宋炳寰
今年6月17日,是我國(guó)第一顆氫彈空中爆炸成功50周年紀(jì)念日。這次試驗(yàn)的成功,標(biāo)志著我國(guó)核武器的發(fā)展進(jìn)入了一個(gè)嶄新的階段,它進(jìn)一步打破了超級(jí)大國(guó)的核壟斷,在世界上引起了極大的震驚。
1959年底,我奉調(diào)到國(guó)防部國(guó)防科學(xué)技術(shù)委員會(huì)二局(核武器局,簡(jiǎn)稱國(guó)防科委二局)任參謀,開始從事核武器研制、試驗(yàn)的組織管理工作,一干就是25年。我參加了首次氫彈原理試驗(yàn)和第一顆氫彈空中爆炸試驗(yàn)的一些準(zhǔn)備工作,到核試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)參加了首次氫彈原理試驗(yàn),到核武器研制基地(青海221廠)檢查了解第一顆氫彈研究、設(shè)計(jì)、加工、實(shí)驗(yàn)工作的進(jìn)展情況。下面,僅就我國(guó)突破第一顆氫彈研制與試驗(yàn)的歷程(包括氫彈原理的突破和第一顆氫彈空中爆炸成功)以及中央決策的一些經(jīng)過,做一回顧。
氫彈是利用原子彈爆炸的能量,使氫的同位素氘、氚等輕原子核產(chǎn)生自持聚變反應(yīng),瞬時(shí)釋放巨大能量的核武器,又稱熱核武器。氫彈的威力比原子彈大得多。從原子彈到氫彈是一個(gè)質(zhì)的飛躍,所有發(fā)展核武器的國(guó)家,在試驗(yàn)成功原子彈以后,都力爭(zhēng)盡快發(fā)展掌握氫彈技術(shù)。
1960年深秋,當(dāng)我國(guó)原子能工業(yè)建設(shè)和原子彈的研制工作已經(jīng)從蘇聯(lián)援助轉(zhuǎn)向全面自力更生的時(shí)候,時(shí)任二機(jī)部部長(zhǎng)的劉杰就開始考慮氫彈研制工作如何部署展開的問題。
劉杰在1957年作為中國(guó)政府代表團(tuán)成員隨聶榮臻副總理同蘇聯(lián)政府代表團(tuán)談判《國(guó)防新技術(shù)協(xié)定》(簡(jiǎn)稱《協(xié)定》)時(shí),從《協(xié)定》的文本中清楚地看出,蘇聯(lián)準(zhǔn)備提供給中國(guó)的一種氫加強(qiáng)的實(shí)彈樣品屬于原子彈,而不是氫彈。劉杰曾多次找機(jī)會(huì)向二機(jī)部的蘇聯(lián)專家組組長(zhǎng)詢問氫彈與原子彈在原理和結(jié)構(gòu)上有什么不同。專家組組長(zhǎng)未作任何透露??磥?,蘇聯(lián)在氫彈技術(shù)上對(duì)我們是嚴(yán)格保密的。劉杰認(rèn)為,氫彈肯定比原子彈更復(fù)雜,研制氫彈必須由我們自己首先在氫彈的理論上進(jìn)行探索突破,而進(jìn)行氫彈理論探索,不會(huì)在短期之內(nèi)獲得突破,這項(xiàng)工作也不能等到第一顆原子彈研制成功以后再進(jìn)行安排。
一天,劉杰同錢三強(qiáng)(二機(jī)部副部長(zhǎng)兼原子能研究所所長(zhǎng))商量此事。劉杰講了上述想法以后說:“我們部的第九研究所現(xiàn)在正在全力進(jìn)行第一顆原子彈的基本理論和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),沒有力量顧及氫彈的理論研究。為了不分散九所的精力,原子能研究所能不能組織力量在氫彈理論研究方面進(jìn)行探索,先行一步?”
錢三強(qiáng)思索了片刻回答說:“氫彈的研制工作遲早是要進(jìn)行的,早做布置好。氫彈有自己的原理,輕核反應(yīng)有它自己的規(guī)律,與輕核反應(yīng)有關(guān)的理論探索工作確實(shí)需要早做安排。我很贊成。原子能研究所還有一點(diǎn)理論物理研究力量,可以動(dòng)員投入?!?/p>
隨后,錢三強(qiáng)組織原子能研究所的黃祖洽等組成一個(gè)從事氫彈理論探索研究工作的機(jī)構(gòu),名稱叫“輕核反應(yīng)裝置理論探索組”(簡(jiǎn)稱“輕核理論組”,保密代號(hào)為“乙項(xiàng)任務(wù)”),由黃祖洽任組長(zhǎng)。他們開始尋覓有關(guān)氫彈原理的知識(shí)和收集輕核反應(yīng)截面等工作。
為了增強(qiáng)“輕核理論組”的研究力量,黃祖洽和何祚庥多次向錢三強(qiáng)建議,調(diào)本所副研究員于敏來參加研究工作。錢三強(qiáng)考慮再三,采納了這一建議,并讓于敏任“輕核理論組”副組長(zhǎng)。
