原爆:中国的1964丨有别于广岛的“小男孩”和长崎的“胖子”,我国首颗原子弹的新引爆法起点更高

2018-10-16信息快讯网

54年前的今天,1964年10月16日,中国爆炸了第一颗原子弹。4年前的今天,2014年10月16日,《报》用8个版面的特别报道纪念中国原子弹爆炸50周年。

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1964年10月15日,罗布泊核试验场区进入“零”前24小时。

此刻,原子弹“老邱”已经静静地躺在离地面102.43米高的铁塔顶端的爆室里。

一清早,张爱萍和基地司令员张蕴钰、二机部核武器研究院院长李觉就去了爆心的铁塔,核试验委员会成员兼试验部部长张震寰则去主控站。但张爱萍仍放心不下,当天下午,张爱萍又一次来到铁塔下。29年后,老将军向彭继超讲述当年离开爆心铁塔的那一刻,依然激情满怀:

“离开铁塔后,我又回头看了看,再有一天,这个钢铁巨人就要在爆炸中消失了。我带着相机呢,想照张相做纪念。又一想,我规定的不准照相,我要带头遵守才行,就没照,连张相片也没留下……”

那个年代的总指挥,是名副其实的“总楷模”。

明天,原子弹能不能“零点”引爆?

596,创造性的“内爆法”

596,是中国第一颗原子弹工程的代号。其源于1959年6月,苏方致函中国:“在目前的条件下,只能暂缓向中国提供原子弹的样品和技术资料”。

1960年7月16日,苏方宣布从中国撤出所有在华援建的1390名专家和顾问,并将于9月1日前全部离境。8月23日,在核工业系统工作的233名苏联专家全部撤走,一些重大科研项目半途停顿,一些厂矿停工停产,而苏方原已运到满洲里对面口岸的原子弹模型,终于没有入境,让中国的科学家难识原子弹的“庐山真面目”。

对此,毛泽东说:“要下决心搞尖端技术。赫鲁晓夫不给我们尖端技术,极好!如果给了,这个账是很难还的。”

中方对此事的态度,邓小平同志在次年9月中苏两党莫斯科高级会谈中的发言讲得很清楚:“你们撤走专家,中断协定,给我们造成了困难和损失,影响了我们国家建设的整个计划和外贸计划,这些计划都要重新进行安排。中国人民准备吞下这个损失,决心用自己双手劳动来弥补这个损失,建设自己的国家……”

危难之际,那个年代中国原子能事业最优秀的科学家挺身而上:他们有领军人物钱三强,以及群星灿烂一般的团队:王淦昌、彭恒武、程开甲、郭永怀、朱光亚、邓稼先、陈能宽、吕敏、于敏、周光召、王承书、赵忠尧……他们的名字,我们后人应永远铭记。

李鹰翔告诉记者,研制原子弹是一项庞大的系统工程,涉及许多技术领域和生产部门。要从战略全局上突破重点,必须解决两大关键问题,一是尽快突破原子弹的理论设计;二是尽快生产出合格的高浓缩铀-235。

原子弹的基本结构有两种:一种是“枪法”,又称“压拢型”。它是将2-3块处于次临界状态的裂变核材料,在化学炸药爆炸产生的高压力推动下迅速合拢成为超临界状态,从而引起核爆炸。美国投在日本广岛上空代号为“小男孩”的原子弹,就是这种“枪法”铀原子弹。其结构比较简单,技术容易掌握,但缺点是爆炸效率低,使用核材料多,而且不能用钚-239。另一种为“内爆法”,又称“压紧型”。它是用炸药产生的巨大向心力,将处于次临界状态的核材料压紧变成高密度的超临界核材料,从而产生核爆炸。美国投在日本长崎上空代号为“胖子”的原子弹,就是采用“内爆法”的钚原子弹。“内爆法”原子弹,技术先进,爆炸效率高,消耗核材料少,而且铀和钚都可以用。但是,结构比较复杂,制造的技术难度较大。

我国的核武器研制人员,经过深入地分析、比较和研究,从当前我国还没有钚的国情和技术发展方向考虑,决定既不采用“枪法”铀弹,也不采用“内爆法”钚弹路线,而是创造性地采取了“内爆法”铀弹的新方案。这一技术决策,起点高,使我国第一颗原子弹的理论设计得以顺利进行。当年,美国试制的第一颗原子弹里装的是钚-239,而我国一上马就是铀-235。

1960年5月,中科院原子能研究所接受了研制合成氘化铀的任务。爱因斯坦认为,用中子轰击核原子,才能引起核爆炸。因此原子弹的点火装置,叫做“点火中子源”,它就是氘化铀小球。虽然它只有乒乓球大小,却是原子弹的关键部件之一。

钱三强亲自组织了原子弹点火中子源的研制。那年夏天的一个晚上,钱三强找到所里的一位年轻化学工程师王方定。

“研究原子弹的点火装置,需要我们支援,时间紧、担子重,所里决定调你去参加。”一见面,钱三强直截了当地向小王布置任务。

王方定禁不住一阵紧张,但他从所长那期待和信任的目光中得到了鼓舞,增强了勇气。

钱三强从保险柜里拿出一个梨形的、黑乎乎的石英瓶子,交给他:“这是我1948年回国时,我的老师约里奥·居里夫人送给我的一点放射源,成分是镭,其中含有铋-210、钚-210衰变产物。放了十几年了,一直舍不得用,现在交给你,你们好好干,快点搞出来!”

