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中國核試驗(1964-1996)(組圖) 2008-09-23 13:34:35

美國核武專家參觀中國核設施後的新認識(組圖)

倍可親(backchina.com)
原文標題為:中國核試驗(1964-1996)
本文主要部分為witten1網友翻譯。其中的PS部分也應該是其為幫助網友理解所加的文字。倍可親加上了原文中的圖片和翻譯了圖片說明。

  一:來自中國的訪客

  譯者註:這是今年第九期的Physics Today上的一篇長篇紀實性的報道,從一個西方核武器研究者所經歷的中國的核武的研製。其鏈接出處是:http://ptonline.aip.org/journals/doc/PHTOAD-ft/vol_61/iss_9/47_1.shtml 。 我有意把此篇報道翻成中文中,是因為以前國內的導師也是曾經的兩彈一星工程的一個子項目的負責人,而一直想把導師口述的歷史轉寫成文字,可是總感覺不是很妥當。於是在此就借這篇來自於Physics Today的翻譯來間接講講這一段歷史。之所以我願意選擇這一篇,是因為,在涉及到中國兩彈一星的關鍵人物時,文中所講和我導師所講是一致的。由於文章很長,不想一次性的翻完,這樣的每天就只需要花一些時間而不至於影響我正常的工作學習了。以下就是這個長系列的第一篇。

  引子:一系列精緻的技術、艱苦的工作、情報的收集及卓越的智慧的精彩組合使得中國在極短的時間內得以躋身世界核俱樂部。

  來自中國的訪客似乎很“乾淨”。其中的五個人已經從北京飛來參加1989年的在Albuquerque, New Mexico舉辦的關於凝聚態物理中的衝擊波的APS會議。Danny Stillman作為LANL(洛斯阿拉莫斯國家實驗室)技術情報部門的主管負責接待這些來自中國的訪問學者。所有的五個訪問學者看上去就像在進行愉快的學術交流,而明顯,這樣的表現是有着欺騙性的。在未來的一到二年裡,所有的這五位都被發現是中國工程物理學院的頂級科學家。中國工程物理學院相當於美國在 Los Alamos、Livermore、及Sandia的核武器實驗室的總和。而此時那幾個來自中國的客人正在收信美國的相關方面的資料。

  
圖片說明:中國核設施位置圖。原子標記處是研究和生產地點。蘑菇雲標記處是試驗點。


  在1988年六月,另一個客人帶着模糊不清的會議日程自己一個人來到Los Alamos訪問:他叫楊福家,是有着多重身份的中國技術官員。除了作為上海核所的主管外,楊同時在復旦大學及好幾個國際科研院所機構皆有職位。 Stillman歡迎楊的到來,因為他知道最好的情報源就是向知識豐富的來訪者問直接而簡單的問題。

  作為開始,Stillman問楊:“中國的核武器program里是否有一個高效的爆炸反應裝置?”這樣的一個實驗反應裝置,一般是位於一個很偏僻的地方,能夠完成一秒鐘超臨界組分的實驗以便地對真實的核爆產生的輻射及粒子流進行模擬。楊的回答是:“當然。”

  (PS:處於超臨界狀態是一種很危險的狀態,隨時都可能產生核爆)

  接着Stillman打開一張四川省的地圖,問道“你能告訴我在哪嗎?”Stillman過去一直認為他已經知道那個位置了,但是最後的結果卻讓他很吃驚。楊所指的位置是在群山之中一個和所有已知的中國核武器設施地點的西面有一段距離的地方。Stillman緊接着就拋出了第三個問題“你能夠安排一個邀請讓我能夠訪問那些核武設施嗎?”。“當然,”楊直接而簡單的反應,“只要寄給我一份你的簡歷的複印件並告訴我中國還有哪些核武器設施你願意訪問。”

  於是一項對中國的核武器最顯著的揭幕program啟動了,這是一個預先準備好的給美國核情報部門的核心人員參觀中國核皇冠上的寶石的計劃。中國官方當然知道Stillman究竟是何許人也,很明顯中國官方選擇讓他來參觀,參觀這第一手的中國在核武領域的成就。中國想讓Stillman在參觀後帶着他所了解到的信息返回美國,告訴美國政府,美國科學家以及最廣大的老百姓有關中國核技術能力的信息。核武器的設計信息被認為是最高級別的秘密,為何中國政府要那麼做呢?