從1960年第四季度到1965年初,“輕核理論組”在第四研究室數(shù)學(xué)組和承擔(dān)輕核反應(yīng)數(shù)據(jù)測(cè)量任務(wù)的輕核實(shí)驗(yàn)組的大力幫助下,經(jīng)過四年扎扎實(shí)實(shí)的探索,對(duì)氫彈有關(guān)物理過程做了相當(dāng)?shù)难芯?,?duì)氫彈的原理做了一些初步探索,對(duì)氫彈可能的整體結(jié)構(gòu)也有了一些初步設(shè)想,提出加強(qiáng)型原子彈和在液氘中實(shí)現(xiàn)非熱動(dòng)平衡情況下燃燒兩條技術(shù)途徑,并建立了相應(yīng)的模型和計(jì)算參數(shù),編制了相應(yīng)的簡(jiǎn)化計(jì)算程序。這四年頗富成效的工作,無論是對(duì)熱核反應(yīng)基本現(xiàn)象的了解、基本條件的掌握,還是對(duì)某些規(guī)律的認(rèn)識(shí)方面,都為后來的氫彈攻關(guān)工作奠定了一些必不可少的應(yīng)用基礎(chǔ),在最終突破氫彈原理的過程中起了重要作用。
正當(dāng)原子能研究所“輕核理論組”探索氫彈的可能結(jié)構(gòu)以及作用機(jī)理的時(shí)候,第九研究所理論部交出第一顆原子彈的理論設(shè)計(jì)方案后,抽調(diào)部分研究力量,從1963年9月起,也開始了氫彈原理的探索,并由副所長(zhǎng)、理論物理學(xué)家彭桓武親自指導(dǎo)。經(jīng)過一段時(shí)間的研究工作,彭桓武和理論部科學(xué)負(fù)責(zé)人先后得出結(jié)論:加強(qiáng)型原子彈結(jié)構(gòu),盡管其中伴隨著熱核反應(yīng)產(chǎn)生,但持續(xù)代數(shù)較少,不可能成為氫彈。他們提出,可就鈾與氘化鋰-6相疊加強(qiáng)耦合等技術(shù)問題展開研究。
1964年4月,二機(jī)部第九研究設(shè)計(jì)院(北京第九研究所于1964年2月25日改稱為第九研究設(shè)計(jì)院,簡(jiǎn)稱九院)理論部李德元等人對(duì)加強(qiáng)型原子彈理論模型進(jìn)行了一次專題討論。他們認(rèn)為,熱核反應(yīng)對(duì)這種類型的原子彈威力雖有提高,但提高有限;原子彈與氫彈之間不是簡(jiǎn)單的聯(lián)系,而是有質(zhì)的差別;在氫彈研制中不能機(jī)械地搬用原子彈的設(shè)計(jì)理論和方法,必須針對(duì)氫彈特點(diǎn)開展新的探索研究。隨后,理論部明確下一步科研工作的中心是如何從加強(qiáng)型原子彈向氫彈過渡,并探索提高密度與熱核反應(yīng)率、提高中子和氚的增值速度等方面的新路。經(jīng)過努力,取得了一些有用的科研成果。
1964年10月16日,我國(guó)第一顆原子彈爆炸試驗(yàn)成功。核試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)總指揮、解放軍副總參謀長(zhǎng)、國(guó)防科委副主任張愛萍,現(xiàn)場(chǎng)副總指揮、二機(jī)部副部長(zhǎng)劉西堯在10月底回到北京。
周恩來總理聽取他倆的匯報(bào)時(shí)問在場(chǎng)的二機(jī)部部長(zhǎng)劉杰什么時(shí)候研制成氫彈。
劉杰回答:氫彈理論的預(yù)先研究已經(jīng)在探索,現(xiàn)在還有許多問題吃不透。大概還得需要三五年時(shí)間。
周總理說:五年是不是太慢了?
周總理對(duì)劉杰說:你們想先搞起加強(qiáng)型彈,要由原子彈爬到氫彈,這個(gè)什么時(shí)間能夠搞成?為什么钚-239生產(chǎn)線要1967年底才建成?以上這些問題你要在下一次的中央專委會(huì)議上作出回答。
周總理指示說:我們的四大目標(biāo)是一年搞一個(gè),今年原子彈在鐵塔上爆炸成功了;明年第二個(gè)是核航彈,原子彈空中爆炸;后年第三個(gè)是原子彈上導(dǎo)彈搞兩彈結(jié)合;1967年第四個(gè)搞氫彈或加強(qiáng)彈試驗(yàn)。他還指示說:我們國(guó)家的核試驗(yàn)不要多,要少一點(diǎn),搞一次試驗(yàn)就要取得很多資料,要做到一次試驗(yàn)全面收效,將來要結(jié)合試驗(yàn)進(jìn)行軍事上的戰(zhàn)術(shù)演習(xí)。今年內(nèi)要對(duì)首次核試驗(yàn)作出結(jié)論,要寫出核試驗(yàn)工作總結(jié)報(bào)告。參加首次核試驗(yàn)的人員回到北京后,要組織一次接見。endprint
在這以后,九院理論部主任鄧稼先一方面組織人力研究原子彈的小型化,一方面迅速抽調(diào)了1/3的力量,對(duì)氫彈的二十幾項(xiàng)理論課題展開研究,以加速突破氫彈原理。
1965年1月7日下午,劉杰在二機(jī)部黨委會(huì)議上講話時(shí),傳達(dá)了不久前毛澤東主席的指示。毛主席說:如果有氫彈、導(dǎo)彈,仗可能就打不起來,和平就更有把握了。原子彈要有,搞起來也不會(huì)多,嚇嚇人,壯壯膽。毛主席又說:還有三年才搞成氫彈,太慢了。
