重大问题,都亲临现场研究、处理。他发扬学术民主,考虑全面,承上启下,沟通细致,他凭着赤诚的爱国思想,默默无私的努力工作着。他在副院长这个重要岗位上,显示出了高超的组织领导艺术,准确地把握着核武器研制的科学方向,正确地提出了重大的指挥决策建议。我国原子弹、氢弹的突破及正在进行着的武器化工作的每一项进展,都渗透着他的智慧和心血。他是我国核武器研制、试验工作的主要科学技术组织领导人之一。

    国防科委二局胡若嘏局长率机关工作人员在对九院氢弹装置加工进展情况并对核试验现场的准备工作做了全面检查和了解之后,12月5 日,国防科委也向周总理并中央专委、中央军委写了《关于第五次核试验准备情况的报告》,全面汇报了核试验各项准备工作进展情况,预定12月20日完成各项准备工作,在12月底或1月初可进行核试验。报告中还建议在12月10日以前召开中央专委会议讨论这次核试验问题。

    为了做好这次核试验的最后准备工作,中央军委聂荣臻副主席于12月5日向在核试验场的张蕴钰、邓易非(核试验基地副政委)、张英、朱卿云(国防科委政治部主任)、胡若嘏发出电报指示,指出这次核试验具有关键性作用,要求在核试验场的全体同志以对工作极端负责的精神,发扬艰苦奋斗,不怕困难,连续作战的作风,千方百计,努力争取在年内打响第三炮(注:聂帅在这里把即将进行的1966年的第三次核试验——氢弹原理试验称为第三炮。前两炮是指:5月9日进行的含有热核材料的原子弹空爆核试验和10月27日进行的导弹核武器发射试验。这两次核试验均获成功)。

12月11日下午,周总理在人民大会堂福建厅主持召开中央专委第十七次会议。贺龙、聂荣臻、赵尔陆、刘杰等出席了会议,叶剑英、张震寰、胡若嘏、刘西尧、李觉、朱光亚、钱学森等列席了会议。会议着重讨论了氢导弹头“扳机”核试验和中程地地导弹飞行试验这两个议题。在讨论氢导弹头“扳机”核试验这一议题时,刘杰做了汇报。当汇报中涉及突破氢弹技术关键的一些技术问题时,刘杰请朱光亚向周总理等到会的领导同志作汇报。朱光亚以二机部12月9日给中央专委的报告为提纲,结合带去的629核装置结构示意图作了补充汇报。

两个议题汇报完后,周总理、聂荣臻、叶剑英等高度赞扬国防科委、二机部、七机部及各有关部门的广大群众紧接着导弹核武器的发射试验成功之后,发扬勇敢战斗,不怕牺牲,不怕疲劳和连续作战的作风,紧张地为这两个试验作了各方面的准备工作,并取得了较大的进展。周总理说:二机部《关于氢导弹头“扳机”试验准备工作情况的报告》写得很好,是高举毛泽东思想伟大红旗的。周总理问朱光亚:这个报告是你起草的吧?这个报告要多印几份送军委各位副主席。周总理接着说:实践证明,只要发动广大群众,善于运用毛主席的哲学思想,指导我们的生产和科学实验活动,就能够战胜一切困难,就能不断地前进,取得更大的胜利。

这次中央专委会议原则同意国防科委和二机部关于这次核试验准备工作情况的报告,同意在12月底或1月初进行这次核试验。聂荣臻在会上强调指出,这次核试验对突破氢弹技术带有关键性作用,希望参加这次核试验的全体人员大力协同,奋发图强,认真做好工作,高质量地完成各项准备工作,保证这次核试验达到圆满成功。周总理在会上再次指示,对于这次核试验引起的放射性沾染问题要严格控制,要选择适当的气象条件,掌握好高空气象,尽量避开或减少对核试验场外下风方向附近地区的污染。周总理还决定由空军派一架专机要刘杰去221厂检查生产质量,向参与这次核试验准备工作的全体人员进行政治动员,讲明这次核试验的重大意义,动员广大群众把好加工质量关,保证正式试验用的氢弹装置的高质量。周总理与贺龙、聂荣臻、叶剑商量后,决定这次核试验的前线总指挥由张震寰担任,并要求张震寰在12月20日以后报告核试验现场的各项准备工作情况。周总理还同意聂荣臻要再次去试验现场主持中程地地导弹飞行试验和这次核试验的要求。

