中国人造氢弹（上）

本文是摘录自“往事不尽如风——绝密的中国1100目标亲历”。其实这篇摘编文章与我前边摘编的文章有重复的地方。不过有网友对于敏先生在中国研制氢弹方面的成就有疑问，而这篇摘编文章着重讲了于敏先生是如何提出中国制造氢弹的理论的，故摘编如下。

1957年10月15日，聂荣臻副总理率中国政府代表团全体成员出席在莫斯科苏联国防部大楼举行的《中华人民共和国政府和苏维埃社会主义共和国联盟政府关于生产新式武器和军事技术装备以及在中国建立综合性的原子工业的协定》（简称“国防新技术协定”）签字仪式。在协定中，苏联政府答应在建立综合性的原子工业、生产与研究原子武器、火箭武器、作战飞机、雷达无线电设备以及试验火箭武器、原子武器的靶场等方面对中国政府进行技术援助。其中包括：供给一个型号原子弹的样品和生产的全部技术资料，两个型号的原子弹以及一个型号的氢加强的原子弹的实弹样品和有关技术资料。还规定，在中国能够生产制造氢弹用的个别元素以后，将考虑供给制造氢弹的技术资料。

按照中苏两国签订的“国防新技术协定”的规定，苏方应该在1958年内先向中方提供一个TNT 当量为4 万吨的钚装料原子弹的样品及相关的技术资料。然而苏联政府在1958到1960年期间找种种借口拖延履行条约规定的原子能工业援助项目。

I960年7 月16日，苏联政府突然照会中国政府，决定自1960年7 月28日到9月1 日，撤走在中国的全部1390名苏联专家。到8 月23日，在二机部系统工作的233 名苏联专家，全部撤走回国，其中有的人还带走了重要的图纸资料，随后又停止供应一切技术设备和资料。

在自力更生方针的指引下，九所经过1960年的工作，已基本形成了一支核武器科研队伍，创造了一定的工作条件，探索到原子弹的一些理论和技术方面的关键问题，并且找到了一些解决的途径，初步掌握了原子弹某些理论计算方法和实验技术。1960年秋，时任二机部部长的刘杰开始考虑氢弹研制工作如何部署展开的问题。

（当时中国有关专家并不知道氢弹的原理和结构，因为苏联在氢弹技术上对中国严格保密。）

1960年第四季度，在原子能研究所第四研究室增设了一个从事氢弹理论探索研究工作的机构，名称叫“轻核反应装置理论探索组”（简称轻核理论组，保密代号为“乙项任务”），由黄祖洽任组长。一开始成立时，这个组只有黄祖洽、蔡少辉、萨本豪、刘宪辉等。

起初，他们主要是积累有关氢弹原理的知识和收集轻核反应截面等。

1961年1 月12日，钱三强约于敏到他的办公室，严肃而秘密地对他说：经所里研究，报请二机部党组批准，决定请你参加氢弹理论的预先研究。时年34岁、已经在国内原子核理论研究领域开创性地辛勤耕耘了近10年并做出了出色成绩的于敏，做梦也没有想到领导会让他参加氢弹理论研究工作。经过思考，于敏同意调入轻核理论组后任副组长。

（差不多同一时候，方励之也被领导提出了类似要求，他以“我还是对基础研究更感兴趣一些”为由拒绝。）

轻核理论组当时全组共有十一、二个人。在此前后，又分配来刘恭梁、沈天海、孙永盛等一些大学毕业生，这个组陆续扩充至40人左右。钱三强具体负责主管轻核理论组的工作。大约每隔两个星期或一个月，黄祖洽和于敏等便向他汇报一次工作进展情况。

轻核理论组的研究工作从氢弹理论最基础的部分开始探索。他们从氘和氚、氚和锂-6等有关核反应截面的调研、整理、分析和估算上切入，对氢弹中各种物理过程进行了探讨和研究。“截面”是物理学中用来表示原子核与原子核之间发生反应的概率的一个物理量。经过一段时间的工作，各个选题，特别是重点选题都取得了成果，为开始氢弹的理论探索初步提供了一些必要的核数据基础。接着，在黄祖洽、于敏的领导下，轻核理论组研究了等离子体中的基本物理过程，物质与粒子间能量的传递过程，系统中各种波的发生、发展与相互作用的规律，高温、高压下物质的基本物理参数……