1月23日,毛主席在聽取國(guó)家計(jì)委關(guān)于經(jīng)濟(jì)建設(shè)長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃設(shè)想的匯報(bào)時(shí)指出:敵人有的,我們要有,敵人沒有的,我們也要有,原子彈要有,氫彈也要快。管他什么國(guó),管他什么彈,原子彈、氫彈我們都要超過。
黨中央對(duì)掌握氫彈的要求如此緊迫,二機(jī)部領(lǐng)導(dǎo)的心情是很焦慮的。這促使劉杰和劉西堯、錢三強(qiáng)想到:把原子能研究所“輕核理論組”和九院理論部這兩方面研究氫彈理論的研究力量統(tǒng)一起來,形成拳頭,集智攻關(guān)。
1965年1月,黃祖洽、于敏等原子能研究所“輕核理論組”的31位科研人員攜帶著預(yù)先探索研究的所有成果和資料,調(diào)到了九院理論部,與主戰(zhàn)場(chǎng)匯合,一起攻關(guān)。黃祖洽、于敏被任命為理論部副主任。
2月3日,二機(jī)部黨委給中央專委寫的《關(guān)于加速發(fā)展核武器問題的報(bào)告》中講到氫彈的設(shè)計(jì)制造問題時(shí)說:目前我們?cè)跉鋸椀睦碚撋线€沒有解決,有待進(jìn)一步探索。根據(jù)現(xiàn)在了解,從原子彈到氫彈是一個(gè)階段性的發(fā)展,需要有個(gè)過程,這個(gè)過程美國(guó)是7年,蘇聯(lián)是6年,英國(guó)是5年,法國(guó)從1960年進(jìn)行原子彈試驗(yàn)之后,至今尚未搞成,據(jù)說要到1968年才行。氫彈一般的含意,核爆炸的TNT當(dāng)量在百萬噸以上,聚變反應(yīng)的能量要在30%以上。從比威力(單位重量的爆炸威力)和聚變比(聚變反應(yīng)的能量在整個(gè)核反應(yīng)中所占的份額)較低的氫彈到比威力和聚變比較高的氫彈也有一個(gè)發(fā)展過程。從開始試驗(yàn)氫彈裝置到開始試驗(yàn)氫導(dǎo)彈頭,美國(guó)經(jīng)過6年,蘇聯(lián)經(jīng)過8年。他們都是經(jīng)過一系列核爆炸試驗(yàn)才突破氫彈技術(shù)的。
看來影響氫核反應(yīng)的因素很多,錯(cuò)綜復(fù)雜,不僅許多已經(jīng)理解的東西需要通過試驗(yàn)去驗(yàn)證,還有許多沒有理解、沒有發(fā)現(xiàn)的東西,需要通過試驗(yàn)才能理解,才能發(fā)現(xiàn)。根據(jù)過去蘇聯(lián)專家零星談話記錄,制造氫彈至少需要3種核裝料,即鈾-235、氘化鋰-6和钚-239。目前我們只有鈾-235和氘化鋰-6,還沒有钚-239。所以從原子彈爆炸到研究制造氫彈必須解決理論技術(shù)和核燃料兩個(gè)方面的問題,我們要進(jìn)一步提高辯證唯物論的認(rèn)識(shí)能力,力爭(zhēng)時(shí)間,盡速解決這兩個(gè)方面的問題。
報(bào)告接著說:經(jīng)過將近一年,特別是最近幾個(gè)月的調(diào)查研究,初步看來,要解決氫彈設(shè)計(jì)制造的理論技術(shù)問題,必須通過各種必要的試驗(yàn)摸清各種核燃料的基本性能和各種核反應(yīng)的基本規(guī)律;必須抓住有關(guān)氫彈設(shè)計(jì)、制造的主要問題,在原理和結(jié)構(gòu)上從多方面進(jìn)行理論探索和科學(xué)實(shí)驗(yàn)。我們準(zhǔn)備再經(jīng)過一個(gè)季度到兩個(gè)季度的調(diào)查、研究,提出初步的研究、實(shí)驗(yàn)規(guī)劃,力爭(zhēng)在1968年開始進(jìn)行氫彈裝置試驗(yàn)。
2月3日和4日,周總理在中南海西花廳主持召開中央專委第十次會(huì)議,批準(zhǔn)了二機(jī)部黨委呈報(bào)的報(bào)告。中央專委要求二機(jī)部在1968年前完成三項(xiàng)主要任務(wù):1.建成钚-239生產(chǎn)線;2.建成第二個(gè)擴(kuò)散工廠和部分建成第二套原子能工業(yè)基地;3.實(shí)現(xiàn)一年試驗(yàn)一種核武器,并力爭(zhēng)于1968年進(jìn)行氫彈裝置的爆炸試驗(yàn)。
中央專委會(huì)議以后,二三月間,九院根據(jù)二機(jī)部黨委的要求,組織理論部有關(guān)方面的專家和研究人員開規(guī)劃會(huì)議,討論制定了旨在突破氫彈技術(shù)的《氫彈科研大綱》。大綱要求:氫彈研制的近期目標(biāo)主要是在已有工作的基礎(chǔ)上,通過進(jìn)一步的理論研究,突破并掌握重量輕、威力大的熱核武器的基本原理;這一目標(biāo)的標(biāo)志,是爭(zhēng)取完成重量約1噸左右、威力為100萬噸級(jí)TNT當(dāng)量的熱核彈頭的理論設(shè)計(jì)(當(dāng)時(shí)把這一目標(biāo)簡(jiǎn)稱為“1100”)?!?100”目標(biāo)的制定,反映了當(dāng)時(shí)在領(lǐng)導(dǎo)上對(duì)研制的氫彈是要裝到導(dǎo)彈上去的思想是很明確的,同時(shí),也反映了當(dāng)時(shí)領(lǐng)導(dǎo)和科學(xué)家們對(duì)氫彈的正確認(rèn)識(shí),沒有把加強(qiáng)型原子彈與氫彈相混淆。但是,當(dāng)時(shí)九院理論部已經(jīng)掌握的技術(shù)途徑,距離要達(dá)到的“1100”目標(biāo)還差很遠(yuǎn)。