  一個可能是,中國可能在尋找威懾。一個全美範圍的對中國核能力的認識將會導致一個更加謹慎的美國軍方在台灣及太平洋地區的姿態。或者這只是一個情報技巧罷了。中國科學家經常只是給美國來的訪問者顯示一下他們的技術裝備的內部工作原理。豎起眉頭或者突然的愁容可能可以確認或否定一年的工作。也許,中國的核技術已經不再是頂級的機密了。隨着鄧小平時代在1980年前後的到來,核技術在第三世界的擴散已經成為國策了。也許是時候讓美國來看看了。

  最可能的原因是中國人的盛情好客,或者是一個對獲得科學研究的尊重的簡單的嚮往。我過去已經發現在蘇聯的核武器實驗室有着相同的現象:幾十年來一直在做非常漂亮工作的傑出的科學家卻沒有在雜誌上發表任何的結果。在“鐵幕”或“竹幕”(這個“竹幕”一說我倒是第一次看到,呵呵)之後的他們的一生之中,他們既不被他們國家的人所知道當然也不會有國際科學群體的讚譽。(能見http://ptonline.aip.org/getpdf/servlet /GetPDFServlet?filetype=pdf&id=PHTOAD000049000011000030000001&idtype=cvips) (PS:在此,再次向為祖國默默無聞的奉獻自己青春甚至一生的共和國的英雄們致敬!)

  要再次進入前蘇聯的核世界得再等另外的五年,而來自中國的機會卻來得更快了。毛澤東在1976年去世;在之後的四年中,鄧小平鞏固了權力並且領導中國進入一個全新的更注重實際的發展環境。到八十年代末,“改革與調整”掃遍前蘇聯地區及中國人的世界。中國的領導者正在尋找來自西方世界當有的尊敬。在 Stillman的行程結束的時候,中國人贏得了當有的尊敬。

  作為一個經驗豐富的情報官員,Stillman注意一直保持着和另一個美國人一起旅行。在由於1989天安門事件發生所引起一些外交的推遲後,Stillman及其來自Los Alamos的副手,H.Terry Hawkins,於1990年4月3號在上海着陸了。

  二:上海之行

  第一站是復旦大學。復旦是數十個研究所,技術中心及國家重點實驗室的所在。在訪問由楊所主管的近代物理所期間,聰明的學生正在用老式的設備做着前沿研究,而令人驚異的是這些設備是從上海的跳蚤市場上買的。他們工作的實驗室是沒有暖氣(註:當時才四月初,上海應當還比較冷),可是由於窗戶已破所以“通風良好”。這正是Stillman對新老文化間反差的第一印象,而這樣的不同會隨着他穿越中國而變得異常的頻繁。

  (註:注意這是1990年的中國,從這個老外的筆中,我們可以看到那時候的科研條件確實艱苦,也是那時候全國高校的普遍情況。這個在我的母校當時也是這樣的,據我導師所言,那時他帶學生都沒有固定的學生的辦公室,只能找間教室一起討論問題,可是就是這樣的環境,也是出了幾爐的好學生啊。對比現在的國內的各個名校已然優良的實驗室環境,科研幹勁與動力卻似乎沒有那時那麼好了)。

  復旦大學是中國核武器系統的一個重要組成,而中國還有其他幾所知名的高校也是參與到了這個大系統之中。在復旦,Stillman也和剛剛退休的前校長謝希德一同吃了頓飯。在那時,謝是複雜的互相聯繫的中國官僚系統的一個典型:在1990年這年,她成為中國共產黨上海中央委員會的主席(是上海市委書記?),這使她成為了事實上的上海市市長。更早的時候,她剛從Smith學院及MIT畢業;而在不遠的將來,她被認為會成為復旦美國研究中心的主管,這個中心做為龐大的技術情報系統的一部分用於評估西方技術。謝很有魅力,操着一口流利的英語口語並支持Stillman的訪問,這其實可以視作是一種官方性質的認可,認可Stillman能在未來幾周里進入眾多的中國核設施基地。

  次日,Stillman訪問了上海核所,楊亦是主管。那個所僱傭了超過1000人的雇員,其中一半是科學家。這個的從1960年開始就一直存在着了。在上海核所討論的一個內容是在上一年,從前蘇聯的導彈測試射程內所出現的神秘的球擴散的光線(http://ptonline.aip.org /journals/doc/PHTOAD-ft/vol_61/iss_9/captions/47_1box1.shtml)。而這在上海核所討論之後的禮物就是Stillman得到了一張35mm的照片但沒有任何更多的說明。招待他的主人感到疑惑並對美國人的想法感興趣。

  

  圖片說明:1987年美國和蘇聯簽署了中程核力量條約。條約規定兩國在1991年6月前銷毀所有射程625英里到3500英里(1000公里到5600公里)的導彈。1988年彩虹球出現在斯堪拉維亞半島和中國北部的大氣中。這是Danny Stillman 提供的照片。這樣的球形構造以3公里/秒的速度迅速擴展。但中心保持透明。這種現象在1991年中期後不再出現。這種光球與攔截導彈的導彈防禦系統的測試有關嗎?或者與導彈上的自動摧毀裝置有關?直到今天,這種光球在俄羅斯也是頭等機密。外界只能確定兩點:這種光球現象存在,但西方一無所知。

