中國人造氫彈（上）

本文是摘錄自“往事不盡如風——絕密的中國1100目標親歷”。其實這篇摘編文章與我前邊摘編的文章有重複的地方。不過有網友對于敏先生在中國研製氫彈方面的成就有疑問，而這篇摘編文章着重講了于敏先生是如何提出中國製造氫彈的理論的，故摘編如下。

1957年10月15日，聶榮臻副總理率中國政府代表團全體成員出席在莫斯科蘇聯國防部大樓舉行的《中華人民共和國政府和蘇維埃社會主義共和國聯盟政府關於生產新式武器和軍事技術裝備以及在中國建立綜合性的原子工業的協定》（簡稱“國防新技術協定”）簽字儀式。在協定中，蘇聯政府答應在建立綜合性的原子工業、生產與研究原子武器、火箭武器、作戰飛機、雷達無線電設備以及試驗火箭武器、原子武器的靶場等方面對中國政府進行技術援助。其中包括：供給一個型號原子彈的樣品和生產的全部技術資料，兩個型號的原子彈以及一個型號的氫加強的原子彈的實彈樣品和有關技術資料。還規定，在中國能夠生產製造氫彈用的個別元素以後，將考慮供給製造氫彈的技術資料。

按照中蘇兩國簽訂的“國防新技術協定”的規定，蘇方應該在1958年內先向中方提供一個TNT 當量為4 萬噸的鈈裝料原子彈的樣品及相關的技術資料。然而蘇聯政府在1958到1960年期間找種種藉口拖延履行條約規定的原子能工業援助項目。

I960年7 月16日，蘇聯政府突然照會中國政府，決定自1960年7 月28日到9月1 日，撤走在中國的全部1390名蘇聯專家。到8 月23日，在二機部系統工作的233 名蘇聯專家，全部撤走回國，其中有的人還帶走了重要的圖紙資料，隨後又停止供應一切技術設備和資料。

在自力更生方針的指引下，九所經過1960年的工作，已基本形成了一支核武器科研隊伍，創造了一定的工作條件，探索到原子彈的一些理論和技術方面的關鍵問題，並且找到了一些解決的途徑，初步掌握了原子彈某些理論計算方法和實驗技術。1960年秋，時任二機部部長的劉傑開始考慮氫彈研製工作如何部署展開的問題。

（當時中國有關專家並不知道氫彈的原理和結構，因為蘇聯在氫彈技術上對中國嚴格保密。）

1960年第四季度，在原子能研究所第四研究室增設了一個從事氫彈理論探索研究工作的機構，名稱叫“輕核反應裝置理論探索組”（簡稱輕核理論組，保密代號為“乙項任務”），由黃祖洽任組長。一開始成立時，這個組只有黃祖洽、蔡少輝、薩本豪、劉憲輝等。

起初，他們主要是積累有關氫彈原理的知識和收集輕核反應截面等。

1961年1 月12日，錢三強約于敏到他的辦公室，嚴肅而秘密地對他說：經所里研究，報請二機部黨組批准，決定請你參加氫彈理論的預先研究。時年34歲、已經在國內原子核理論研究領域開創性地辛勤耕耘了近10年並做出了出色成績的于敏，做夢也沒有想到領導會讓他參加氫彈理論研究工作。經過思考，于敏同意調入輕核理論組後任副組長。

（差不多同一時候，方勵之也被領導提出了類似要求，他以“我還是對基礎研究更感興趣一些”為由拒絕。）

輕核理論組當時全組共有十一、二個人。在此前後，又分配來劉恭梁、沈天海、孫永盛等一些大學畢業生，這個組陸續擴充至40人左右。錢三強具體負責主管輕核理論組的工作。大約每隔兩個星期或一個月，黃祖洽和于敏等便向他匯報一次工作進展情況。