為了突破氫彈原理,實(shí)現(xiàn)“1100”目標(biāo),九院理論部分兵作戰(zhàn),多路探索。鄧稼先、周光召、于敏、黃祖洽等人,帶領(lǐng)有關(guān)研究室的人員分別攻關(guān)奪隘。與他們一起工作的研究人員,大多剛出校門不久,精力旺盛,工作起來不分白天、黑夜,經(jīng)常加班加點(diǎn)到深夜,甚至是通宵達(dá)旦。大家的學(xué)術(shù)思想非常活躍,幾乎每周都要召開學(xué)術(shù)討論會(huì)和鳴放會(huì)。在會(huì)上,從彭桓武副院長(zhǎng)這樣的大科學(xué)家,到鄧稼先、周光召、黃祖洽、于敏等部主任,直到年輕的研究人員,不論資格,人人都有發(fā)言權(quán)。不論誰有了新的想法,都可以登臺(tái)各抒己見,暢所欲言。有不同的意見就展開爭(zhēng)論,一場(chǎng)爭(zhēng)論下來,常常大家都面紅耳赤,但誰說得對(duì),就聽誰的,彼此都從中得到啟發(fā)。許多好的想法,就是在你一言我一語的討論中產(chǎn)生的。通過一個(gè)個(gè)學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)和學(xué)術(shù)討論會(huì)以及鳴放會(huì),許多種突破氫彈的設(shè)想和途徑被提了出來。其中有人就提出用原子彈能量的這樣或那樣的樸素猜測(cè)。
然而,氫彈畢竟是非常復(fù)雜的系統(tǒng),諸多制約因素混雜。經(jīng)過幾個(gè)月的探索研究,許多種試圖突破它的途徑被提出來,經(jīng)過仔細(xì)的討論、計(jì)算和分析后,又一條條地被否定了。理論部的研究人員雖然從失敗中也吸取了一些有益的東西,但設(shè)計(jì)氫彈的關(guān)鍵并沒有掌握,沒有找到氫彈原理的突破口。面對(duì)著困難,大家的積極性依然高漲。
到了1965年7月,經(jīng)過半年的努力,雖然在氫彈探索的道路上有所前進(jìn),但計(jì)算結(jié)果表明,兩條突破氫彈可能的技術(shù)途徑都有各自的困難。其中的一條途徑是加強(qiáng)型模型,已弄清楚了這種模型的威力與重量的關(guān)系,要想威力上去,重量就得上去;在總威力中,聚變威力所占的份額不能隨著威力的增加而增加;這種核彈中所加的熱核材料,固然能起到加強(qiáng)原子彈的威力的作用,但由于熱核材料燃燒得不充分,這種加強(qiáng)作用又是有限的;對(duì)于好材料的作用也進(jìn)行了探索。結(jié)論是:這條途徑與“1100”目標(biāo)相差甚遠(yuǎn)。探索突破氫彈的技術(shù)途徑一時(shí)受阻。endprint
此時(shí),劉杰的思路回到了向中央專委呈送的《關(guān)于加速發(fā)展核武器問題的報(bào)告》上,即力爭(zhēng)在1968年開始進(jìn)行氫彈裝置的試驗(yàn),然后再盡快地解決上導(dǎo)彈的氫彈。劉杰在一次部黨委會(huì)上說:“搞氫彈,先采取一切辦法,加大個(gè)頭,多加材料,暴露輕核反應(yīng)的規(guī)律”,“美國(guó)經(jīng)過6次核爆炸試驗(yàn)才突破氫彈技術(shù)。我們不一定試驗(yàn)這么多次,但總得要試幾次。能夠先達(dá)到聚變比占到15%也是很可貴的。由低到高嘛!”中央專委2月初批準(zhǔn)二機(jī)部黨委呈報(bào)的《關(guān)于加速發(fā)展核武器問題的報(bào)告》以后,九院理論部的科學(xué)家們提出來搞“1100”,即搞設(shè)計(jì)先進(jìn)的上導(dǎo)彈頭的氫彈,劉杰是贊成的。但劉杰認(rèn)為:眼下高的一時(shí)爭(zhēng)取不到時(shí),就要準(zhǔn)備低的,并繼續(xù)在理論和試驗(yàn)結(jié)合中去探索高的。
7月初,劉西堯又與九院副院長(zhǎng)彭桓武、朱光亞一起指導(dǎo)理論部開了一個(gè)規(guī)劃修訂會(huì),對(duì)二三月間制定的《氫彈科研大綱》作了修改。修改后的大綱提出:要達(dá)到“1100”這一目標(biāo)應(yīng)分兩步走。第一步,在繼續(xù)探索氫彈原理的同時(shí),先做幾次大威力加強(qiáng)型核彈試驗(yàn),即重量可以放寬,先設(shè)計(jì)轟-6飛機(jī)能攜帶的威力在100萬噸左右TNT當(dāng)量的核炸彈。通過這幾次試驗(yàn),也可能發(fā)現(xiàn)一些還沒有認(rèn)識(shí)的東西。從哲學(xué)上講,在實(shí)踐與認(rèn)識(shí)的關(guān)系中,實(shí)踐是第一性的,量變會(huì)引起質(zhì)變。第二步再設(shè)計(jì)“1100”即能裝到導(dǎo)彈頭的氫彈。
