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你以为原子弹都是科学家造出来的吗?

作者:机械设计制造及其自动化 发布时间:2019-10-24 19:35:16 来源:民族复兴网 字体:   |    |  

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  尽管23位“两弹一星”功勋科学家里大多数的名气远比不上那些文艺、体育明星,但毕竟还有几个名字如雷贯耳——比如钱学森、朱光亚、邓稼先,以及刚刚离世的程开甲。

  可是,你有没有想过这样一个问题——原子弹真的是科学家们在实验室里捣鼓出来的吗?

  我们知道,“曼哈顿工程”顶峰时期参与人员超过50万,苏联仅首次核试验就动用了20万军民,中国的“596计划”参与人数迄今并没有精确的统计数字,一般认为不少于30万人。

  如此庞大的人员规模,难道他们都是科学家吗?如果不是,这些参与者又是些什么人呢?

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【1】

  原子弹工程是一个庞大的“巨系统”,包括科研、设计、制造、生产、试验等许多环节,但最根本的,是要有核材料。

  铀-235是目前已知唯一天然可裂变的核材料。铀-235原子核被中子轰击后就会发生裂变,每吸收1个中子,就释放出2至3个中子和巨大的能量,从而引发链式反应。

  地球上的铀只有3种同位素:铀-238,铀-235,铀-234,其中,铀-238占99.275%,铀-235占0.720%,铀-234占0.005%。

  生产核材料,就是要把这0.72%的铀-235从3种同位素共生的铀矿石中分离出来。

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  制备1公斤武器级高浓缩铀,至少需要200吨铀矿石。而在中子反射条件下,铀-235的临界质量约为15公斤。也就是说,制造一枚原子弹,至少需要3000吨高品质铀矿石。所以,这玩意很贵,很贵,很贵。

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  在这些矿山、工厂辛勤劳作的工人数量,至少在10万人以上。

  他们的名字,大多已湮灭无闻,他们的劳动成果,有些作为接受苏联援助的代价,抵付给了“老大哥”;有些,则已经燃烧成了45次核试验的天雷地火。

  ——没有他们,中国能有原子弹吗?

【2】

  制造核武器的材料还有一种叫做钚-239。

  铀-235的半衰期长达7亿年,钚-239则是2.4万年,钚-239在某些方面的核性能,比铀-235还要好。

  但钚-239是一种人工制造的同位素,需要用铀-235作为中子源,轰击铀-238产生,所以,需要建设专门的核反应堆来制备。

  反应堆中的铀,既是核燃料,又是生产钚-239的原料,因此,这种反应堆又被称为“生产堆”。

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  这些名字里只剩下一个数字代号的神秘工厂,甚至连个通信地址都没有,只有一个信箱,留的还是隔壁甘肃的“兰州##号”。

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  核材料则全部来自404厂。

  我国第一颗原子弹使用的核材料是两颗总重约15公斤、体积只有橙子大小的铀-235半球。

  就像邓稼先比划的这么大——

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  外壳的炸药爆炸后,将两个半球紧紧挤压在一起,达到临界质量,就会引发核爆炸。

  这颗铀球的加工精度要求极高,在没有精密数控机床的那个年代,要用球面机床加工出这颗铀球,全中国也数不出几个人。上海汽车底盘厂的技术工人原公浦就是其中之一。

  1959年,新婚不久的原公浦作为上海市优秀技工代表,被选中到西北参加一项“非常重要的工作”。

  这批全中国最顶级的技工在北京集训时,二机部部长宋任穷向他们宣布:“毛主席派你们去搞核武器。”

  然后,他们就一路西行,到了404厂。

  在这里,原公浦一干就是34年,直到1993年退休。

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  原公浦主刀,每车一刀,厚度仅有头发丝的十分之一。

  第二人为监护,一面提醒他的操作,一面及时拾起他车下的铀屑,防止其积聚在切削盘内,引起裂变链式反应。

  第三人负责测量,原公浦每车三刀,他就要测量一次,看看还差多少,还要车多少刀。

  开工前,领导语重心长地说:“原公浦同志,铀-235铸件只有两套,一个都不能有任何的损坏。这是我们的命根子,比我们的生命还重要……”

  是的,这铀铸件实在是太贵重了。在美国,1公斤铀-235当时的售价超过1500万美金;在中国,为了这两块铀坯,从探矿算起,已经耗费了10多万人10年的光阴。

  车床一启动,原公浦就紧张起来。忙中出错,刚车了两刀,铀铸件突然从真空吸盘脱落,“啪”地一声掉进切削盘内。

  加工立即中止。大汗淋漓、衣衫湿透的原公浦,被人搀扶到休息区,还有人送来一杯牛奶让他喝下去定定神。

  在同志们的鼓励下,原公浦鼓起勇气,再次走上工作台,缓缓转动机床的手柄。

  人们全都屏住了呼吸,伴随着咝咝的进刀声,铀坯在原公浦手中慢慢改变着模样。

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  最后时刻,原公浦报告:“我要加工最后三刀了。”