  周总理决定派刘杰乘专机去221厂检查生产质量,进行政治动员,一是因为朱光亚同志在中央专委会上汇报时,讲到了221厂在加工生产核装置的热核材料部件时,有个别部件在质量上还不够理想,但不严重;二是因为当时“文化大革命”的风暴已经波及青海221厂,厂内正常的科研、生产秩序开始受到威胁。周总理非常关心这一重要工厂的形势,非常重视核装置的加工质量,所以他才派刘杰去221厂。

  在中央专委会上,刘杰对乘专机去还是乘民航班机去,在态度上表现出犹豫时,周总理严肃地对刘杰说:“飞机就是为了检查工作用的嘛,你们就是要利用飞机争取时间才是”。这样,刘杰于12月12日即乘空军派的专机到西宁,然后乘汽车到达海拔3200米的221厂。

  晚上,刘杰与厂领导一起来到第一生产部的102车间,详细了解了生产加工情况,察看了加工好的热核材料部件。经仔细观察发现,那不过是用放大镜才能看见的擦痕。经与科研设计人员及车间领导、质量检验人员一起研究,认为这不属严重质量问题,不影响使用,不会对核爆炸试验产生影响。102车间已经又加工出了完好的一件,把这一件用于正式试验的629-1产品上,有擦痕的那一件作为备份部件。刘杰认为厂与车间的这一安排是妥当的。次日,刘杰又到第一生产部另外的车间及第二生产部的有关车间检查了解部件、组件的加工生产情况。每到一处,刘杰都按周总理的指示,向车间领导、向参与加工生产629-1氢弹装置的生产工人、质量检验人员宣传这次核试验的重大意义,要求同志们对每一个部件、每一个零件严格把好加工质量关,务必保证629-1产品的高质量。晚上,刘杰与221厂的几位领导就总的加工质量与进度交换了意见。大家都认为,广大职工同志们的生产热情很高,对产品的加工质量是重视的。

  12月16日,刘杰接到总理办公室工作人员打来的电话,周总理要刘杰在221厂多呆几天,除保证核装置产品的质量外,对厂内“文化大革命”中的问题可做些了解和工作。刘杰遵照总理的指示办了。

  经过221厂广大职工群众紧张不懈的努力,正式试验用的氢弹装置在12月18日全部加工完毕。经领导干部、专家和工人三结合检查,质量良好,19日夜装箱完毕,待命启运。刘杰向周总理报告了检查了解的情况和上述最后完成的结果,周总理这才放了心。

(十三)聂帅在现场主持氢弹原理试验

  中央专委12月11日的会议后,张震寰于13日来到核试验现场,向核试验基地的领导及各参试单位的领导传达了中央专委的指示。根据总政治部的批示组成了第五次核试验党委,统一领导这次核试验。具体工作由核试验基地司、政、后机关负责组织。

    九院加工好的供预演用的氢弹模拟装置(629-0),于12月11日空运到核试验现场。经过检查、总装配以后,于16日顺利地吊上铁塔就位。在各项准备工作基本就绪后,12月18日核试验场区进行了全场联试。20日进行了全场综合预演,全面检查了各项准备工作,并按正式试验所规定的全部程序和动作进行了演习。预演中,有1台示波器的照相快门未打开,有两台照相机因温度较低,胶片转速不够,其他仪器全部正常。另外,在组织指挥工作上出现了大小8个不甚周密和不够协同的问题。预演暴露出的上述问题,除排除了故障外,还自下而上地进行了认真检查、总结,查找了原因,制定了改进措施。

  正式试验用的氢弹装置,于21日15时20分空运到核试验场区。为了做好空运工作,空军做了周密细致的准备工作。在运输中,空军承运人员不断监测机舱温度,满足了保温、防震和安全的要求。

  为了确保氢弹装置在地面运输的绝对安全,张蕴钰责成核试验基地司令部参谋长谷震东亲自组织运输工作。他们制定了周密的运输方案,对参与这项工作的人员提出了严格的要求。从飞机上卸装开始,到路途运输,直至送到铁塔下的地下装配间为止,核试验基地领导亲临指挥,一跟到底,保证了氢弹装置的运输安全。经过九院人员开箱检查,各部件、组件,精度和质量均良好。25日完成了氢弹装置的总装配。