1965年8月9日上午、10日下午,周總理在人民大會(huì)堂河北廳主持召開中央專委第十三次會(huì)議,討論并同意了上述第一步和第二步的具體安排。會(huì)后,二機(jī)部的領(lǐng)導(dǎo)要求九院理論部盡快交出一個(gè)威力盡可能接近100萬噸TNT當(dāng)量、轟-6投彈飛機(jī)能夠攜帶的核裝置的理論設(shè)計(jì)方案。理論部主任會(huì)議決定,理論部的大部分人力在北京利用中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所研制的119計(jì)算機(jī)(運(yùn)算速度為每秒5萬次)繼續(xù)探索突破氫彈的途徑;由于敏率領(lǐng)13研究室的一部分研究人員到上海華東計(jì)算技術(shù)研究所,利用該所的J501計(jì)算機(jī)(運(yùn)算速度為每秒5萬次),完成加強(qiáng)型核裝置——三相氫航彈優(yōu)化設(shè)計(jì)的任務(wù)。
于敏帶領(lǐng)的小組到上海安頓好以后,馬上開始了三相氫航彈的優(yōu)化設(shè)計(jì),進(jìn)行了大量的數(shù)值模擬計(jì)算。在強(qiáng)烈的使命感鼓舞下,大家熱情高漲,日夜加班,很快就算出了一批模型。從結(jié)果看,離要求并不太遠(yuǎn),只要加入少量的貴重材料,威力就可以提高到100萬噸TNT當(dāng)量。但是,這批模型的聚變份額都很低,這表明其中的熱核材料并沒有充分燃燒。
于敏經(jīng)常深入計(jì)算機(jī)機(jī)房,聚精會(huì)神地仔細(xì)分析計(jì)算結(jié)果,一看就是幾個(gè)小時(shí)。為了找出優(yōu)化設(shè)計(jì)中的問題,于敏從計(jì)算的多個(gè)模型中選了三個(gè)用不同核材料設(shè)計(jì)的模型,進(jìn)行了深入細(xì)致的系統(tǒng)分析,看出設(shè)計(jì)氫彈的途徑不外乎有兩條:一是高溫度道路,一是高密度道路。高溫度道路已經(jīng)探索過,知道其中的困難所在。從分析加強(qiáng)型原子彈模型看出,這種模型中氚-中子之所以達(dá)不到多次循環(huán),是因?yàn)闊岷瞬牧蠜]有被極大地壓縮,沒有達(dá)到極高的密度。大幅度提高熱核材料的密度是一個(gè)關(guān)鍵,而熱核材料之所以達(dá)不到極高的壓縮密度,是因?yàn)檫@種加強(qiáng)型核裝置模型的壓縮靠的是炸藥的能量,而炸藥可利用的能量是有限的,要使熱核材料達(dá)到極高的壓縮密度,單靠提高炸藥能量利用率的辦法是絕對(duì)辦不到的。
于敏緊緊抓住問題的關(guān)鍵,認(rèn)為要達(dá)到極高的壓縮度,只有利用原子能才有可能。經(jīng)過進(jìn)一步深入分析,于敏認(rèn)為:在加強(qiáng)彈中,原子彈爆炸后出現(xiàn)許多物理因素,有的起好作用,有的起破壞作用。限于彈體的構(gòu)形,它們不可能很好地配合。
于敏又苦苦思索,估算了幾天幾夜。他首先分析了原子彈爆炸所釋放的各種能量形式,比較了它們的特性與在總能量中所占的比例,明確了一種比較容易控制、駕馭的能量形式。然后,他想出了一個(gè)減少這種能量損失,提高其利用率的精巧結(jié)構(gòu),估計(jì)了有多少能量可以被利用,又有多少可以用來壓縮熱核材料氘化鋰-6,如何有效地利用這些能量,氘化鋰-6能壓縮到什么程度,如何使它點(diǎn)火和自持(自行維持下去)燃燒等等。
10月29日,于敏和13研究室副主任蔡少輝談到應(yīng)如何創(chuàng)造條件讓熱核材料充分燃燒時(shí),直截了當(dāng)?shù)刂赋?,加?qiáng)型核裝置的構(gòu)形不利于熱核材料的壓縮和燃燒。他建議:“可以先計(jì)算兩個(gè)模型看看。其中的一個(gè)會(huì)比較理想……另一個(gè)則比較接近實(shí)際……”那天晚上回到住處的辦公室后,蔡少輝立即向研究室主任孫和生講了于敏的想法。孫和生聽后表示支持,并安排計(jì)算。
11月1日晚,第一個(gè)模型最后的計(jì)算結(jié)果如于敏事前所料。在場(chǎng)的人都很興奮。接著,于敏同大家一起商量,臨時(shí)又加算了一個(gè)材料比例不同的模型。結(jié)果也不壞。11月3日,計(jì)算了另一個(gè)模型,也取得了完美的結(jié)果。至此,兩類共三個(gè)模型的計(jì)算結(jié)果表明,只要能駕馭原子彈能量,我們就可以設(shè)計(jì)出百萬噸級(jí)的氫彈來。
于敏向大家介紹了“氫彈原理設(shè)想”新模型的設(shè)計(jì)思想。他說:“過去大家都很重視對(duì)原子彈的壓縮,現(xiàn)在看來,熱核材料的壓縮更重要。”“要實(shí)現(xiàn)這么大的壓縮度,靠炸藥不行,要靠原子能!”