  这是关键的三刀,车多了,整个铀球就要报废,数万人忙了10年的成果就要在他手里泡汤;车少了,达不到标准,产生了硬化层,就加工不了了,铀球不能拿去组装,原子弹也就不能爆炸。

  原公浦全神贯注,车一刀,停下来量一下尺寸;然后进第二刀,再停下来仔细测量;车完最后一刀,他长长地松了一口气,几乎要瘫倒在地。

  检查员报告:核心部件的精确度、同心室及尺寸等各项数据全部达到设计指标。

  大伙儿一拥而上,把原公浦高高地抛向空中。这位工人,从此在404厂有了一个响亮的名号——“原三刀”。

  这是1964年5月1日凌晨。

  当时在场的人们,谁也不知道,5个月又16天之后,装着这个铀球的原子弹,将在新疆罗布泊的塔架上爆响。

  ——没有他们,中国能有原子弹吗?

【3】

  托举中国首颗原子弹的铁塔,是工程兵研究设计院设计的无缝钢管结构、自立式塔架,代号“701”。

  塔高102.43米,横断面为正方形,底部12×12米、顶部4×4米;共14段钢梁,桁架结构;塔架共8467个组件,总重76吨。

  塔顶第14层为爆室,原子弹即安放于内,距离地面100米——这里,就是中国首颗原子弹的爆心。

  铁塔用的无缝钢管由鞍钢专门生产,塔架由建工部华北金属结构厂加工,吊装原子弹的专用起重机和吊篮,由北京起重机厂生产。

  除了铁塔之外,核试验场区还有150多项特种工程,包括主控站、各测量工号、远近照相站、引爆电缆、通信设施等,全部由工程兵部队建造。

  参与铁塔安装施工的是工程兵第124团、第109团二营和加工连及第122团的两个连。

  1964年6月26日,铁塔安装完成。验收时,测得塔顶左右误差小于2厘米。铁塔建成后,经历了11次八级大风吹袭、塔顶最大摆幅在0.5至1米之间,工程质量极佳。

  1964年10月16日15时,中国首颗原子弹准时起爆。

  铁塔上部因1000万摄氏度以上的高温而气化;塔底地表熔化成玻璃态;剩余塔身倒塌扭曲成了麻花状。

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  而铁塔安装任务完成后,参与施工的工程兵部队就奉命搬迁到了180公里以外的新驻地。他们连首颗原子弹爆炸的闪光也未看到。

  ——没有他们,中国能有原子弹吗?

【4】

  核武器试验是一种接近实战条件下的大兵团作业。

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  那段时间,十多万大军云集罗布泊,“死亡之海”人喊马嘶,好不热闹。

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被核爆冲击波掀翻的火车头

  核试验最重要的测试项目之一,就是分析核装料的裂变燃耗,据此可以确定原子弹引爆后是否发生了核爆炸及核弹的威力,从而可检验核武器的设计水平。

  而这项测试必须获得一定数量的核爆产物样品,最好的分析样品当然就是那朵令人望而生畏的蘑菇云。

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  郭洪礼丝毫没有犹豫:“再来一次!”

  飞机第二次钻进蘑菇云,终于获得了足够剂量的核裂变样品。

  半小时后,取样飞机降落在新疆吐鲁番机场。机组成员被迅速洗消后送往医院进行隔离检查,取样飞机也进行了剂量测量和洗消作业,采集到的样品立即装入特制的铅罐,由早已在此等候的两架伊尔-14飞机送往后方作进一步研究。 

  法国第一次核试验基本没有得到什么数据,美国、苏联第一次核试验得到的数据也不多,而我国第一次核试验,按设计要求应得到的数据基本上都拿到了。

  经过对各种方式获得的核爆关键数据进行全面细致的分析,可以证实:中子点火完全正常。我国首颗原子弹的理论、结构、设计制造,以及引爆系统的设计制造及测试方法,都达到相当高的水平。

  ——没有他们,中国能有原子弹吗?