輕核理論組的研究工作從氫彈理論最基礎的部分開始探索。他們從氘和氚、氚和鋰-6等有關核反應截面的調研、整理、分析和估算上切入，對氫彈中各種物理過程進行了探討和研究。“截面”是物理學中用來表示原子核與原子核之間發生反應的概率的一個物理量。經過一段時間的工作，各個選題，特別是重點選題都取得了成果，為開始氫彈的理論探索初步提供了一些必要的核數據基礎。接着，在黃祖洽、于敏的領導下，輕核理論組研究了等離子體中的基本物理過程，物質與粒子間能量的傳遞過程，系統中各種波的發生、發展與相互作用的規律，高溫、高壓下物質的基本物理參數……

輕核理論組解決了大量的基礎問題。其中，在許多實質性問題和關鍵性問題上，都是于敏做出了最主要的貢獻。于敏的“物理的直觀”是極其明晰而深入的。在一些複雜紛亂的現象中，于敏總能理出頭緒，找出物理上的原因。于敏善於抓主要矛盾，總能從複雜的計算中找出其中的物理內容，使認識有所前進。他不斷地發掘問題，提出問題，分析問題，解決問題。

1963年9 月13日，二機部黨組向周總理寫了《關於發展和試驗核武器初步設想的報告》。報告就核武器發展的方向、步驟、進度、試驗方法、需創造必備的工作條件和應採取的措施等提出了初步設想和建議。其中，報告在講了正在研製的第一顆原子彈、小當量的核導彈頭的進展情況以後，也講了加強原子彈（又名氫加強原子彈）的理論設計爭取在1965年底或1966年提出，從1967年開始進行試驗；在加強原子彈過技術關的基礎上，擬爭取在1970年開始試驗氫彈。

從1960年第四季度到1965年初，輕核理論組在第四研究室數學組和承擔輕核反應數據測量任務的輕核實驗組的大力幫助下，經過4 年扎紮實實的探索和研究，他們對氫彈有關物理過程已做了相當的研究，對氫彈的原理作了一些初步探索，對氫彈可能的整體結構也有了一些初步的設想。提出了加強型原子彈和在液氘中實現非熱動平衡情況下燃燒兩條技術途徑並建立了相應的模型和計算參數，編制了相應的簡化計算程序。這4 年頗富成效的工作，無論對熱核反應基本現象的了解、基本條件的掌握，還是對某些規律的認識，都為後來的氫彈攻關工作奠定了一些必不可少的應用基礎，在最終突破氫彈原理中起了重要作用。

正當原子能研究所輕核理論組正在探索氫彈的可能結構以及作用機理的時候，第九研究所理論部在交出了第一顆原子彈的理論設計方案後，抽出部分研究力量從1963年9 月起，也開始了氫彈原理的探索，並由副所長、理論物理學家彭桓武先生親自指導。開始時，理論部指定李德元、王貽仁等同志研究含有熱核材料的加強型原子彈的理論模型。在研究過程中，彭桓武給部分科研人員就加強型原子彈的結構原理作了幾次學術報告。此後，彭桓武和理論部科學負責人先後得出結論：加強型原子彈結構，儘管其中伴隨着熱核反應產生，但持續代數較少，不可能成為氫彈。提出可就鈾與氘化鋰-6相疊加強禍合等技術問題展開研究。

1964年4 月，二機部第九研究設計院（北京第九研究所於1964 年2 月25日改稱為第九研究設計院，以下簡稱九院）理論部李德元等人對加強型原子彈理論模型進行了一次專題討論。他們認為熱核反應對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單的聯繫，而是有質的差別；在氫彈研製中不能機械地搬用原子彈的設計理論和方法，必須針對氫彈特點開展新的探索研究。隨後，理論部明確下一步科研工作的中心是如何從加強型原子彈向氫彈過渡，並探索提高密度與熱核反應率、提高中子和氚的增值速度等方面的新路。經過努力，取得了一些有用的科研成果。