經(jīng)過多年的苦苦探索,使熱核材料充分燃燒的關(guān)鍵因素和創(chuàng)造這些因素的技術(shù)途徑終于被找到了。
于敏等回到北京后,向理論部的研究人員和上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)做了多次學(xué)術(shù)報(bào)告,詳細(xì)匯報(bào)了在上海的工作進(jìn)展和氫彈新原理設(shè)想方案。吳翔也作了氫彈引爆方案的論證報(bào)告。鄧稼先組織理論部具有各方面專長(zhǎng)的專家和研究人員對(duì)這個(gè)設(shè)想方案進(jìn)行了反復(fù)的討論和推敲,分析技術(shù)難點(diǎn),尋求解決途徑。大家補(bǔ)充了一些非常好的重要改進(jìn)意見,不但提高了原子能的利用率,而且克服了爆轟過程中出現(xiàn)的一些不利因素,使氫彈原理理論設(shè)想方案更臻于完善。當(dāng)時(shí),大家估計(jì)這就是突破氫彈的技術(shù)途徑。
12月9日至10日,吳際霖主持召開了九院1966—1967年核武器科學(xué)研究與生產(chǎn)兩年規(guī)劃討論會(huì)。于敏向與會(huì)者詳細(xì)介紹了利用原子彈作為“扳機(jī)”(“初級(jí)”)來引爆“被扳機(jī)”(“次級(jí)”)的兩級(jí)氫彈原理理論設(shè)想方案,以及實(shí)現(xiàn)該方案所必須解決的關(guān)鍵技術(shù)問題與結(jié)構(gòu)問題,初步提出了對(duì)爆轟實(shí)驗(yàn)、加工制造、核測(cè)試診斷等方面的要求。會(huì)上,大部分同志都認(rèn)為于敏報(bào)告的方案從基本物理規(guī)律上判斷是合理的、可行的,前景樂觀,比加強(qiáng)型三相氫航彈的方案優(yōu)越得多,應(yīng)該作為首選方案。endprint
會(huì)議決定,按照新的理論設(shè)想方案組織理論、實(shí)驗(yàn)、設(shè)計(jì)、試制等方面的力量,加速準(zhǔn)備試驗(yàn)工作,要求盡快確定兩級(jí)氫彈的理論設(shè)計(jì)方案,力爭(zhēng)在1966年底前后用鐵塔爆炸方式進(jìn)行一次減威力的兩級(jí)氫彈原理試驗(yàn)。在不影響這次核試驗(yàn)?zāi)康牡那疤嵯?,設(shè)計(jì)中要盡可能采用已有的部件和已成熟的技術(shù)。會(huì)議還對(duì)繼續(xù)進(jìn)行加強(qiáng)型三相氫航彈的研究試驗(yàn)工作做了安排,并安排了九院1966—1967年核武器科研、生產(chǎn)兩年規(guī)劃。
12月29日、30日、31日,周總理在國(guó)務(wù)院會(huì)議廳主持召開中央專委第十四次會(huì)議。
周總理很關(guān)心已突破的氫彈原理的新設(shè)想。他還問劉杰:準(zhǔn)備好“扳機(jī)”試驗(yàn)需要多長(zhǎng)時(shí)間?明年能成功嗎?劉杰答:明年年底可以試驗(yàn)“扳機(jī)”。外國(guó)經(jīng)常爆炸2萬噸TNT當(dāng)量的核試驗(yàn),很多試驗(yàn)是為了解決和改進(jìn)“扳機(jī)”。
會(huì)議原則批準(zhǔn)了1966—1967年核武器研制兩年規(guī)劃和1966—1967年導(dǎo)彈的研制計(jì)劃。
要使氫彈原理理論設(shè)想方案從理論變成現(xiàn)實(shí),就必須通過核試驗(yàn)的實(shí)踐來檢驗(yàn)原理是否正確,技術(shù)上是否現(xiàn)實(shí)可能。要進(jìn)行氫彈原理核試驗(yàn),首先需要九院理論部盡快把包含有“扳機(jī)”和“被扳機(jī)”的氫彈原理試驗(yàn)裝置的物理設(shè)計(jì)方案確定下來。經(jīng)過三個(gè)多月的不懈努力,進(jìn)行了上百次爆轟模擬實(shí)驗(yàn)和反復(fù)研究分析,在大家的相互啟發(fā)下,最后解決了“扳機(jī)”系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)方案,并經(jīng)過爆轟模擬實(shí)驗(yàn)的滿意結(jié)果,修改了原來的理論模型,最終誕生了代號(hào)為629的氫彈原理試驗(yàn)裝置的“扳機(jī)”理論設(shè)計(jì)模型。
含有熱核材料的加強(qiáng)型原子彈核試驗(yàn)于1966年5月9日16時(shí)(北京時(shí)間)爆炸成功。結(jié)果表明,試驗(yàn)裝置的反應(yīng)過程與理論預(yù)計(jì)基本相符,氘和氚的熱核聚變已經(jīng)點(diǎn)燃,實(shí)現(xiàn)了一定程度的裂變-聚變-裂變反應(yīng)。這次核試驗(yàn)給氫彈理論研究提供了實(shí)測(cè)數(shù)據(jù),加深了對(duì)熱核聚變規(guī)律的認(rèn)識(shí)。
到了6月上旬,在經(jīng)過大量的理論計(jì)算和爆轟模擬實(shí)驗(yàn)以后,629裝置“扳機(jī)”的理論設(shè)計(jì)方案初步確定。經(jīng)過認(rèn)真準(zhǔn)備,8月19日和9月8日,九院先后進(jìn)行了兩次1∶1尺寸的局部爆轟實(shí)驗(yàn),并于11月12日晚成功地進(jìn)行了一次1∶1尺寸的整體爆轟出中子實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果非常理想。至此,氫導(dǎo)彈頭“扳機(jī)”試驗(yàn)的方案最后被肯定。