轻核理论组解决了大量的基础问题。其中，在许多实质性问题和关键性问题上，都是于敏做出了最主要的贡献。于敏的“物理的直观”是极其明晰而深入的。在一些复杂纷乱的现象中，于敏总能理出头绪，找出物理上的原因。于敏善于抓主要矛盾，总能从复杂的计算中找出其中的物理内容，使认识有所前进。他不断地发掘问题，提出问题，分析问题，解决问题。

1963年9 月13日，二机部党组向周总理写了《关于发展和试验核武器初步设想的报告》。报告就核武器发展的方向、步骤、进度、试验方法、需创造必备的工作条件和应采取的措施等提出了初步设想和建议。其中，报告在讲了正在研制的第一颗原子弹、小当量的核导弹头的进展情况以后，也讲了加强原子弹（又名氢加强原子弹）的理论设计争取在1965年底或1966年提出，从1967年开始进行试验；在加强原子弹过技术关的基础上，拟争取在1970年开始试验氢弹。

从1960年第四季度到1965年初，轻核理论组在第四研究室数学组和承担轻核反应数据测量任务的轻核实验组的大力帮助下，经过4 年扎扎实实的探索和研究，他们对氢弹有关物理过程已做了相当的研究，对氢弹的原理作了一些初步探索，对氢弹可能的整体结构也有了一些初步的设想。提出了加强型原子弹和在液氘中实现非热动平衡情况下燃烧两条技术途径并建立了相应的模型和计算参数，编制了相应的简化计算程序。这4 年颇富成效的工作，无论对热核反应基本现象的了解、基本条件的掌握，还是对某些规律的认识，都为后来的氢弹攻关工作奠定了一些必不可少的应用基础，在最终突破氢弹原理中起了重要作用。

正当原子能研究所轻核理论组正在探索氢弹的可能结构以及作用机理的时候，第九研究所理论部在交出了第一颗原子弹的理论设计方案后，抽出部分研究力量从1963年9 月起，也开始了氢弹原理的探索，并由副所长、理论物理学家彭桓武先生亲自指导。开始时，理论部指定李德元、王贻仁等同志研究含有热核材料的加强型原子弹的理论模型。在研究过程中，彭桓武给部分科研人员就加强型原子弹的结构原理作了几次学术报告。此后，彭桓武和理论部科学负责人先后得出结论：加强型原子弹结构，尽管其中伴随着热核反应产生，但持续代数较少，不可能成为氢弹。提出可就铀与氘化锂-6相叠加强祸合等技术问题展开研究。

1964年4 月，二机部第九研究设计院（北京第九研究所于1964 年2 月25日改称为第九研究设计院，以下简称九院）理论部李德元等人对加强型原子弹理论模型进行了一次专题讨论。他们认为热核反应对这种类型的原子弹威力虽有提高，但提高有限；原子弹与氢弹之间不是简单的联系，而是有质的差别；在氢弹研制中不能机械地搬用原子弹的设计理论和方法，必须针对氢弹特点开展新的探索研究。随后，理论部明确下一步科研工作的中心是如何从加强型原子弹向氢弹过渡，并探索提高密度与热核反应率、提高中子和氚的增值速度等方面的新路。经过努力，取得了一些有用的科研成果。