  Stillman對上海核所的訪問也促使他洞察到了在同樣的那個時期中國人也會對巴基斯坦的核科學家有同樣但會更為特別的“招待”。正如我們將看到那樣,發韌於八十年代早期的那次合作(中巴)最終引向了在Stillman離開中國後不久的在中國的一次聯合核測試。

  三:成都及內陸核世界

  Stillman第三天的行程則是以一趟讓其很是緊張的空中之旅開始:一兩千公里的從上海到成都的空中旅程將通過一架老式的波音707來完成,而成都則是中國內陸核世界的心臟。Stillman的嚮導及講解員一邊做好墜機保護動作,一邊向Stillman保證道:“別擔心,這是一駕不錯的美國客機。” 飛機剛到達成都,Stillman就見到了他最初在一年前在New Mexico已見過面並招待過的那幾個和藹可親的中國“探子”中的一個(參見第一篇)。也只有在中國這些人才會在他們面前顯現出他們在中國核機構中的資歷和地位。

  在接下來的數日裡,Stillman一行相繼訪問了梓潼,綿陽以及在綿陽的科學城(PS:即是九院,中國工程物理研究院),這座科學城地處綿陽郊區(PS:其實現在的面積已經相當的大了,差不多有近一半的綿陽市區面積),是中國龐大的核帝國的智力源泉。在一路上同主人的交談中,Stillman漸漸明白了1989年在天安門發生的衝突並不僅僅只限於在天安門。在那個時候,大規模的騷亂已經席捲了整個中國;在成都,成群的學生放火燒建築物而比他們年長的人只是在旁消極的觀望。

  在科學城的外圍,Stillman參觀訪問了安放於一座工業化的建築里的相對論性電子束流加速器,那棟建築里裝備着大型的起重架用以安放大型的構件。接待他的人承認這台加速器是用以產生電磁能量爆炸以便模擬一次遠距離的核爆。當他們在講解他們的高效的爆炸反應裝置這一個成就時,同時也向 Stillman詢問了美國在X射線激光器上的工作。

  PS:一顆一百萬噸TNT當量的氫彈,假設在一座處於平原上的城市投放,則火球半徑三百米內,一切物質等離子體化,火球半徑三到五公里內,所有建築物夷平,火球半徑十到十五公里內,一切生命消失,在往外就是向外擴散開的強電磁輻射了。換句話說,這樣的一顆氫彈要是投放到了合肥這樣的一座中等城市,則瞬間(真的就是瞬間,有時候不要被電影上的慢鏡頭給蒙了)就成為了一座死城。通常所說的,人類所擁有的核武器能把地球毀滅幾百上千次是不恰當的說法,誰有本事能把地球一層一層的給炸開?其實應當說,人類所擁有的核武器能把人類文明毀滅幾百次。當我給導師說到現在核策略是“核捆綁”時,他說,這是一個無比瘋狂的策略,並說能想出這樣的策略的人本身估計也就是個瘋子或戰爭狂。因為他親眼見過氫彈的爆炸,那情景是無比的壯觀,可是他說任何見過氫彈爆炸的人都不會願意看到這玩意真在地球生靈的頭頂上爆炸。這讓我想起了愛因斯坦講過的一句話,大意是,我不知道人類的第三次世界大戰的場面會是怎樣,但是他知道如果有第四次會怎樣,第四次一定是棍棒加石頭。(以上對氫彈爆炸威力的描述是導師所說的轉述)

  下一個行程則是Stillman和造訪New Mexico的神秘訪問者中的另一個面對面的交流,這位神秘人物是中國西南流體物理研究所的主管,而這個研究所其實是中國高爆測試研究所的委婉的稱呼。這個研究所有通往九處設施的權限:三個處在遠離科學城的在山裡的戶外設施而另外六個則是密封的防泄漏容器設施,這六個巨大的鋼製容器用以限制幾磅的高爆炸藥所釋放的能量。這些高爆炸藥覆蓋在重金屬上用以模擬鈾而容器之所以要被密封是為了重新回收在實驗中有價值的且有時是有毒的金屬(PS:這裡有毒應當是指有放射性的金屬)。其中四個大的容器在科學城,另外兩個小一點則是在成都應用物理所。所有這些測試裝備都被小心的用各種外圍電子學儀器裝備着用以收集大量的數據。中國的科學家們並不只是簡單的進行一些原理性的測試;他們想理解核爆過程全部的動力學信息。

  


  圖片說明:科學城入口的雕塑。在1980年代,中國在中國中部的綿陽建設了這樣一個建築群。這是中國核武器計劃的心臟部位。雕塑頂端分裂的部位象徵原子彈爆炸時裝置分拆的過程。那些棒狀物代表了(爆炸時)出現的伽瑪射線輻射。(照片由Danny Stillman提供)

