一瓶原子彈“能量之源”的出爐_風聞
剑啸易水寒-深知身在情长在,前尘不共彩云飞。10-16 20:35
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。”