王方定异常激动地接过这个瓶子。他带领的年轻人没有辜负所长的厚望。他们在钱三强夫人何泽慧教授等老科学家的具体指点下,把生命安危置之度外,经过数百次的实验,终于研制出了点火中子源。

在原子弹总体力学的计算中,有个参数对探索原子弹的原理有着重要作用。核武器研究所理论部主任邓稼先率领他的同事们开始了艰苦的理论攻关。他们最先进的运算工具只是一台乌拉尔计算机,大量的数据主要靠手摇计算机和计算尺甚至用算盘运算。为此,他们演算的稿纸竟装了几十麻袋,堆了满满一大间仓库。由于需要三班轮换着计算、画图、分析,他们只能昼夜不停地工作。

但他们的前4次计算结果与一般概念相比,误差竟达一倍以上。这问题究竟出在哪里?

第五次计算、第六次计算……每一次计算,他们都考虑了新的可能,但误差仍如大山一样横亘在他们面前。

究竟是邓稼先他们算错了,还是苏联专家的计算出了问题?研究所里,一度两种意见都有。“老大哥”的数据,谁也不敢轻易否定。

在第九次计算结束不久,彭桓武的研究生周光召从国外回来了。他认真检查后肯定了年轻人的第九次计算,但认为仍需要有个科学的论证,才能使人信服。于是,周光召从炸药能量利用率着手,求出炸药所做的最大功,从理论上证明了用特征线法所作的计算结果的正确性,使对压紧过程的流体力学现象有了透彻的理解。数学家周毓麟等研究了有效的数学方法和计算程序,经中科院计算技术研究所104电子计算机的运算,其结果和特征线计算结果完全相符。

这一攻关,如今已成为我国原子弹事业中攻克理论难关的赫赫有名的“九次计算”的经典故事。

1962年,我国的原子弹研制工作取得了突破性进展。为确保首次核试验成功,国防科委决定组建核试验基地研究所。在钱三强的推荐、指导下,由程开甲和吕敏、陆祖荫、忻贤杰等研究起草了第一次核试验技术的总体方案,提出先用塔爆方式进行试验。研究所边组建、边攻关,在短短两年时间内,与全国、全军30多个科研单位和高等院校建立了广泛的协作关系,连续召开了一百多次专业会议,研制出一千多台测试、取样、控制用的仪器设备,取得了从无到有的开创性突破,建立了力学、光学、核测量、放射化学、核电磁脉冲等基本的测试手段,为即将进行的核试验奠定了坚实的技术基础。

“再穷,也要有一根打狗棒!”

制造原子弹需要铀和钚,铀-235在天然铀中只占0.714%,其余大多为铀-238和微量的铀-234;而钚-239是人工放射元素。与理论研究同步的,还有白手起家的我国核工业。

核工业是一个庞大的高知识、高投入的工业系统。首先要从铀矿普查探勘起步,然后开采水冶,再从铀精制氟化到铀同位素分离,再从核燃料元件制造到反应堆生产钚,以及核化工后处理等。

围绕第一颗原子弹的攻关项目,中国科学院、地质、冶金、机械、化工、电子、石油、建工、轻工、纺织、公安、交通等26个部委和20个省市自治区的900多家工厂、院校、科研单位,展开了一场规模空前的大会战。

沉睡数千年的戈壁荒原被一支支神秘的大军唤醒了。核工业“五厂三矿”中的四家大厂都在大西北:从1958年起,在贺兰山脚下的戈壁滩、在青海的金银滩、在兰州的黄河边、在包头大青山和乌拉山脚下,从全国高校、工厂和科研院所抽调而来的最优秀的大学生、技术工人和科技人员,开始建设酒泉原子能联合企业、核武器研制基地、兰州铀浓缩厂和包头核燃料元件厂。

当年酒泉原子能联合企业的建设者王宝斗,如今已逾古稀之年,他向记者讲述了当年艰苦奋斗的经历:

“戈壁滩上没有住房,我们就挖地窝子、搭帐篷,生活用水要从50里外的玉门或五华山用汽车或火车运过来,每人每天限量一脸盆,喝水、洗脸、洗脚、洗衣服,用过的脏水还舍不得倒掉,要用来和煤。”