  作為龐大的中心實驗室及辦公室的複合體的科學城在今天仍然在管理着中國的核武program。而在Stillman第一次訪問期間,整座科學城也接近完成。而這Stillman到來之前,科學城已經建設了幾十年了用以取代按前蘇聯計劃(則顯然極易成為打擊目標)所建的在海北藏族自治州的核基地。另一方面,科學城的建設也是用以取代在梓潼的過渡設施。在通往科學城的入口處屹立着一座塔狀的標誌性的雕塑品(http://ptonline.aip.org /journals/doc/PHTOAD-ft/vol_61/iss_9/captions/47_1cap2.shtml)符號化的表現了核武器的核心正在爆炸的情形。一進入科學城,Stillman就看到了現代化的管理建築,優雅的宿舍和賓館,早先描述過的高效爆炸設施,一個計算中心(中國第一台超級計算機的家)以及大量呈陣列排列的實驗室和機械店面。作為第一個到達科學城的來自美國的訪客,Stillman受到了熱情的歡迎。

  在返回成都機場的路上,現代化留在了腦後,而一個顯得老舊的中國重新呈現於Stillman的眼前。在返程的路上,Stillman的車隊碰到了一個洗車點。他原先認為這表明了他們在訪問科學城的時候可能碰到了一些電磁污染所以需要清洗一下,可是事實確非如此,原來那個洗車點只是當地山裡的宗族私自開的一個收費點。即便有訪問中國核武設施心臟的外交證明書也不能讓Stillman免去在這個強制洗車點的費用。政府司機為了能按時到達目的地所能做只能是通過付“洗車費”儘量避免進一步的延遲。

  四:西安

  下站則是西安,一座大多數的來此旅遊的人們都會知道是秦始皇兵馬俑所在城市,與此同時,這也是離西北核所最近的城市。而西北核所是專門做核爆診斷的。這個所擁有近千名的科學家,涵蓋了地球科學、輻射化學、儀器儀表製造、計算機以及核硬化處理(PS:用以防輻射)等與核診斷相關的學科。西安及西北核所具有明顯得前蘇聯斯大林式的建築及技術痕跡:建築物完成之時就看上去並感覺很老舊了;破敗的窗戶頑強的用着糊上去的紙板抵禦着寒冷;電梯總能把乘客送到離指定樓層正負二三十公分的誤差範圍內。而當Stillman及其一行人看到了在這個世界上他們所能看到的最為精巧的快X-射線設備時,所有的這些不便就全部煙消雲散了。這樣的儀器是專門用來支持內爆診斷及輻射硬化測試的。而在西北核所的科學家們也向Stillman問了所有正確的問題,且他們對美國核爆測試程序是不可思議的熟悉。

  在那時,核武器的安全性在中國還不是在最高優先級別。做為對Stillman對中國如何控制這些武器的安全性的回答,西北核所的專家承認他們的武器確實不是“one point safe”,這意味着他們還沒有使用“較遲鈍”的高效炸藥,因此這意味着,一次偶然的引爆就會事實上引起一些核軟化(PS:這會引起輻射的增強從而產生進一步的正反饋,最後會大量的輻射泄漏,這是我的猜測,因為對這樣的技術細節我無從查明是什麼)。而在隨後的十幾二十年間,中國對其核原料儲備做了改善。中國的科學家也明白在高效炸藥上的熱循環的影響;他們不允許他們的核武器曝露在陽光之下過長的時間。而這些促使Stillman提出對武器安全性的討論:“ 中國的核武器是否包含了一些特別的設計或者說保護性裝置以避免未經授權的使用?”西北核所的主管回答說恐怖主義不是他們核武器設計所考慮範圍內的事,中國人的做人的原則排除這樣的未經授權的使用。可見,那時的中國核武器的安全不是通過電子裝置來實現而是依賴於“政治可靠”來保證。那個主管表示同意以往過去的那一套安全策略是時候需要改變了。我懷疑這樣的改變是否已經發生。(PS:這是原文作者附加的一句評論)

  在西安富有啟發性的討論只是另一趟搭乘破舊的俄式飛機而令人無比緊張的通往北京的空中行程的前奏。北京不僅是中國的首都;她同時也有大量的與核武 program相關的辦公機構,包括應用物理及計算數學所。這個所的一個管理人員是去年到New Mexico的匿名訪問者中的另一個(參見這個系列第一篇)。

  核武器的設計已經發展到對數值計算及模擬的高度依賴的程度了,但是,在1990年,中國的核研究工作者們只有一台能完成二維流體動力學計算的超級計算機——銀河2號。這台計算機是由長沙的一家工廠生產的,這座城市大概在北京南邊1300公里。這台在湖南的超級計算機所在的位置是和一個要在1992年進行的先進武器設計及測試關聯在一起(PS:國防科大在長沙,呵呵),這意味着,北京的設計者不得不往返於北京、長沙(出差),這種情況一直保持到1993第二台的銀河2號超級計算機出現在北京為止。