在经过全体参试人员几个月的艰苦努力,团结奋战之后,到12月25日,第五次核试验的各项准备工作已全部完成。只等出现适合试验要求的好天气,确定了零时,即进行正式试验。

  25日晚,张震寰主持召开第五次核试验党委会议,研究气象情况。根据气象预报,28日可能是适合试验要求的好天气。26日3时,核试验党委向国防科委并周总理、中央专委请示,拟先按28日正式进行核试验来安排各项工作,待气象情况查明后,再请示批准零时。周总理批准了这一请示。

26日下午,正式试验用的氢弹装置吊装到102米高的铁塔塔顶工作间。
 
  26日晚,张震寰主持召开核试验党委会议,最后检查了全场区的工作情况,并与试验党委的同志一起听取了气象汇报。根据预报,28日中午将出现适合试验要求的短时间的好天气。试验党委讨论拟将试验零时定为28日12时(北京时间)。随后,张震寰用保密电话向在西北综合导弹试验基地的聂荣臻元帅做了请示汇报。聂帅同意试验党委的意见。

26日24时,张震寰、张蕴钰、李觉、邓易非、杨焕民(兰州军区空军司令员)五位同志联名上报周总理并中央专委、中央军委,请示批准试验零时。周总理于27日19时看过电报后,他以中央专委的名义亲拟复电给张震寰五同志并告聂荣臻同志,同意零时定在28日12时(北京时间),并要求对场区一切工作,特别是对“扳机”装置再进行一次严格检查。周总理还要求张震寰从27日23时起,与北京经常联系,以保密电话报告气象发展趋势,好下最后决心。

    聂荣臻元帅26日上午在西北综合导弹试验基地主持了中程地地导弹首次飞行试验,下午观看了地对空导弹打靶试验,27日上午听取了西北综合导弹试验基地领导的工作汇报以后,27日下午,聂帅和胡若嘏等一起乘专机来到核试验基地。聂帅当即听取了张震寰、张蕴钰等关于氢弹原理核试验的最后准备情况汇报。聂帅同意按计划于28日12时正式试验。晚上,聂帅用保密电话向周总理做了汇报。周总理同意零时定在28日12时,并预祝试验成功。

  27日13时,核试验场区进行了全场最后一次联试,结果良好。仅效应工号有两台测试仪器没有动作,后已排除故障。效应试验的动物于20时布设完毕。27日13时,核试验场区进行了全场最后一次联试,结果良好。仅效应工号有两台测试仪器没有动作,后已排除故障。效应试验的动物于20时布设完毕。

  21 时,九院的装配工人与技术人员开始在铁塔顶部安放氢弹装置的工作间内接插雷管。郭英会、陈能宽、方正知在一旁观看。完成了各道工序并按照周总理的指示对氢弹装置再次细心地做了外观和局部检查后,已是28日凌晨。此时,朱光亚陪同杨焕民等来到塔顶工作间察看氢弹装置最后的准备结果。在下铁塔前,朱光亚问方正知:“从总的装配质量上看,这次试验的把握如何?”方正知满怀信心地回答:“从试验准备工作的全过程,包括已做过的一系列爆轰实验和总装配质量来看,这次核试验完全有把握成功。”在一旁的陈能宽听后,也以自信和放松的心态点头表示同意。随后,所有人员撤离铁塔。

    28日黎明,核试验场区的天气变坏,云层变厚,下起了小雪。

  7时许,张蕴钰在核试验场区指挥部望着满天的飘雪给基地气象处气象预报组组长王文清打电话,第一句话就问:“天气到底怎么样,能否转好?”