1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸试验成功。此后中国对氢弹的制造有了紧迫感。当时原子能研究所轻核理论组和九院理论部这两方面是研究氢弹理论的研究力量，两方面的力量各有自己的优势，也各有自己的不足。原子能研究所轻核理论组研究氢弹理论已长达4 年多，有相当的广度和深度，已经为氢弹的理论设计奠定了一些必要的理论基础。但是，他们缺乏原子弹的具体知识，要突破氢弹原理还有很多的困难。在九院理论部这一方面，有突破原子弹的实践经验，已经掌握了原子弹的有关理论和计算技术，比较系统地查明了原子弹内部的物理图像和各种物理规律，有条件在氢弹理论研究方面向纵深发展。但是，他们开展氢弹理论问题的研究起步晚。最终，根据二机部党委的决定，1965年1 月，黄祖洽、于敏等原子能研究所轻核理论组的31位科研人员携带着预先探索研究的所有成果和资料，调到了九院理论部，在主战场汇合，一起攻关。黄祖洽、于敏被任命为理论部副主任。

当时中国在氢弹理论上的问题还没有解决，有待进一步探索。从原子弹到氢弹是一个阶段性的发展，需要一个过程。氢弹一般的含意，当量在百万吨以上，聚变反应的能量要在30% 以上。从低级的氢弹，即比威力（单位重量的爆炸威力）和聚变比（聚变反应的能量在整个核反应中所占的份额）较低到高级的，即比威力和聚变比较高的氢弹也有一个发展过程，从开始试验氢弹装置到开始试验氢导弹头，美国经过6 年，苏联经过8 年。它们都是经过一系列核爆炸试验才突破氢弹技术的。看来影响氢核反应的因素很多，错综复杂，不仅许多已经理解的东西需要通过试验去验证，还有许多没有理解、没有发现的东西，需要通过试验才能理解，才能发现。根据过去苏联专家零星谈话记录，制造氢弹至少需要3 种核装料，即铀-235，氘化锂-6和钚-239。目前我们只有铀-235和氘化锂-6，还没有钚-239。所以从原子弹爆炸到研究制造氢弹必须解决理论技术和核燃料两个方面的问题。

1965年2－3 月，九院根据二机部党委的要求，在副院长彭桓武、朱光亚的指导下，由理论部主任邓稼先、副主任周光召主持，组织理论部有关方面的专家和研究人员开规划会议，讨论制定突破氢弹的具体规划。会议在回顾了前一段氢弹理论研究工作，分析了美国、苏联等国氢弹发展的历史以后，制定了旨在突破氢弹技术的《氢弹科研大纲》。

这次制定的大纲中要求：氢弹研制的近期目标主要是在已有工作的基础上，通过进一步的理论研究，突破并掌握重量轻、威力大的热核武器的基本原理；第一步，作为这一目标的标志，是争取完成重量1吨左右、威力为100 万吨级TNT当量的热核弹头的理论设计（当时把这一目标简称为“1100”）。达到上述目标的关键是要摸清氘化锂-6能够烧起来，而且烧下去的规律及所需要的条件，并研究如何创造这些条件。另外，大纲也要求理论部在原理、材料、构形、计算方法等各个方面进行多路探索，并做出部署。

“1100”目标的制定，反映了当时中国政府对研制的氢弹是要装到导弹上去的思想是很明确的，同时，也反映了当时领导和科学家们对氢弹的正确认识，没有把加强型原子弹与氢弹相混淆。但是，在当时，九院理论部已经掌握的技术途径，距离要达到的“1100”这一目标还差很远。

为了突破氢弹原理，实现“1100”目标，九院理论部分兵作战，多路探索。邓稼先、周光召、于敏、黄祖洽等部主任，带领有关研究室的人员分别攻关夺隘。与他们一起工作的研究人员，大多是刚出校门不久，精力旺盛，工作起来不分白天、黑夜，经常加班加点工作到深夜，甚至是通宵达旦。当时就有人就提出用原子弹能量引爆氢弹的这样或那样的猜测。

氢弹毕竟是非常复杂的系统，诸多制约因素混杂。经过几个月的探索研究，许多种试图突破它的途径被提出来，经过一一仔细的讨论、计算和分析后，又一条条地被否定了。理论部的研究人员虽然从失败中也吸取了一些有益的东西，但设计氢弹的关键并没有掌握，也没有找到氢弹原理的突破口。

