一瓶原子彈“能量之源”的出爐_風聞

來源：中國科學報

文 ｜ 《中國科學報》 見習記者 趙宇彤

1964年10月16日，隨着一聲巨響，我國第一顆原子彈爆炸成功。我國成為世界上第五個擁有核武器的國家。

原子彈爆炸需要一種特殊燃料——高濃縮鈾，這種物質在精密的控制下能引發一連串快速劇烈的裂變反應，為原子彈提供至關重要的“能量之源”。

然而，高濃縮鈾的生產過程複雜，技術難度較大，翻越這座高山，是中國科研人員的共同目標。

我國第一瓶高濃縮鈾。中核蘭鈾供圖

尋找特殊“鈾料”

天然鈾是自然界中具有天然放射性的稀有元素，包含鈾238、鈾235和鈾234三種同位素。其中，鈾235作為自然界唯一能發生核裂變鏈式反應的易裂變核材料，是原子彈的重要原料。

但是，天然鈾礦石中的鈾235含量極低，只有0.711%，必須經過同位素分離，將其濃縮到90%以上，才能達到原子彈裝料的要求。

在鈾濃縮之前，還有兩道重要的生產工序，分別是鈾礦採冶、鈾純化與轉化。鈾礦石通過破碎、磨礦、浸出、固液分離、離子交換或溶劑萃取，得到鈾化學濃縮物，即色彩鮮豔的“黃餅”；將其進一步提純製備出二氧化鈾，再經過鈾轉化工藝得到氣態的六氟化鈾，最終通過同位素分離得到富集鈾235，即核武器級的高濃縮鈾。

看似簡單的幾道工序，卻需要將幾千台機器串聯起來，逐漸將鈾235濃度提升至90%以上。但怎樣讓設備逐級啓動、怎樣裝料，都面臨着不少難題。

當時生產六氟化鈾的工廠是蘇聯援建項目，所需原料也由蘇方提供，但蘇方突然撕毀合同，拒絕供應六氟化鈾。

一邊是核武器發展的迫切需求，一邊是原子彈研製“無米下鍋”的危機，進退兩難間，核物理學家、工程物理學家王承書（後當選為中國科學院院士）果斷挑起了重擔。

1961年3月，面對嚴峻的國際形勢，她毫不猶豫地接受了時任二機部副部長錢三強的邀請，負責高濃縮鈾的研製。

伴隨着一句擲地有聲的“我願意”，王承書帶領理論計算人員，根據鈾同位素分離的級聯理論，使用當時國內啓用不久的電子計算機，反覆計算大量的工廠級聯參數，並堅持用手搖計算機進行驗證，攻克了淨化級聯計算、級聯的定態和動態計算等技術難題。

王承書。圖片來源：中核集團

王承書與科研人員在實驗室。圖片來源：中核集團

“搶”出了寶貴的113天

1962年9月11日，二機部黨組呈報了《關於自力更生建設原子能工業情況的報告》，明確提出“爭取在1964年或1965年實現第一顆原子彈爆炸試驗的奮鬥目標”，即“兩年規劃”，並要求我國第一座鈾濃縮廠——位於甘肅省蘭州市的五〇四廠在1964年4月具備拿出合格產品的條件。這無疑是核工業人向全國人民立下的“軍令狀”。

王承書肩上的擔子更重了。如果按照蘇聯專家制定的啓動方案，擴散機組分9批啓動、第7批後才能出產品的話，至少要到1964年4月才能拿到高濃縮鈾。

對此，王承書重新研究擴散機組的啓動方案，帶領科研人員多次深入工廠，仔細比較理論計算和實際運行的參數，反覆驗證，最終確定了機組分9批啓動、第5批出產品的方案。

“1963年12月23日，第5批機組啓動成功，五〇四廠具備了投產提取產品的條件。”原五〇四廠辦主任劉曉波説。1964年1月14日，到了投產時間，劉曉波收到了一張特別的“工作許可證”，上面寫着“命令劉曉波同志為操作員，命令黃性章同志為監督員”。

“對現場仔細檢查後，我就開始連接主產品裝置的線路，一個個打開應開的閥門、關閉應關的閥門，掛好警示牌，待工藝迴路充氣完畢、調整好控制壓力後，中央控制室下達了正式提取產品的命令。”劉曉波説，“聽到命令後，我打開產品容器上的進口閥門，高濃縮鈾氣體緩緩流入產品容器，逐漸被冷凝，當時正好是上午11點一刻。過了一會兒，產品分析報告出來了，產品質量完全合格。”

在場的所有人都鬆了一口氣，我國第一瓶高濃縮鈾正式提取成功。五〇四廠提前113天完成任務，為我國第一顆原子彈成功爆炸提供了最根本的燃料保證。

“大幹八九十”

立下“軍令狀”後，快速行動的不只五〇四廠，還有坐落於戈壁深處的四〇四廠。

“兩年規劃”提出後，1963年，為確保生產線按期投產，四〇四廠掀起了“大幹八九十”的熱潮。

原四〇四一分廠廠長、全國五一勞動獎章獲得者王寶鬥回憶説，“大幹八九十”包括三項任務。“首先要對已經安裝完的設備進行大檢查，要從頭到尾來一遍，絲毫不能馬虎。”

此外，小分隊要逐個檢查所有設備的實際狀態和測漏點的測試情況，組織人力檢查並彌補漏洞。

“第三項任務是最具挑戰性的，就是電解制氟。”王寶鬥告訴記者，當年他所在的小分隊就負責這項任務。“生產六氟化鈾必須要有氟氣，這個氟氣從哪兒來？不能從外面拉，必須自己生產。”

可當時生產氟氣的設備是蘇聯設計的，很多部件不齊全，包括最核心的電解槽。電解槽是制氟的核心，必須和隔膜棒實現軟連接，才能確保陰陽極之間有效隔離，確保電解過程的安全和高效。

“有很多要注意的地方，比如得壓實氟化鈣粉，才能保障電解質的導電性和電解效率。”王寶鬥説。但壓實氟化鈣粉必須要有壓力機，於是小分隊的所有人吃在廠裏、睡在廠裏，不分晝夜，終於在15天內成功造出壓力機，攻克電解制氟的難題。

經過“大幹八九十”的攻堅克難，四〇四廠不僅建成了六氟化鈾生產線，也突破了鈾金屬製取、鑄造、加工等一系列技術難題。

1964年1月14日，五〇四廠提取出第一瓶高濃縮鈾後，四〇四廠“搶”過了接力棒，1964年5月1日，原子彈核心部件在四〇四廠誕生。1964年10月16日，一朵巨大的蘑菇雲在羅布泊升起。

從鈾礦石到高濃縮鈾，再到精密的鈾球，一系列複雜精密的轉化，凝聚着核工業人的心血和智慧。

“事業高於一切，責任重於一切，嚴細融入一切，進取成就一切。”現已84歲的劉曉波感慨道，“只要我們擰成一股繩，團結起來，前方就沒有克服不了的困難。”