1964年10月16日，我國第一顆原子彈爆炸試驗成功。此後中國對氫彈的製造有了緊迫感。當時原子能研究所輕核理論組和九院理論部這兩方面是研究氫彈理論的研究力量，兩方面的力量各有自己的優勢，也各有自己的不足。原子能研究所輕核理論組研究氫彈理論已長達4 年多，有相當的廣度和深度，已經為氫彈的理論設計奠定了一些必要的理論基礎。但是，他們缺乏原子彈的具體知識，要突破氫彈原理還有很多的困難。在九院理論部這一方面，有突破原子彈的實踐經驗，已經掌握了原子彈的有關理論和計算技術，比較系統地查明了原子彈內部的物理圖像和各種物理規律，有條件在氫彈理論研究方面向縱深發展。但是，他們開展氫彈理論問題的研究起步晚。最終，根據二機部黨委的決定，1965年1 月，黃祖洽、于敏等原子能研究所輕核理論組的31位科研人員攜帶着預先探索研究的所有成果和資料，調到了九院理論部，在主戰場匯合，一起攻關。黃祖洽、于敏被任命為理論部副主任。

當時中國在氫彈理論上的問題還沒有解決，有待進一步探索。從原子彈到氫彈是一個階段性的發展，需要一個過程。氫彈一般的含意，當量在百萬噸以上，聚變反應的能量要在30% 以上。從低級的氫彈，即比威力（單位重量的爆炸威力）和聚變比（聚變反應的能量在整個核反應中所占的份額）較低到高級的，即比威力和聚變比較高的氫彈也有一個發展過程，從開始試驗氫彈裝置到開始試驗氫導彈頭，美國經過6 年，蘇聯經過8 年。它們都是經過一系列核爆炸試驗才突破氫彈技術的。看來影響氫核反應的因素很多，錯綜複雜，不僅許多已經理解的東西需要通過試驗去驗證，還有許多沒有理解、沒有發現的東西，需要通過試驗才能理解，才能發現。根據過去蘇聯專家零星談話記錄，製造氫彈至少需要3 種核裝料，即鈾-235，氘化鋰-6和鈈-239。目前我們只有鈾-235和氘化鋰-6，還沒有鈈-239。所以從原子彈爆炸到研究製造氫彈必須解決理論技術和核燃料兩個方面的問題。

1965年2－3 月，九院根據二機部黨委的要求，在副院長彭桓武、朱光亞的指導下，由理論部主任鄧稼先、副主任周光召主持，組織理論部有關方面的專家和研究人員開規劃會議，討論制定突破氫彈的具體規劃。會議在回顧了前一段氫彈理論研究工作，分析了美國、蘇聯等國氫彈發展的歷史以後，制定了旨在突破氫彈技術的《氫彈科研大綱》。

這次制定的大綱中要求：氫彈研製的近期目標主要是在已有工作的基礎上，通過進一步的理論研究，突破並掌握重量輕、威力大的熱核武器的基本原理；第一步，作為這一目標的標誌，是爭取完成重量1噸左右、威力為100 萬噸級TNT當量的熱核彈頭的理論設計（當時把這一目標簡稱為“1100”）。達到上述目標的關鍵是要摸清氘化鋰-6能夠燒起來，而且燒下去的規律及所需要的條件，並研究如何創造這些條件。另外，大綱也要求理論部在原理、材料、構形、計算方法等各個方面進行多路探索，並做出部署。

“1100”目標的制定，反映了當時中國政府對研製的氫彈是要裝到導彈上去的思想是很明確的，同時，也反映了當時領導和科學家們對氫彈的正確認識，沒有把加強型原子彈與氫彈相混淆。但是，在當時，九院理論部已經掌握的技術途徑，距離要達到的“1100”這一目標還差很遠。

為了突破氫彈原理，實現“1100”目標，九院理論部分兵作戰，多路探索。鄧稼先、周光召、于敏、黃祖洽等部主任，帶領有關研究室的人員分別攻關奪隘。與他們一起工作的研究人員，大多是剛出校門不久，精力旺盛，工作起來不分白天、黑夜，經常加班加點工作到深夜，甚至是通宵達旦。當時就有人就提出用原子彈能量引爆氫彈的這樣或那樣的猜測。