九院理論部的研究人員,在配合爆轟模擬實(shí)驗(yàn)確定629裝置“扳機(jī)”理論設(shè)計(jì)方案的同時(shí),還進(jìn)行了629裝置“被扳機(jī)”的理論研究計(jì)算工作。為了清楚計(jì)算從原子彈“扳機(jī)”爆炸傳送能量給“被扳機(jī)”這一重要過程,九院理論部的數(shù)學(xué)工作者,根據(jù)當(dāng)時(shí)的計(jì)算條件,發(fā)展了計(jì)算方法,在二維計(jì)算程序的編制中做了很出色的工作。物理與力學(xué)工作者研究了熱核聚變反應(yīng)過程中各階段的物理圖像和發(fā)展規(guī)律,論證了“扳機(jī)”爆炸對(duì)“被扳機(jī)”的作用和影響,研究了部件的配置與能量釋放的關(guān)系。經(jīng)過幾個(gè)月的不懈努力,到11月,從理論上解決了這個(gè)問題,確定了629裝置“被扳機(jī)”的理論方案。
九院研究人員宋家樹等負(fù)責(zé)研究“被扳機(jī)”的熱核材料部件。當(dāng)時(shí),他們對(duì)于采用什么工藝、需要什么條件一無所知,一切都得從頭摸起。他們決定用最短的時(shí)間進(jìn)行多路探索。經(jīng)過對(duì)幾種工藝大量的試驗(yàn)比較,宋家樹等人在不到一年的時(shí)間里攻克了粉末成型、機(jī)械加工、防潮涂層三個(gè)難關(guān),拿出了合格的熱核材料部件,用于1966年5月9日含有熱核材料的加強(qiáng)型原子彈空爆核試驗(yàn),獲得成功。接著,宋家樹等人再接再厲,又于12月中旬為629-1核裝置“被扳機(jī)”加工出了合格的熱核材料部件。
1966年4月3日至11日,國(guó)防科委在核試驗(yàn)基地召開會(huì)議,請(qǐng)二機(jī)部九院、工程兵設(shè)計(jì)院、核試驗(yàn)基地研究所等單位的技術(shù)專家和工程技術(shù)人員研究了“扳機(jī)”核試驗(yàn)的方案。會(huì)議討論了這次核試驗(yàn)的鐵塔工程及其他場(chǎng)地工程的技術(shù)要求,其中,鐵塔頂部安放氫彈裝置的工作間及休息室設(shè)計(jì)成圓柱形結(jié)構(gòu),以利于測(cè)量工作的需要(1964年第一顆原子彈塔爆試驗(yàn)時(shí)的塔頂工作間為方柱形結(jié)構(gòu)),并商定由工程兵設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)上述各項(xiàng)工程的設(shè)計(jì)。會(huì)議還研究了這次核試驗(yàn)的測(cè)量要求及新增測(cè)量項(xiàng)目和總體測(cè)量方案。
4月間,張?zhí)N鈺(核試驗(yàn)基地司令員)、胡若嘏(國(guó)防科委二局局長(zhǎng))與有關(guān)工程技術(shù)人員還到核試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)勘選了鐵塔的位置。
6月14日,周總理在中南海西花廳主持召開部分中央專委委員參加的中央專委小會(huì)。會(huì)議批準(zhǔn)了所選的鐵塔位置,同時(shí)要求國(guó)防科委和核試驗(yàn)基地積極采取減少放射性物質(zhì)沉降和加強(qiáng)防護(hù)的措施,確保這次核試驗(yàn)的安全。為了減輕放射性污染,劉杰在會(huì)上發(fā)言時(shí)建議,對(duì)鐵塔塔基周圍半徑數(shù)百米內(nèi)的地面用水泥做加固處理,以減少地面松土卷入煙云中。中央專委會(huì)議同意劉杰的建議并請(qǐng)國(guó)防科委和核試驗(yàn)基地研究考慮。
參加這次“扳機(jī)”核試驗(yàn)的軍內(nèi)外單位共28個(gè),技術(shù)和保障人員6408人。從6月份起就陸續(xù)展開了試驗(yàn)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。中央專委第十六次會(huì)議原則同意國(guó)防科委的試驗(yàn)方案和工作安排后,核試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的工程準(zhǔn)備、測(cè)量技術(shù)準(zhǔn)備、安全防護(hù)、效應(yīng)試驗(yàn)、試驗(yàn)指揮與勤務(wù)保障等各項(xiàng)工作從10月開始全面展開。
聶榮臻元帥于10月31日來到核試驗(yàn)基地,檢查了這次氫彈原理試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)工作的準(zhǔn)備情況。
經(jīng)過221廠廣大職工群眾緊張不懈的努力,正式試驗(yàn)用的氫彈裝置在12月18日全部加工完畢。經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)干部、專家和工人三結(jié)合檢查,質(zhì)量良好,19日夜裝箱完畢,待命啟運(yùn)。21日15時(shí)20分空運(yùn)到核試驗(yàn)場(chǎng)區(qū)。25日完成了氫彈裝置的總裝配。
第五次核試驗(yàn)的各項(xiàng)準(zhǔn)備工作25日已全部完成。只等出現(xiàn)適合試驗(yàn)要求的好天氣,確定了零時(shí),即進(jìn)行正式試驗(yàn)。根據(jù)氣象預(yù)報(bào),28日可能是適合試驗(yàn)要求的好天氣。26日3時(shí),核試驗(yàn)黨委向國(guó)防科委并周總理、中央專委請(qǐng)示,擬先按28日正式進(jìn)行核試驗(yàn)來安排各項(xiàng)工作,待氣象情況查明后,再請(qǐng)示批準(zhǔn)零時(shí)。周總理批準(zhǔn)了這一請(qǐng)示。endprint
26日下午,正式試驗(yàn)用的氫彈裝置吊裝到102米高的鐵塔塔頂工作間。28日11時(shí)許,聶榮臻元帥等來到核試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)指揮部。12時(shí),在聶帥親自主持下,氫彈裝置按時(shí)爆炸。
聶帥看到了翻滾著的蘑菇狀煙云向上升起的時(shí)候,他與在場(chǎng)的科學(xué)家、基地領(lǐng)導(dǎo)和指揮部工作人員握手,表示熱烈祝賀。