  五:第二趟旅程

  Stillman於1990年夏天返回美國並於當年秋天再次到達中國訪問,這次反問的重心則在中國核武器的具體的實驗一塊了。他再一次飛到了成都並用了整一上午的時間坐車到達了一個迄今為止還是不為外界所知的機構。而這個機構在地圖上則被標明為核物理化學所。位置是處在偏僻的群山之中,且整個機構是隱藏在峽谷之中的。那兒的賓館是舒適且現代化的。當然,Stillman到這的是被那他從未見過的被稱之為FBR-2快速爆炸反應器所吸引,這樣的裝置最早是在兩年前和楊的交流中獲知的。

  在那歷史性的下午,Stillman一行人穿過了重重的森嚴戒備,所有的警衛都是用AK47裝備着。標誌性的徽章上有596的標誌,標誌在那個時刻,前蘇聯放棄了他們的中國同志。在1955年的一月十五號,毛澤東啟動了中國A彈工程,在同年四月,前蘇聯同意對中國的原子能事業提供全力的協助。至 1957年2月,前蘇聯專家開始幫助計劃建設葙關的工業基礎設施用以生產核材料及武器。到1957年4月,前領袖給了E.D.Vorobiev(前蘇聯烏拉爾城的科研主管,該城是前蘇聯核武器計劃中的一個自封閉的城市)特別的任務,這個特別的任務就是把中國帶入核武器的時代。在接下來的12個月中,Vorobiev搬到了北京並帶領了蘇聯專家團隊對中國人進行培訓。到1957年的10月15號,這個合作隨着中蘇New Defense Technical Accord的簽定達到了顛峰,這個甚至被稱作是直接把在蘇聯的核武器的原型運到中國。然而在1958年,中蘇蜜月期開始結束。毛髮動了大躍進;赫魯曉夫開始認為毛不穩定。更進一步,在這位前蘇聯的領袖在當年七月的對北京的訪問被粗魯的接待並提前返回後,他決定中止對中國核武器工程的幫助。他把其決定正式的在1959年的六月二十號警告了中國政府——在1959年的第六個月份。而中國則將其視作前蘇聯對中國的最終背叛,緊接着596作為一個符號就直接壓在了中國武器專家的肩上了。五年後,中國人把他們第一個測試的裝置命名為596。

  回到前面講的FBR-2,這裝置具有在微秒量級上釋放高強度中子流及伽瑪射線的的能力,因而可以用以模擬實際核爆炸的輻射發射。(掌握這台機器的技巧是在其把實驗室炸飛之前將其關閉)。Stillman過去已經知道在中國的某處肯定有這樣的裝置,這也是為什麼他過去要問楊有關這台裝置的原因。但是當他到達的時候,美國一行人知道了,原來早在14年前中國已經在用第一代機器FBR-1,而這第一代的機器也因為在這的實驗研究人員的“喜新厭舊”而早早的扔到垃圾堆里去了。在這次的行程中,美國一行人被允許對這個快速爆炸裝置及設施進行完整的訪問。

  隨後他們重新訪問了科學城,在那裡Stillman學到遠遠比他第一次到來時多的多的東西。舉個例子,他能仔細的檢查高爆炸藥測試設施。在和那些測試容器接近的地方是令人印象深刻的快X-射線機器,被設計來用以研究內爆發生時的情況。附近的高速照像機能在一秒內完成100萬張的拍攝。在內爆球內的探測釘子給出了進一步有關於內爆對稱性的信息。整套技術裝備,從任何一個標準來看都是“藝術級”的。(state-of-the art,本來我是想就用傑出的譯意來形容,一方面顯得平庸,另一方面,作者在此顯然是想盛讚其技術水平,所以我想就用“藝術”這個詞直接翻譯,本身,這個詞在中國確實也是一個非常好的形容詞,形容一樣的東西做到了藝術級別,那就說明確實是非常傑出了)。PS:一些貼子表現出來的對祖國技術水平的無比自卑,這裡算是一個間接的回應了,我還是那句話,妄自菲薄不必,狂妄自大也不可,凡事一步一個腳印做好。

  六:羅布泊

  從成都返回後,一行人就飛往了烏魯木齊,作為新疆的省會,這個城市是離中國核武器試爆地點最近的城市,那個地點就是聞名於西方的羅布泊。在到達烏魯木齊之後緊接着就是六個小時的穿越群山和沙漠的長途折磨,之後才到達了新馬蘭鎮,做為一個居住點這個小城鎮沒有出現在中國的任何地圖上而這個小城鎮是大約2000名的中國人民解放軍的家——一個高度自治的地方包含了所有的中國的裝備服務——且同時也是約有8000個老百姓在此居住。Stillman一行遇到了熱烈的款待,包括了當天深夜的羊肉烘烤及無窮無盡的新鮮水果。所有在烘烤那的服務人員都是解放軍女戰士且會說一些簡單的英語;所有的解說員都會說一口流利的英語,包括口語。他們通常的工作是翻譯海量的美國雜誌以方便在測試基地的科學家的使用。