初到戈壁滩,给王宝斗的第一印象是风忒大。后来才得知当地人有句话:“这里一年只刮一次风,一刮就刮一年。”人睡在帐篷里,一觉醒来,头上、枕头上全是沙子。起床了不是先洗脸,而是得先把枕头上、脸上的沙土拍打掉。戈壁滩的冬天,气温降到零下二十多度,人睡在帐篷里,要穿着皮大衣,戴上皮帽子,再戴上口罩。帐篷里点的小火炉,半夜就给刮灭了,早晨都是给冻醒的。有时候大风刮来,把帐篷都给掀跑了。那时,人的第一反应就是先把资料抢回来,要是刮进戈壁滩了上哪去找啊。后来,他们发明了“地窝子+帐篷”的办法,先在戈壁滩上挖个1米多深的地窝子,再在地窝子上支个帐篷,用土把帐篷压住,这才过了冬。

但三年经济困难时期的饥荒,还是像瘟疫一样向戈壁滩逼近了。原来每月粮食定量30斤的员工,减到了20斤。开始食堂一人一天供应两个馒头,后来改为一天一个馒头。戈壁滩上的羊不是吃骆驼草籽的吗?他们就到处挖骆驼草籽,试着和在玉米面、青稞面里蒸成馍或熬成粥,但没多久,人一个个都浮肿了。

到了1961年,酒泉原子能联合企业就连一人一天一个馒头也保证不了,厂长周秩曾一天接到二机部3个电话,提醒他们这支几万人的队伍“再不撤,可能就撤不出来了”。沿途已现饿殍。周秩和厂领导成员商量:要是撤了,国家的战略目标这么办?但要真饿死了人,厂长可是要坐牢的啊。反复考虑,决定想办法坚守下去。三五九旅出身的周秩和其他厂领导,立即分头去新疆、河北等地寻求支援,并组织了运粮队,终于运进了粮食、大豆和猪肉,保住了队伍和项目的建设。

中国的核工业到了“上马”还是“下马”的考验关头。1961年8月,国防工委工作会议在北戴河召开,会上出现了激烈的争论,主张下马的人甚至说“你打你的原子弹,我打我的手榴弹”。这个争论一直带到了中央政治局会议上,陈毅等几位老帅认为坚决不能停。“中国人就是把裤子当了,也要把原子弹搞出来”,陈毅的这句话,一直流传至今。

坚持上马的聂荣臻向中央军委建议,先调查研究,把核工业建设的情况搞清楚。军委指派了张爱萍和二机部部长刘杰、副部长刘西尧到建设一线实地调查。

这三位都是坚持主张发展国防尖端武器的。一个月的时间里,他们走遍了核工业的“五厂三矿”,张爱萍留下了让核工业人挺直腰杆的一句话:“再穷,也要有一根打狗棒!”

在西北地区的老专家中,至今还记得当年“科技肉”的故事。在最困难日子里,周恩来和聂荣臻得知西北地区缺粮缺油后,亲自打电话指示部队和地方调拨黄豆、鱼肉支援。聂荣臻还特意交代:这些食品“全部分配给专家和技术人员,领导和行政人员一律不分”,如果党政领导干部吃了,要追究处分,于是就有了“科技豆”、“科技肉”的故事。

“不仅是‘科技肉’”,当年核武器研究所的叶钧道告诉记者,“那时,冬天我们科技人员住在有火炉的房子里;李觉等核武器研究院领导都住在帐篷里挨冻。这些‘吃苦在前、享受在后’的共产党干部,感动着、激励着参加所有核试的科技人员。”

三刀,第一颗原子弹的铀球诞生了

经过调研,1962年9月11日,二机部反复研究,并最后经国防工业办公室主任罗瑞卿的审定,向中共中央呈报了关于争取1964年爆炸我国第一颗原子弹的报告,该报告称之为“两年规划”。

10月,在二机部就此向中央政治局常委汇报时,刘少奇提议:“各方面配合很重要,中央要搞个专门委员会,以加强这方面的领导和协调。现在就搞,不然1964年没有希望”,“看来这件事要请总理出面才行”。

于是,一个由共和国总理抓总,贺龙、李富春、李先念、聂荣臻等七位副总理和张爱萍等七位部长级领导组成的中央专委会名单上报毛泽东。11月3日,毛泽东批示:“很好,照办。要大力协同做好这件工作。”

两周后,中央专委会正式宣布成立。这是一声汇聚全党全国人民之力,突破原子能事业千难万险的集结号。

1962年12月,包头核燃料元件厂氟化铀车间投料生产;

1963年3月,完成了第一颗原子弹的理论设计方案;1963年8月,衡阳铀水冶厂一期工程完工并试生产;

是年11月29日,酒泉原子能联合企业生产出第一批合格的六氟化铀。

1964年1月14日11点5分,兰州铀浓缩厂产品容器上的阀门打开了,合格的高浓铀-235注入容器。这标志着我国成为世界上继美、苏、英三国之后,第四个能够生产铀-235的国家。

二机部将报告送进中南海,毛泽东欣然批上两个大字:“很好”!