核爆炸后,根據(jù)爆后偵察分隊(duì)的宏觀觀察報(bào)告,鐵塔全部被熔化,地面無明顯彈坑,僅殘留少量變了形的鋼管。塔架周圍地面被燒成褐色。距爆心200米內(nèi)的建筑物全部被吹光。另外,測(cè)試隊(duì)很快向指揮部報(bào)告了速報(bào)數(shù)據(jù)。聶帥、張震寰、張?zhí)N鈺、李覺及九院的領(lǐng)導(dǎo)與專家和程開甲及核試驗(yàn)基地研究所的專家,一起聽取了上述宏觀觀察和速報(bào)數(shù)據(jù)的匯報(bào)。于敏一聽到兩個(gè)關(guān)鍵的速報(bào)數(shù)據(jù),便脫口而出:“與理論預(yù)估的結(jié)果完全一樣!”此時(shí),于敏已經(jīng)可以斷定,我們掌握的氫彈原理是正確的,設(shè)計(jì)方案是可行的,氫彈研制中的關(guān)鍵科學(xué)技術(shù)已獲解決。
氫彈原理試驗(yàn)成功證明:采用“扳機(jī)”引爆“被扳機(jī)”這一氫彈的原理、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)是成功的,這條路走通了,走對(duì)了。它標(biāo)志著實(shí)現(xiàn)了氫彈技術(shù)的突破。
下一步就是按照既定計(jì)劃立即按兩級(jí)氫彈原理設(shè)計(jì)TNT當(dāng)量為百萬噸級(jí)的氫彈(代號(hào)639),進(jìn)行空爆核試驗(yàn)。
聶帥指示,初步確定在1967年10月1日前進(jìn)行氫彈空爆試驗(yàn),各有關(guān)方面都要按此設(shè)想安排各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。
氫彈原理試驗(yàn)的成功,使九院理論部有了設(shè)計(jì)氫彈的自由,這極大地鼓舞了理論部的廣大科研人員,他們滿懷喜悅的心情和必勝的信念,積極地投入了639氫彈的研制任務(wù)。639氫彈的“扳機(jī)”采用629的“扳機(jī)”,639氫彈的“被扳機(jī)”是在629“被扳機(jī)”的基礎(chǔ)上重新修改設(shè)計(jì)的。當(dāng)時(shí),“文化大革命”的“一月風(fēng)暴”席卷全國(guó),二機(jī)部許多工廠和研究機(jī)構(gòu)也先后發(fā)生了奪權(quán)、武斗,乃至出現(xiàn)了停產(chǎn)等嚴(yán)重問題。九院理論部的“造反派”也進(jìn)行了奪權(quán),他們奪了“文化大革命”的領(lǐng)導(dǎo)權(quán)和對(duì)理論部的科研業(yè)務(wù)工作的監(jiān)督權(quán)。一時(shí)間,正常的科研工作受到了干擾。不過,理論部的大多數(shù)研究人員和職工以大局為重,積極支持領(lǐng)導(dǎo)工作,繼續(xù)默默地開展著639氫彈的理論設(shè)計(jì)工作及二維計(jì)算方法的研究,并取得了重要的進(jìn)展。
1967年初,有媒體報(bào)道,法國(guó)將在這一年7月進(jìn)行氫彈爆炸試驗(yàn)。2月3日,國(guó)防科委二局胡若嘏局長(zhǎng)到九院理論部了解639氫彈理論設(shè)計(jì)工作進(jìn)展情況和調(diào)整修改核武器研制規(guī)劃的安排情況時(shí),理論部有幾位科研人員向胡若嘏、朱光亞反映了一些意見,主要是:今年只安排一次核試驗(yàn),而且在時(shí)間上還這么靠后,這是不應(yīng)該的;你們領(lǐng)導(dǎo)層把困難看得太多了,把消極面看得太重了,這可能使我國(guó)空爆氫彈的研制工作落到法國(guó)后邊,大家意見很大;空爆氫彈的理論設(shè)計(jì)方案在春節(jié)前即可定案,請(qǐng)國(guó)防科委考慮639氫彈空爆試驗(yàn)?zāi)芊窀脑?月1日前炸響,我們一定要趕在法國(guó)之前,請(qǐng)你們把這一意見盡快向聶帥匯報(bào)反映;有困難也得干,要把計(jì)劃安排交給群眾充分討論,要相信群眾,依靠群眾,尊重群眾的首創(chuàng)精神。理論部副主任周毓麟還希望九院在召開科研生產(chǎn)規(guī)劃會(huì)議時(shí),把三線建設(shè)中電子計(jì)算機(jī)計(jì)算中心的建設(shè)問題一起討論,要盡快解決好這個(gè)問題。
散會(huì)后,胡若嘏與朱光亞作了商議,他倆對(duì)幾位同志反映的意見很重視。胡若嘏表示將向國(guó)防科委領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào),并擬與空軍和核試驗(yàn)基地的領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)部門商量提前到上半年進(jìn)行核試驗(yàn)的可能性。胡若嘏還向朱光亞建議,請(qǐng)九院和221廠也專門研究一下提前進(jìn)行核試驗(yàn)的問題。朱光亞表示將向李覺副部長(zhǎng)及九院的其他幾位領(lǐng)導(dǎo)作匯報(bào),并考慮召開專門會(huì)議研究安排一下,看能提前到何時(shí)進(jìn)行核試驗(yàn)。
國(guó)防科委在與李覺和空軍的領(lǐng)導(dǎo)對(duì)這次核試驗(yàn)做了仔細(xì)研究后,于2月20日向周總理、聶帥、葉帥及黨中央、中央軍委寫出報(bào)告,匯報(bào)了九院理論部科研人員的意見,即我國(guó)第一顆氫彈空爆試驗(yàn),不能響在法國(guó)后邊,應(yīng)力爭(zhēng)在今年7月1日前炸響;匯報(bào)了經(jīng)與各有關(guān)方面研究后對(duì)這次氫彈空爆試驗(yàn)準(zhǔn)備工作的安排情況,各單位都認(rèn)為可以提前,并建議批準(zhǔn)力爭(zhēng)在7月1日前進(jìn)行這次核試驗(yàn),以動(dòng)員各方加速各項(xiàng)準(zhǔn)備工作。當(dāng)晚,周總理、聶帥在京西賓館聽取了國(guó)防科委、二機(jī)部等單位的匯報(bào)后,批準(zhǔn)了國(guó)防科委的這一安排。endprint