  來自北京的一些貴賓參加了Stillman的來訪活動。大多數都會說很棒的英語,而且他們似乎都在討論他們孩子在美所取得的成就。在羅布泊,即便只是負責鑽垂直測試井筒的工程師也是曾經在二戰期間在美國工作過的;而到1990年止,他的所有的孩子全部在美國頂級的工程學院註冊了。在羅布泊這一中國沙漠深處的午夜烘烤不禁會讓人想起在Los Alamos的小山之上那怡人的野外烹飲聚會。

  次日早晨,護衛隊再次集結開始兩個小時的行程,行程的終點正是核彈爆炸點,在這個爆炸點上有七次能量大於美國Nevada爆炸點的試爆。 Stillman穿過了電力變電站、令人印象深刻的的貴賓區、一座位於深谷之中的建築用以組裝核測試裝置以及一個用以清楚放射性污染的設施。通信安全抓的滴水不漏。在Stillman的訪問期間,還看到了幾個鑽井平台正在挖幾個2到2.5米的直徑的洞以用來放核裝置。鑽進技術以美國的標準來看則顯得很陳舊;探鑽工人平均每天的探鑽(花崗岩)深度平均只能推進2米。

  有着20到40米的地下水位,大多數的試爆都是在羅布泊的垂直豎筒里進行的,而點火則是在水飽和的花崗岩中完成的。中國人所使用的埋藏深度方程是 (depth of burial)DOB=120*Y^(1/3),這裡Y是以千噸TNT為單位計的核爆當量(PS:例如,如果是100萬噸TNT當量,則此時 Y=1000)。前面的那個因子120則是隨着試爆點地質結構而變化的因子,而120對中國的花崗岩的組成而言是合適的(PS:這不是廢話嗎?都做了這麼多的試爆了,再什麼樣經驗也會出來的)。由這個公式所計算的點火深度就是“安全深度”,只是已經被重新標度到期望當量的110%水平(PS:這樣做其實只是想讓整個過程更為安全)。

  中國的核測試如果沒有比美國的核探測技術更好的話那也是在每一點上都和那些在美國使用的測試技術是一樣好的。舉個例子,西北核所的科學家給 Stillman顯示過了好幾個中國造的5M赫茲的示波器,但其最大探測範圍卻可以記錄到1.5G赫茲的信號,這樣的技術已比所有的同時代的西方所能造出的最好的示波器要好得多了。(PS:這裡有些出乎我的意料,因為我印象之中一直覺得我們示波器不什麼樣,以前實驗室大多也是用進口的。看來中國的軍用技術如何有效轉成民用技術是很值得討論的)

  西北核所的科學家也已經發展出了一種叫做雙軸PINEX(小孔中子實驗)“照相機”用以提供一種雙重照片,這樣的雙重照片能夠反應在氫彈內爆(PS:氫彈的爆炸是先引爆裡面的“原子彈”來實現的)期間,熱核裝置的裂變部分所引起的氘氚燃燒區域的情況。(PS:不知道大家看明白了沒有?其實就是說先用原子彈來極大的壓縮氘氚使其達到聚變的臨界密度,而這個臨界密度是有氘氚核之間的量子勢壘所決定,有舉的人可以自己做一個估算,這裡不在贅述。那麼這樣特殊製造的照相機就可以讓我們觀察到在那一瞬間的情況,其實如果同學們對中子衍射還熟悉的話,也是自己可以想象的,這樣的裝置也是自然而然就應運而一了)這台獨一無二的雙軸中子成像儀允許中國的核武器研究者可以對核裝置內部一個專門的燃燒區域進行任意兩個時間序列事件的成像或者或者在同一時刻同時記錄核裝置內部不同區域發生的事件!(PS:還是可惜,這樣的技術應當像民用推廣的,不然現在國內很多做量子方面相關的實驗的實驗室也不用再去買國外的被淘汰的產品,TG可能自己都不知道這樣的技術推向民用能帶來多大的好處吧)

  在羅布泊的那晚,Stillman還看到了,早期關於核爆效果實驗的視頻。有一種叫做CHIC-12的測試,就是在距離核彈一定距離的地方環繞着放着各種各樣的目標:submarine-pen door,地下軍事掩體,軍隊的飛行器,坦克以及甚至關在籠里的動物(在籠子所在處還放測量裝置)。令Stillman感興趣的是,中國的所有測試過程都和那些在美國進行的是完全一樣的。