到了1965年的7 月，在彭桓武副院长和理论部几位主任的组织领导下，理论部的研究人员在过去原子能研究所轻核理论组和理论部氢弹探索的基础上，经过半年的努力，虽然在氢弹探索的道路上有所前进，确定了热核燃料的取舍，着重研究了突破氢弹的两条可能的技术途径，但计算结果表明，两条技术途径都有各自的困难。其中的一条途径是加强型模型，已弄清楚了这种模型的威力与重量的关系，要想威力上去，重量就得上去；在总威力中，聚变威力所占的份额不能随着威力的增加而增加；这种核弹中所加的热核材料，固然能起到加强原子弹的威力的作用，但由于热核材料燃烧得不充分，这种加强作用又是有限的；对于好材料的作用也进行了探索。结论是：这条途径与“1100”这一目标相差甚远。探索突破氢弹的技术途径一时受阻。

1965年7 月10日，二机部党委向中央专委呈送了《关于核武器研究试验工作的报告》。这个报告是朱光亚代二机部起草的。报告说，核武器的研究试验工作当前的主要任务有二：一是按预定计划在1966年上半年解决原子弹与中近程地地导弹结合的问题；二是突破氢弹技术关键的问题。

报告在讲突破氢弹技术关键的问题时说，当前的主要情况是： 1. 对热核反应，我们缺乏通过自己实践所取得的第一性资料。2.在理论上虽已进行了大量的探索研究与计算，但仍有许多问题不很清楚。因此，要突破氢弹的技术关，应首先安排以下几项工作：一是，继续进行理论上的探讨研究，结合各种核性能与核材料在高压状态下的测量试验，摸清如何使热核材料重氢化埋烧起来、烧下去的基本规律。二是，进行若干次“热”试验（即装有浓缩铀的核爆炸试验）。初步考虑：第一步，进行热核材料试验。争取在1966年6 月进行一次含有热核材料的原子弹（即加强型原子弹）空中爆炸试验，以了解在数千万度的高温下重氢化锂热核反应进行情况。第二步，在上述工作的基础上，拟于1967年内进行一次更大的三相（裂变一聚变一裂变）航弹的试验。

报告还说，从国外资料的调研情况看，氢弹的技术关键的突破似乎都是从大型三相装置的试验开始的。我们目前还没有钚和超重氢，利用现有的核材料和内爆结构，能否从上述三相航弹的试验开始突破，还有待进一步的理论研究工作，并通过热核材料试验之后，才能看出苗头。我们的设想是，一方面要争取突破，另一方面又要准备反复。因而，在积极安排上述工作的同时，还要注意适当开展其他有关新材料、新技术的研究。

1965年8 月27日，理论部召开全体人员大会，邓稼先宣布了上述决定。邓稼先和各位副主任在讲话中都要求去上海出差的人员在国庆节前赶到上海，以便利用华东计算技术研究所国庆节假日期间空出的全部机时，集中突击一些天，用当时已掌握的加强弹原理，选用可能取得的最好的核材料为后盾，依靠拼材料、拼重量的办法，完成当量为百万吨级的三相氢航弹优化设计的任务。考虑到我国空军轰一飞机最大载重量和机舱体积的限制，邓稼先和秦元勋（理论部副主任）还给了三个要掌握的技术指标：一是尽可能加大尺寸，多装核材料；二是核装置总威力要尽量达到100 万吨TNT 当量；三是要保证一定的聚变比。

理论部大会以后，13研究室领导研究决定，由室主任孙和生和副主任蔡少辉、彭清泉带领4 个与武器设计直接有关小组的科研人员及几名科研辅助人员共50多人，于9 月底前赴上海。随后，各小组都开始抓紧做好出发前的准备工作。他们请彭桓武、黄祖洽、于敏、秦元勋等专家给大家讲了他们个人对加强弹的看法，也请了其他研究室一些从事过加强弹理论设计经验较丰富的研究人员给大家传授经验。副组长孟昭利等还根据几位部主任的意见准备了一批到上海计算的模型。