【5】

  首次核试验一共准备了2枚原子弹,都是在青海221厂完成总装的。596-1是正式产品,596-2是备用弹。

  原子弹运输时,要分解后再分别包装。运输用的火车,是铁道部从德国进口的带保温设备的专列。专列有20多节,各部件包装箱分别放入不同的车厢;机车后面留出四至六节空车厢,以备在紧急刹车时起缓冲作用。

  596产品先用汽车从车间运往221厂内铁路专线的专用站台,再由此处装上专列、驶往30公里外的海晏车站。

  产品装车时,采取了“针插不进、水泼不进”的保卫措施:外围是221厂警卫团的解放军战士十步一岗、五步一哨;中间有厂民警队、摩托车队及骑兵队巡逻;内层搬运产品的,是经专门挑选的221厂工人和科技人员。

  专列行经的铁路沿线,百八十米就有一个人站岗:重要地点由解放军武装警卫;一般地点由厂民警武装警卫。沿线30多个桥梁涵洞两侧,都有工厂职工民兵武装把守。

  专列车厢标有“三角七”符号(红三角形,里边写个7字),铁路人员一看就知道这是等级最高的军用专列,但各站甚至铁路指挥部都不知道专列所运为何物。

  7天后,专列安全抵达乌鲁木齐火车站。

  596-1被汽车运往乌鲁木齐机场,再由伊尔-14飞机运往马兰机场,卸载后直接装上直升机,运往罗布泊核试验场区。

  596-2备用弹留在专列车厢内,最初停在乌鲁木齐待命,后来按照隐蔽要求驶往甘肃境内的碱湖。

  原子弹的关键核心部件——铀球和点火中子源,则由另一路单独运送。从青海西宁搭乘经过保温改装的伊尔-14运输机,飞往新疆马兰。

  这两个部件本来体积很小,但要求保温、防潮、防震、防静电。因此,要先放入充满氩气的容器,再用减震弹簧悬吊在一座“鸟笼”里,然后再装进一个大木箱。

  负责核心部件运送途中技术安全监测的人叫胡仁宇,时任221厂实验部副主任,1991年当选中国科学院院士。

  原子弹部件运到核试验场区铁塔附近后再进行组装。当年参与组装的作业队员蔡抱真回忆:

  第一颗原子弹是两个人合抱那么大的铝合金球体。外层是炸药浇铸的壳体,铀球是最后安装进去的,我们叫“投篮”,“投篮手”是李文星。

  先把铀-235一个半球放好,再放进点火中子源,那是个更小的小球;然后把另半个铀-235球体盖上,完了转90度让合缝朝上。

  最后用真空吊吊起,像投篮一样装入原子弹中间的空腔,再盖上反射层。扣好最后一个部件后,再将原子弹装进一个保温的圆桶待命。

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这颗是美国的模型

  中子源的作用是用中子轰击铀-235原子核引起裂变反应,因此被称为原子弹的点火装置,虽然它只有乒乓球大小,却是原子弹最关键部件之一。

  为了试制这颗小小的中子源,中科院原子能所的试验队在北京坨里做了数百次实验,终于在1963年研制出了点火中子源材料粉末9501和中子源壳体9502。

  试验队员、后来当选为中国科学院院士的王方定回忆:

  壳体做好后,由于不能确定是否有微孔和缝隙,只能土法上马,烧开水煮煮看。不幸的是,小球突然爆裂燃烧,试验队员郝金玺手和脸都被烧伤,房间里和身上到处放射性的黑色粉末。

  经紧急抢救处理,人并无大碍,只是吃了不少剂量,住院治疗一段时间后,郝金玺重新回到了工作岗位。

  1964年10月14日18时30分,装在保温圆桶中的原子弹,开始吊装上塔。

  作业队员叶钧道和另外2名同志蹲在装有原子弹的圆桶上,一同升向爆室。  19时20分,原子弹吊装完成,静卧爆室。

  10月15日全天,进行核爆前的各项检查。

  16日凌晨5时,作业队队长陈常宜、队员张寿奇、叶钧道上塔为原子弹插雷管。

  一枚雷管大约7毫米长,一人插雷管,另外两个人在边上督促检查。雷管插到位后,会发出“噶”地一声。为了确保无误,一根雷管插下去,要求必须3个人同时听到“噶”的声音,只要有一个人没有听清,就必须重插。

  为了防止动作过快引发静电,他们身上穿的全是棉制品,每操作一下就要马上接地,几十根雷管插了3个多小时。

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  叶钧道回忆:

  插雷管时,爆室里静得连一根针掉在地上也能听见,气氛十分凝重。九院试验部主任陈能宽站在作业队员身后,一句话也不说。  作业队员贾保仁负责记录每个人插的哪个雷管,赵维晋负责雷管导通。确认全部雷管插好,并导通无误后,赵维晋最后在《安全任务书》上签字。

  再次确认爆室温度正常后,才锁好爆室,一起坐吊篮撤下铁塔。

  一直等候在铁塔下的九院院长李觉、副院长朱光亚,核试验基地司令员张蕴钰等人,与这些担负最危险任务的作业队员们一起撤离。

  3小时后,随着一声“起爆”的口令,中国首次原子弹成功爆炸了。

  ——没有他们,中国能有原子弹吗?

【6】

  1999年9月18日,23位“两弹一星”功勋科学家受到共和国的隆重表彰。

  他们的贡献,他们的才智,他们的创造,配得上那块沉甸甸的、纯金打造的奖章。

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思想家说,历史是人民创造的。

科学家们则把它称作——聚变。

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