  七:一些背景

  西北核所的人員全是解放軍成員——負責對核爆測試數據的紀錄而後進行炸彈碎片的輻射化學分析以評估裝置的表現。任何一個有核國家應當考慮核爆測試為巨大的物理實驗。在這一點上,中國的核武器設計者們對此深有心得;而現在新增的一些所謂有核國不會這樣做。許多國家只是將他們的早期的核測試做為一種政治上的聲明或者簡單的驗證性測試。在中國,則不同,即便只是在第一次的核爆測試中,極端精密的儀器也會被用在其中進行相關測量。

  [PS:前兩年鬧的沸沸揚揚的朝鮮所謂“核爆”,按照我國內導師的分析其實根本就沒有成功,他給我講了他之所以給出這樣的判斷的理由,一個是他在電視上看到了朝鮮相關的實驗室的一個鏡頭,儘管很短,可是導師由於二三十年的工作經驗積累,馬上看出那是一個製造原子彈的核心器件,由那個器件的大小,導師馬上判斷出,朝鮮即便要做核試驗也只是10K噸TNT當量以下的實驗,而這樣的試驗其實是屬於原子彈小型化的試驗,而朝鮮顯然還不可能有這樣的技術(在後面我們還會講到中國核武器的小型化),所以當看到那個玩意兒的時候,導師對這次朝鮮核爆究竟如何也就知道大半;這是其一,另外,由爆炸時的聲響,導師判斷,那是一次失敗的爆炸,而之所以失敗,導師認為可能有兩個關鍵因素,一個因素是,鈈與鈾的成分配比不對(我問是多少,導師說是國家機密不能說,我就沒再問了);另一個就是,原子彈點燃引爆也是要將其內的物理壓到超過臨界密度(這也很容易估算,無非就是一個量子勢壘啦,呵呵),而這就要求將填充材料的兩個半球非常精密的在兩頭爆炸,讓這兩個半球以很高的速度碰到一起,同時中心部分要完全對準,才能完全試驗。所以通過那個聲音,我導師立即判斷朝鮮的試爆壓根就沒有成功,而進而再給出結論是,朝鮮在很長一段時間內不會再進行這樣的試驗,因為這一次就已經把他們儲備多年的材料已然用完了。]

  中國通過好幾種方式來收集核爆數據。高效的診斷技術包含了管道或通道允許實時的數據採集並能及時的在將整個實驗炸飛之前將收集到信號轉成電子信號。一百根的同軸多導光纜將爆炸過程的確認信息送到不遠的位於火球或衝擊波之外的跟蹤車處。光學及電磁設備靜靜的等在更遠的地方可以對內部裝置的表現給出迅速的評估。

  包括了對爆炸之後的炸彈碎片的收集的輻射化學是整個過程不可缺少的一部分。核裝置的設計者們通常會在他們的實驗中的一個關鍵位置放着追蹤元素用以探知溫度、中子流、燃燒效率以及其他的在爆炸過程出現的有必要採集的信息——而這整件事其實就是在一微秒內完成的。中國的核爆測試將這幾種技術使用到了很好的效果。

  在中國核爆測試工程最初的五年裡,所有這類的測試是在大氣層中完成的:六個是用空投或導彈遞送,而有兩個(包括了第一顆原子彈),是在一個100米高的鐵架頂上完成的。(PS:據導師所言這個鐵架在爆炸完成後沒有什麼事,而周邊的許多測試的東西都被摧毀了,大家猜猜是為什麼)。儘管中國從未簽訂 1963年有限核爆條約,但是她的科學家們一直在盡最大的努力將輻射塵減少到最少的程度(PS:這裡有點君子慎獨的意味,即便沒有條約的制約,這些共和國的英雄們仍然爭取做到最好)。一直到二十世紀七十年代中國開始研究核武器的效果為止,之前中國所進行的所有地表試爆從未引起過巨大的放射性塵埃雲。(PS:這是一個來自對中國一直有敵意的國家裡的一個核心人員對中國的致敬。)

  有很多的原因要求停止大氣及地表核爆測試。作為第三世界這個陣營的領軍人物需要通過排除這類測試以贏得“魅力”且由於核武器不擴散條約也正要被正式批准,保護環境及核擴散控制是最常出現的理由用以反對大氣核爆。然而這些禁令卻帶來了另外的好處:他們給有能力進行核爆的國家增加了安全性。在半個地球以外的一個外國觀察者可以通過對放射性塵埃的收集對被測試的核爆的技術水平有很好的認識(這個觀察者和那個進行核爆的國家可能互為敵對);另一方面,沒有了在大氣中的核爆測試,正在與你競爭且好奇的鄰國就不再能收集相關的線索了。通過讓其他的國家更加困難的理解這些裝置,將使得那些有核國家更容易擴大勢力。

  在1969年,在經過了兩年的預研之後,中國開始了第一次進行了在一個挖開的地道里的核爆。那次就相當於只是一次岩石動力學的實驗,只是用的是核彈罷了。在獲得了相關的數據之後,西北核所然後進行了一次對地下核爆測試現象的艱苦而徹底的檢查及檢驗,六年的時光倏忽而過,在他們對岩石力學、採樣技術、環境危險有了全面的了解之後,中國進行了第二次的地下核爆測試。