  王文清报告说:“我们正在密切监视着天气的变化。现在小股冷空气的变化完全符合预报。现在天气变坏,正是小股冷空气加强向场区靠近的反应,天气很快就会好转,可以按时进行试验。”

  张蕴钰听后连说:“好,好。如果天气有什么不利的变化要及时报告。”

  9时场区还下着雪,10时雪渐渐停了。随后,云层逐渐变薄,出现裂缝。云区向核试验场区东部移动。

11时许,聂荣臻元帅等来到核试验现场指挥部观察所。天空渐渐透出一片蓝天。聂帅同在观察所的张震寰、张蕴钰、杨焕民、李觉、王淦昌、彭桓武、朱光亚、程开甲、陈能宽、周光召、于敏等一一握手。

  在等待零时的时候,为了松弛大家多日紧张的情绪,聂帅要在场的专家们给这次核试验的成功率打分。于敏虽然对他自己和理论部科研人员的工作有充分的信心,但他只打了90分。他生怕准备工作万一出现点纰漏,因而心中仍有点惶恐不安。

  临近12时,全场区少云,晴空如洗。

  12时,在聂帅亲自主持下,氢弹装置按时爆炸。

    在距爆心以西23公里的参观点处,于敏从护目镜中看到了氢弹装置爆炸瞬间较亮的闪光。闪光过后,于敏马上摘下护目镜,看到半球形的火球在膨胀并上升。几秒钟后,火球变成棕褐色的烟云并连同地面的尘柱一起上升,开始形成蘑菇状烟云,并听到了春雷般的巨大爆炸响声。此时,于敏从核爆炸景象上判断,使他心里有了一些底,但在拿到速报结果之前,他悬着的心仍然不能完全放下,他还不能断定试验是否非常圆满。
 
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1966年12月28日,中国氢弹原理试验形成的蘑菇状烟云

  聂帅看到了翻滚着的蘑菇状烟云向上升起的时候,他向在场的科学家、基地的领导和指挥部的工作人员握手,表示热烈祝贺。

  核爆炸后,根据爆后侦察分队的宏观观察报告,铁塔全部被熔化,地面无明显弹坑,仅残留少量变了形的钢管。塔架周围地面被烧成褐色。距爆心200米内的建筑物全部被吹光。另外,测试队很快向指挥部报告了速报数据。聂帅、张震寰、张蕴钰、李觉及九院的领导与专家和程开甲及核试验基地研究所的专家,一起听取了上述宏观观察和速报数据的汇报。当于敏一听到两个关键的速报数据后,便脱口而出:“与理论预估的结果完全一样!”在于敏像计算机般精密的脑子里,装着一大堆重要的数据,像这些速报数据,在他的脑子里不知道已经盘桓了多少时候了。此时,于敏已经可以断定,我们掌握的氢弹原理是正确的,设计方案是可行的,氢弹研制中的关键科学技术已获解决。

  下午,聂帅在张震寰、张蕴钰等陪同下,乘飞机在爆心附近上空1200米处绕行两圈,察看铁塔残骸和核爆炸后效应试验物受破坏的情景。

  这次核爆炸后还取得了大量的测量数据,特别是取得了热核反应过程、氘化锂6反应速率及聚变威力等重要数据。根据对多种测量数据的综合分析,这次爆炸的威力为12.2万吨TNT当量。试验取得了圆满成功。

(十四)周总理说:今夜的宽余,咱们喝酒吧!

  12月28日晚,新华社发表《新闻公报》,宣布中国又成功地进行了一次新的核爆炸;中央人民广播电台也广播了《新闻公报》。《新闻公报》中说:“继导弹核武器试验成功之后,又圆满地实现了这次新的核爆炸,从而把我国核武器的科学技术提高到一个新的水平。”

  这次核试验,无论是按照氢弹的三要素——原理、材料、构形,还是以测得的数据及实际结果来看,就是一次名副其实的低威力氢弹地面试验。国外的报刊在当时也评论说这是一次地面塔爆,爆炸威力为20~30万吨TNT当量,是一次初步的氢弹试验。美国原子能委员会在1967年对中国前6 次核试验的估计中还认为,这次试验的当量故意受到限制,以便使落在中国境内的放射性尘埃保持在可接受的程度之内。因为二机部在制定1966~1967年核武器研制两年规划时,是以突破氢弹为重点,目标是要研制出重量轻、体积小、威力大、可以上导弹头的百万吨级的氢弹,而这次氢导弹头“扳机”核试验的主要目的是通过实践来检验我们自己探索到的氢弹原理是否正确、技术上是否现实可行,所以,在《新闻公报》中对这次氢导弹头“扳机”核试验只宣布是中国“又成功地进行了一次新的核爆炸”。实际上,这是中国的首次氢弹原理试验,也就是一次成功的氢弹试验。由于有意识地限制了它的爆炸威力,所以也可以称作减当量的氢弹试验。因此,1966年12月28日实际上就是中国氢弹试验成功的日子。它距中国第一颗原子弹爆炸,仅相隔2年2个月。这次试验的圆满成功,表明中国已掌握了氢弹原理,氢弹研究中的关键科学技术已获得解决,标志着中国核武器技术迈上了一个新台阶,它是中国核武器发展史上的第二个里程碑。