到上海安顿好以后，大家马上着手安装从北京带来的各种程序，进行调试和对算。首先解决了程序计算中中子不守恒的计算方法问题。数学组的同志日夜加班，很快编出了大型计算机程序，开始了三相氢航弹的优化设计，进行了大量的数值模拟计算。大家很快就算出了一批模型。从结果看，离领导上的要求并不太远，只要加入少量的贵重好材料，威力就可以提高到100 万吨TNT 当量。但是，这批模型的聚变份额都很低，这表明其中的热核材料并没有充分燃烧。

面对这批计算结果，于敏并不感到意外。因为他早在原子能研究所轻核理论组进行氢弹应用基础理论的预先研究时，就曾经对原子弹中加入聚变材料的加强型原子弹进行过探索。不过那时是在缺乏必要的原子弹知识的情况下进行的。当时就发现在加强型原子弹中，聚变材料虽然能起到加强原子弹威力的作用，但由于加强弹中聚变材料燃烧不充分，这种加强作用也是不充分的。

于敏经常深入到计算机机房，平日里大部分时间都是埋头于堆积如山的计算机打印的纸带中，聚精会神地仔细分析计算结果，一看就是几个小时。为了找出优化设计中的问题所在，继续前进，于敏从计算的多个模型中选了三个用不同核材料设计的模型，进行了深入细致的系统分析。他考虑到一起来上海出差的这些年轻人，大部分缺乏氢弹的基础知识，科研工作的实践经验也不多，深感自己有责任通过讲课来提高他们。为了在工作中提高他们的水平，也为了找出优化设计中的问题所在，于敏决定把他以前在原子能研究所探索氢弹机理时积累下来的氢弹物理知识结合现在加强型核装置优化设计的实践，给大家作系列学术报告。

10月13日，于敏开始了他持续大约两周的系列报告的第一讲。他从炸药爆炸开始，对加强弹的全部发展过程和各个阶段的特征物理量进行了分析。他还结合物理粗估，对内爆动力学、中子学、热核反应动力学、辐射流体力学等有关现象进行了系统分析。于敏通过这样的系列学术报告，一方面使大家学会如何分析计算结果，抓物理实质；另一方面也是一次教学相长，他进一步理清了头绪，获得了启发。于敏分析了决定氚一中子循环次数的几个物理量，看出设计氢弹的途径不外乎两条：一是高温度道路，一是高密度道路。

高温度道路已经探索过，知道其中的困难所在。从分析加强型原子弹模型看出，这种模型中氚一中子之所以达不到多次循环，是因为热核材料没有被极高地压缩，没有达到极高的密度。大幅度提高热核材料的密度是一个关键！而热核材料之所以达不到极高的压缩密度，是因为这种加强型核装置模型的压缩靠的是炸药的能量，而炸药可利用的能量是有限的，要使热核材料达到极高的压缩密度，单靠提高炸药能量利用率的办法是绝对办不到。于敏紧紧抓住了问题的关键，开始了新的思考。怎么办呢？于敏认为，要达到极高的压缩度，只有利用原子能才有可能。经过进一步深入分析，于敏认为：在加强弹中原子弹爆炸后出现许多物理因素，有的起好作用，有的起破坏作用。限于弹体的构形，它们不可能很好地配合。如何选用性能良好的材料，采取什么样的构形，才能够促进起好作用的物理因素并抑制起破坏作用的物理因素呢？于敏又陷入苦苦的思索之中。

于敏比一般人懂得多、想得深、算得快，并且善于透过复杂现象抓住事物的本质。他又苦苦思索、估算了几天几夜。他首先分析了原子弹爆炸所释放的各种能量形式，比较了它们的特性与在总能量中所占的比例，明确了一种比较容易控制、驾驭的能量形式。然后，他想出了一个减少这种能量损失、提高其利用率的精巧的结构，估计了有多少能量可以被利用，又有多少可以用来压缩热核材料氘化锂-6，如何有效地利用这些能量，氘化锂-6能压缩到什么程度，如何使它点火和自持（自行维持下去）燃烧等。