氫彈畢竟是非常複雜的系統，諸多制約因素混雜。經過幾個月的探索研究，許多種試圖突破它的途徑被提出來，經過一一仔細的討論、計算和分析後，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，但設計氫彈的關鍵並沒有掌握，也沒有找到氫彈原理的突破口。

到了1965年的7 月，在彭桓武副院長和理論部幾位主任的組織領導下，理論部的研究人員在過去原子能研究所輕核理論組和理論部氫彈探索的基礎上，經過半年的努力，雖然在氫彈探索的道路上有所前進，確定了熱核燃料的取捨，着重研究了突破氫彈的兩條可能的技術途徑，但計算結果表明，兩條技術途徑都有各自的困難。其中的一條途徑是加強型模型，已弄清楚了這種模型的威力與重量的關係，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着威力的增加而增加；這種核彈中所加的熱核材料，固然能起到加強原子彈的威力的作用，但由於熱核材料燃燒得不充分，這種加強作用又是有限的；對於好材料的作用也進行了探索。結論是：這條途徑與“1100”這一目標相差甚遠。探索突破氫彈的技術途徑一時受阻。

1965年7 月10日，二機部黨委向中央專委呈送了《關於核武器研究試驗工作的報告》。這個報告是朱光亞代二機部起草的。報告說，核武器的研究試驗工作當前的主要任務有二：一是按預定計劃在1966年上半年解決原子彈與中近程地地導彈結合的問題；二是突破氫彈技術關鍵的問題。

報告在講突破氫彈技術關鍵的問題時說，當前的主要情況是： 1. 對熱核反應，我們缺乏通過自己實踐所取得的第一性資料。2.在理論上雖已進行了大量的探索研究與計算，但仍有許多問題不很清楚。因此，要突破氫彈的技術關，應首先安排以下幾項工作：一是，繼續進行理論上的探討研究，結合各種核性能與核材料在高壓狀態下的測量試驗，摸清如何使熱核材料重氫化埋燒起來、燒下去的基本規律。二是，進行若干次“熱”試驗（即裝有濃縮鈾的核爆炸試驗）。初步考慮：第一步，進行熱核材料試驗。爭取在1966年6 月進行一次含有熱核材料的原子彈（即加強型原子彈）空中爆炸試驗，以了解在數千萬度的高溫下重氫化鋰熱核反應進行情況。第二步，在上述工作的基礎上，擬於1967年內進行一次更大的三相（裂變一聚變一裂變）航彈的試驗。

報告還說，從國外資料的調研情況看，氫彈的技術關鍵的突破似乎都是從大型三相裝置的試驗開始的。我們目前還沒有鈈和超重氫，利用現有的核材料和內爆結構，能否從上述三相航彈的試驗開始突破，還有待進一步的理論研究工作，並通過熱核材料試驗之後，才能看出苗頭。我們的設想是，一方面要爭取突破，另一方面又要準備反覆。因而，在積極安排上述工作的同時，還要注意適當開展其他有關新材料、新技術的研究。

1965年8 月27日，理論部召開全體人員大會，鄧稼先宣布了上述決定。鄧稼先和各位副主任在講話中都要求去上海出差的人員在國慶節前趕到上海，以便利用華東計算技術研究所國慶節假日期間空出的全部機時，集中突擊一些天，用當時已掌握的加強彈原理，選用可能取得的最好的核材料為後盾，依靠拼材料、拼重量的辦法，完成當量為百萬噸級的三相氫航彈優化設計的任務。考慮到我國空軍轟一飛機最大載重量和機艙體積的限制，鄧稼先和秦元勛（理論部副主任）還給了三個要掌握的技術指標：一是儘可能加大尺寸，多裝核材料；二是核裝置總威力要儘量達到100 萬噸TNT 當量；三是要保證一定的聚變比。