世界上习惯于用从原子弹到氢弹按其原理试验的年、月时间间隔来衡量比较各国早期核武器的发展速度。从第一次原子弹爆炸到第一次两级氢弹试验成功,美国用了7年3个月,英国用了5年6个月,苏联用了6年3个月,法国用了8年6个月。中国从1960年底开始探索氢弹原理;1964年10月原子弹试验成功后,氢弹攻关力量得到加强,只用了2年2个月,就成功地进行了两级氢弹原理试验,实现了毛泽东主席提出的“氢弹也要快”的要求。中国的发展速度是最快的。

    中央人民广播电台广播了《新闻公报》后,北京市的广大人民群众纷纷走上街头,敲锣打鼓,举行庆祝游行,还张贴了庆贺的大字标语。

  这天晚上,周总理通知刘杰、刘西尧、钱三强来到中南海西花厅。周总理为氢弹原理试验成功显得特别高兴,他采取了异乎寻常的祝贺方式,备了茅台酒和鱼冻等几盘凉菜。周总理举杯祝贺氢弹原理试验取得的巨大胜利!不久,二机部机关的“造反派”来到了中南海的西北门外,扬言要打倒刘杰和刘西尧,并把矛头指向周总理。周总理闻知后,风趣地说:他们反对我,我引为光荣!随后,周总理念起毛泽东主席《水调歌头·游泳》一词中的两句:“不管风吹浪打,胜似闲庭信步。”周总理提醒和勉励刘杰、刘西尧、钱三强要经受得起风吹浪打的考验。随即,已经受到半年来“文化大革命”动乱严重干扰的周总理举起酒杯说:“来,今夜得宽余,咱们喝酒吧!”接着,在北京市广大人民群众庆祝游行的锣鼓声中,周总理又举起酒杯,他提议:让我们一起为参与试验成功的全体人员祝酒!

  在“文化大革命”动乱的日子里,刘杰连日遭受“造反派”的严重干扰,此刻,在周总理这里祝贺氢弹原理试验成功,倍感轻快,思绪万千,令他激动不已。钱三强是我国原子能科学事业的开拓者和奠基人之一。长期以来,他在普及原子能科学知识、建立综合性核科学研究基地、引进和吸收外来技术、选调优秀的科学技术专家、组织重大科技攻关和科技协作等方面,做了大量的工作,有独特的贡献,起到了别人起不到的作用。此时此刻,同受“文化大革命”冲击之苦的他,应总理的邀请来到西花厅,也是由衷地激动和高兴。

    由于这次核试验气象选择得较为适当,经核试验基地派出的防化分队在爆炸后多次实际测量,核试验场外下风方向附近居民区地面的放射性剂量很低,对人员健康无影响。

    此外,核爆炸后,从28日15时起,至30日止,空军按预定方案先后出动飞机27架次,在核试验场外下风不同地区上空的不同高度,对放射性烟云进行了侦察测量。实测结果证明,对烟云径迹的预报是正确的,对所经过地区没有造成危害。事实说明,经过反复精心研究,对这次核试验所采取的安全防护措施是成功的。

12月31日,张震寰向周总理发电报,汇报了核试验场区零时以后的工作情况。周总理于1967年1月2日复电张震寰:际此1967年开始,谨向场区内所有参加此次试验的工作同志和解放军指战员祝贺新年。希望你们在新的一年里,更高地举起毛泽东思想伟大红旗,继续大力突出无产阶级政治,把活学活用毛主席著作群众运动提高到一个新的阶段,在科学试验上取得更大更新的成就。

来源:两弹一星网
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