一瓶原子弹“能量之源”的出炉_风闻

来源：中国科学报

文 ｜ 《中国科学报》 见习记者 赵宇彤

1964年10月16日，随着一声巨响，我国第一颗原子弹爆炸成功。我国成为世界上第五个拥有核武器的国家。

原子弹爆炸需要一种特殊燃料——高浓缩铀，这种物质在精密的控制下能引发一连串快速剧烈的裂变反应，为原子弹提供至关重要的“能量之源”。

然而，高浓缩铀的生产过程复杂，技术难度较大，翻越这座高山，是中国科研人员的共同目标。

我国第一瓶高浓缩铀。中核兰铀供图

寻找特殊“铀料”

天然铀是自然界中具有天然放射性的稀有元素，包含铀238、铀235和铀234三种同位素。其中，铀235作为自然界唯一能发生核裂变链式反应的易裂变核材料，是原子弹的重要原料。

但是，天然铀矿石中的铀235含量极低，只有0.711%，必须经过同位素分离，将其浓缩到90%以上，才能达到原子弹装料的要求。

在铀浓缩之前，还有两道重要的生产工序，分别是铀矿采冶、铀纯化与转化。铀矿石通过破碎、磨矿、浸出、固液分离、离子交换或溶剂萃取，得到铀化学浓缩物，即色彩鲜艳的“黄饼”；将其进一步提纯制备出二氧化铀，再经过铀转化工艺得到气态的六氟化铀，最终通过同位素分离得到富集铀235，即核武器级的高浓缩铀。

看似简单的几道工序，却需要将几千台机器串联起来，逐渐将铀235浓度提升至90%以上。但怎样让设备逐级启动、怎样装料，都面临着不少难题。

当时生产六氟化铀的工厂是苏联援建项目，所需原料也由苏方提供，但苏方突然撕毁合同，拒绝供应六氟化铀。

一边是核武器发展的迫切需求，一边是原子弹研制“无米下锅”的危机，进退两难间，核物理学家、工程物理学家王承书（后当选为中国科学院院士）果断挑起了重担。

1961年3月，面对严峻的国际形势，她毫不犹豫地接受了时任二机部副部长钱三强的邀请，负责高浓缩铀的研制。

伴随着一句掷地有声的“我愿意”，王承书带领理论计算人员，根据铀同位素分离的级联理论，使用当时国内启用不久的电子计算机，反复计算大量的工厂级联参数，并坚持用手摇计算机进行验证，攻克了净化级联计算、级联的定态和动态计算等技术难题。

王承书。图片来源：中核集团

王承书与科研人员在实验室。图片来源：中核集团

“抢”出了宝贵的113天

1962年9月11日，二机部党组呈报了《关于自力更生建设原子能工业情况的报告》，明确提出“争取在1964年或1965年实现第一颗原子弹爆炸试验的奋斗目标”，即“两年规划”，并要求我国第一座铀浓缩厂——位于甘肃省兰州市的五〇四厂在1964年4月具备拿出合格产品的条件。这无疑是核工业人向全国人民立下的“军令状”。

王承书肩上的担子更重了。如果按照苏联专家制定的启动方案，扩散机组分9批启动、第7批后才能出产品的话，至少要到1964年4月才能拿到高浓缩铀。

对此，王承书重新研究扩散机组的启动方案，带领科研人员多次深入工厂，仔细比较理论计算和实际运行的参数，反复验证，最终确定了机组分9批启动、第5批出产品的方案。

“1963年12月23日，第5批机组启动成功，五〇四厂具备了投产提取产品的条件。”原五〇四厂办主任刘晓波说。1964年1月14日，到了投产时间，刘晓波收到了一张特别的“工作许可证”，上面写着“命令刘晓波同志为操作员，命令黄性章同志为监督员”。

“对现场仔细检查后，我就开始连接主产品装置的线路，一个个打开应开的阀门、关闭应关的阀门，挂好警示牌，待工艺回路充气完毕、调整好控制压力后，中央控制室下达了正式提取产品的命令。”刘晓波说，“听到命令后，我打开产品容器上的进口阀门，高浓缩铀气体缓缓流入产品容器，逐渐被冷凝，当时正好是上午11点一刻。过了一会儿，产品分析报告出来了，产品质量完全合格。”

在场的所有人都松了一口气，我国第一瓶高浓缩铀正式提取成功。五〇四厂提前113天完成任务，为我国第一颗原子弹成功爆炸提供了最根本的燃料保证。

“大干八九十”

立下“军令状”后，快速行动的不只五〇四厂，还有坐落于戈壁深处的四〇四厂。

“两年规划”提出后，1963年，为确保生产线按期投产，四〇四厂掀起了“大干八九十”的热潮。

原四〇四一分厂厂长、全国五一劳动奖章获得者王宝斗回忆说，“大干八九十”包括三项任务。“首先要对已经安装完的设备进行大检查，要从头到尾来一遍，丝毫不能马虎。”

此外，小分队要逐个检查所有设备的实际状态和测漏点的测试情况，组织人力检查并弥补漏洞。

“第三项任务是最具挑战性的，就是电解制氟。”王宝斗告诉记者，当年他所在的小分队就负责这项任务。“生产六氟化铀必须要有氟气，这个氟气从哪儿来？不能从外面拉，必须自己生产。”

可当时生产氟气的设备是苏联设计的，很多部件不齐全，包括最核心的电解槽。电解槽是制氟的核心，必须和隔膜棒实现软连接，才能确保阴阳极之间有效隔离，确保电解过程的安全和高效。

“有很多要注意的地方，比如得压实氟化钙粉，才能保障电解质的导电性和电解效率。”王宝斗说。但压实氟化钙粉必须要有压力机，于是小分队的所有人吃在厂里、睡在厂里，不分昼夜，终于在15天内成功造出压力机，攻克电解制氟的难题。

经过“大干八九十”的攻坚克难，四〇四厂不仅建成了六氟化铀生产线，也突破了铀金属制取、铸造、加工等一系列技术难题。

1964年1月14日，五〇四厂提取出第一瓶高浓缩铀后，四〇四厂“抢”过了接力棒，1964年5月1日，原子弹核心部件在四〇四厂诞生。1964年10月16日，一朵巨大的蘑菇云在罗布泊升起。

从铀矿石到高浓缩铀，再到精密的铀球，一系列复杂精密的转化，凝聚着核工业人的心血和智慧。

“事业高于一切，责任重于一切，严细融入一切，进取成就一切。”现已84岁的刘晓波感慨道，“只要我们拧成一股绳，团结起来，前方就没有克服不了的困难。”