理論部大會以後，13研究室領導研究決定，由室主任孫和生和副主任蔡少輝、彭清泉帶領4 個與武器設計直接有關小組的科研人員及幾名科研輔助人員共50多人，於9 月底前赴上海。隨後，各小組都開始抓緊做好出發前的準備工作。他們請彭桓武、黃祖洽、于敏、秦元勛等專家給大家講了他們個人對加強彈的看法，也請了其他研究室一些從事過加強彈理論設計經驗較豐富的研究人員給大家傳授經驗。副組長孟昭利等還根據幾位部主任的意見準備了一批到上海計算的模型。

到上海安頓好以後，大家馬上着手安裝從北京帶來的各種程序，進行調試和對算。首先解決了程序計算中中子不守恆的計算方法問題。數學組的同志日夜加班，很快編出了大型計算機程序，開始了三相氫航彈的優化設計，進行了大量的數值模擬計算。大家很快就算出了一批模型。從結果看，離領導上的要求並不太遠，只要加入少量的貴重好材料，威力就可以提高到100 萬噸TNT 當量。但是，這批模型的聚變份額都很低，這表明其中的熱核材料並沒有充分燃燒。

面對這批計算結果，于敏並不感到意外。因為他早在原子能研究所輕核理論組進行氫彈應用基礎理論的預先研究時，就曾經對原子彈中加入聚變材料的加強型原子彈進行過探索。不過那時是在缺乏必要的原子彈知識的情況下進行的。當時就發現在加強型原子彈中，聚變材料雖然能起到加強原子彈威力的作用，但由於加強彈中聚變材料燃燒不充分，這種加強作用也是不充分的。

于敏經常深入到計算機機房，平日裡大部分時間都是埋頭於堆積如山的計算機打印的紙帶中，聚精會神地仔細分析計算結果，一看就是幾個小時。為了找出優化設計中的問題所在，繼續前進，于敏從計算的多個模型中選了三個用不同核材料設計的模型，進行了深入細緻的系統分析。他考慮到一起來上海出差的這些年輕人，大部分缺乏氫彈的基礎知識，科研工作的實踐經驗也不多，深感自己有責任通過講課來提高他們。為了在工作中提高他們的水平，也為了找出優化設計中的問題所在，于敏決定把他以前在原子能研究所探索氫彈機理時積累下來的氫彈物理知識結合現在加強型核裝置優化設計的實踐，給大家作系列學術報告。

10月13日，于敏開始了他持續大約兩周的系列報告的第一講。他從炸藥爆炸開始，對加強彈的全部發展過程和各個階段的特徵物理量進行了分析。他還結合物理粗估，對內爆動力學、中子學、熱核反應動力學、輻射流體力學等有關現象進行了系統分析。于敏通過這樣的系列學術報告，一方面使大家學會如何分析計算結果，抓物理實質；另一方面也是一次教學相長，他進一步理清了頭緒，獲得了啟發。于敏分析了決定氚一中子循環次數的幾個物理量，看出設計氫彈的途徑不外乎兩條：一是高溫度道路，一是高密度道路。

高溫度道路已經探索過，知道其中的困難所在。從分析加強型原子彈模型看出，這種模型中氚一中子之所以達不到多次循環，是因為熱核材料沒有被極高地壓縮，沒有達到極高的密度。大幅度提高熱核材料的密度是一個關鍵！而熱核材料之所以達不到極高的壓縮密度，是因為這種加強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辦不到。于敏緊緊抓住了問題的關鍵，開始了新的思考。怎麼辦呢？于敏認為，要達到極高的壓縮度，只有利用原子能才有可能。經過進一步深入分析，于敏認為：在加強彈中原子彈爆炸後出現許多物理因素，有的起好作用，有的起破壞作用。限於彈體的構形，它們不可能很好地配合。如何選用性能良好的材料，採取什麼樣的構形，才能夠促進起好作用的物理因素並抑制起破壞作用的物理因素呢？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，並且善於透過複雜現象抓住事物的本質。他又苦苦思索、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。然後，他想出了一個減少這種能量損失、提高其利用率的精巧的結構，估計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能壓縮到什麼程度，如何使它點火和自持（自行維持下去）燃燒等。