液态的铀-235,在变成白色晶体之后,运到了祁连山脚下的酒泉原子能联合企业,它将在这里再次变成金属铀。

再次精炼的时刻,真空感应电炉门打开,一个半球状的白色金属铸件出现了。但技术人员发现:铸件上有一个小小的气泡。厂长周秩和总工程师姜圣阶通过仪器看到,这个气泡有黄豆粒大小!

这个气泡是从哪里来的?怎么才能消除气泡?国际上所有的核冶炼资料都是保密的,没有经验可以借鉴。

刘杰闻讯,派来了二机部副部长袁成隆和部总工程师张沛霖,和厂里的技术人员一起攻关。车间主任祝麟芳因疲劳过度,曾晕倒在车间里。

经过百多次试验,1964年3月底,终于找到了消除气泡的方法。

当闪着银白色光芒的金属铀半球终于铸成后,“原三刀”原公浦上场了。

原公浦来自黄浦江畔的上海汽车底盘厂。1961年,二机部派人到上海挑选技术最好的车工,最初挑选的是厂里另两名师傅,但那两人一听要去“冷得吓死人”的大西北,死也不肯去了。厂团总支书记原公浦得知后,主动报名。二机部的同志一看这27岁的小伙子已是6级车工,还是党员,立马批准了。

当时,原公浦新婚才几个月,但按照保密要求,他只能在离家前一周告诉妻子要去大西北做“保密工作”。贤淑的妻子没有半句埋怨,赶紧买来一斤半粗绒线,为他织了件咖啡色的高领毛线衣。

二机部给他的企业信箱是兰州的,这让原公浦认为酒泉原子能联合企业就在兰州。没想到,他从兰州乘火车出发还坐了二十七八个小时。进厂后,姜圣阶让他们反复练习车一个比篮球还小的钢球,却不告诉他做的究竟是什么。直到他们练习的钢球在车间里堆成了山,厂里才最后选定了他当主刀手。

原公浦告诉记者,是二机部副部长袁成隆亲自向他交的底:你车的是原子弹里的铀球,这是铀球机加工的最后一关。姜圣阶也嘱咐他:核燃料极其珍贵,是几万人花了好几年的心血换来的,比我们的生命还重要。做好了,历史不会忘记你的。

此前,原公浦也曾暗自猜测过,但在被证实的那一刻,一种庄严的使命感确确实实从心底升起。

1964年4月30日早晨上班前,原公浦破例悄声关照已经调进同一企业的妻子说,“你要照顾好孩子”。

到车间后,他按规定换上三层工作服,戴上2层乳胶手套,才随着两名助手走进了自己的28号工位,而二机部、总厂和分厂的领导都等在走廊里。在他的工位里,只有一台特种球面加工车床,这种精密车床当时全国仅有两台。日前,记者在中核集团位于大西北的一展览馆里见到了它。原公浦说,为了便于参观,现在的车床是敞开式的。而当时的车床是用铁板屏蔽起来的,上面只有一个玻璃瞭望窗,下面留出两个孔让车工手伸进去操作,可见操作难度之大。

铀球要求的精度极高,光洁度是最高标准,而精度要求达到“八分之一根头发丝”。这是因为原子弹对同步性的要求非常高,稍有偏差,就有可能影响起爆效果。铀球装上真空吸盘后,原公浦突然紧张了起来。一时进刀力度把握不准,铀球突然掉进了切屑盘里!

这是谁也没有想到的事!原公浦急忙把铀球抱了起来。所幸的是,技术人员认真检查后,确认铀球并无丝毫损坏。

是当场换人,还是明天继续干?

当晚,周秩和姜圣阶鼓励原公浦:你就是太紧张了,你的技术绝对没有问题的。

姜圣阶让原公浦妻子冲了一杯牛奶传进来。原公浦喝完牛奶后,镇定多了。他对周秩和姜圣阶说:“我请求马上回到车间,继续加工。”

球面车床再次转动。一刀一丝,一刀一丝,一刀一丝,最后关键的三刀,终于削出了一个闪耀着淡淡的金色光芒的铀球。

这是我国第一颗原子弹的铀球!

原公浦说,我捧过,感觉它比金子做的还要重。

50年后,“原三刀”三个大字,依然写在原公浦上海家中陈旧斑驳的墙面上。


作者:郑蔚
编辑:赵征南
责任编辑:朱辉

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