  八:那些核爆測試

  1964年10月16號,在一座高塔之上,中國第一顆原子彈——596——試爆成功。美國的情報分析師在分析了放射性塵埃碎片後,對其中鈈元素的缺乏而震驚,也為中國能以破紀錄的時間躋身於世界核俱樂部而震驚,但這其實只是剛剛開始。十八個月後,在1966年那個春天,中國成功的完成了其第一顆氫彈(PS:前面已經解釋過了,這裡面是用原子彈點燃的)在空中的試爆,而試爆所需要的氚則是通過中子對鋰-6的轟擊來獲得的,那次測試達到了二十萬至三十萬噸TNT當量。至1966年底,中國直接跳過多級引爆技術採取了兩級引爆,儘管這次年底的試爆只達到12.2萬噸TNT當量,可是依然從爆炸所引起的塵埃之中發現了鋰-6。內爆的輻射原理已經被測試過了。然後很快到1967年6月17號,中國毫無疑問的進入了氫彈俱樂部,那一天,中國完成了330 萬噸TNT當量的氫彈的空中試爆,再一次他們無可置疑的使用了鋰-6,並顯示了來自於濃縮鈾的多種同位素。自從那個在酒泉的核反應堆上線以來,那個核裝置里沒有鈈。

  在1968年的12月27號,中國用一顆改進的以鈈做主要原料的3百萬噸當量氫彈試爆同Lyndon B.Johnson政府說再見。(PS:Lyndon B.Johnson是美國第三六任總統,在他任期期間至末尾,美國逐年遞增的從越南大規模撤軍,而1968年也是其任期的最後一年)中國的核科學家們不覺得有必要對鈈獨立做一次測試。他們只是簡單的將其包含在第二代的氫彈設計里,最終也是如同計劃好一樣的成功的試爆了。到1968年止,中國的核技術能力已經可以和英國平起平坐了。而且此時中國也已經是擁有熱核武器的國家了,中國以破紀錄的短短的32個月的時間完成了從A-bomb試爆到330萬噸當量的氫彈試爆的跨越。而美國則用了超過七年的時間完才完成這一跨越。

  正如儘管經歷1958-1960年的大躍進以及前蘇聯的全面撤出這樣的極困難的環境下中國人仍然完成了A-bomb的成功試爆,而氫彈的成功試爆則是這個國家的第二次的標誌性的核事件。儘管由文化大革命所致的各個核武器實驗室的四分五裂,中國仍在1968年成功的進入了熱核武器的時代。(PS:其實當時的核武器的研發基地還好,沒有受文革太多衝擊)。在1966年5月,毛號召中國的年青人站出來,藐視現有權威,搜尋並清洗保守派——那些毛認為從革命到官僚機構變質蛻變的人。這場文化大革命所引發的混亂直接導致中國學術圈的倒退,嚴重的影響了經濟建設,持續了將近整整十年並最終導致了數百萬人的死亡。

  一個中國擁有精緻無比的核技術能力的明證就是中國在極短時間內完成了試爆氫彈的飛躍。在1964年的第一次原子彈試爆之後,中國只進行了三次的預試爆用以鋪平通往1966年的首次兩級引爆熱核實驗。美國在前蘇聯則是進行了數幾次的預試爆才進入了熱核時代。而英則進行了九次才在1957年完成氫彈實驗。

  九:Klaus Fuchs

  PS:一些背景,Klaus Fuchs:(1911-1988) 是出生於德國的物理學家,致力於英美核武器發展的研究。曾因向蘇聯提供科學機密被監禁(1950-1959年),中文翻譯全名為:克勞斯·艾米爾·尤利烏斯·福克斯。

  一個先前不被認同的情報源是Klaus Fuchs,一位傑出的德國物理學家及共產黨員,他在二戰之前從德國逃走併到英國尋求避難,之後在英國的核武program被閃電戰所破壞後轉移到美國。在Los Alamos,Fuchs在戰時的A彈的概念成形及發展中扮演重要角色,且他及時概念化的給出氫彈的設計。在戰爭期間,他還把那些秘密給了他的前蘇聯管理者。當戰爭結束時,Fuchs回到了在英國的Harwell鎮上的原子能研究機構——而此時,他的戰時的背叛行為還不為人所知。

  在1949年,當美國的密碼工作都破譯了蘇聯戰時的密碼後,Fuchs的過去的通敵行為被人發現了。通過從蘇聯駐華盛頓大使館到莫斯科辦公室的幾份保存的戰時傳輸信息的拷貝,美國的情偵人員確認Fuchs是一個間諜。在經過了混亂的審判之後,Fuchs坦白了,並於1950年在一英國法庭被判入獄。

  九年之後——1959年6月23號——Fuchs從英國的Wakefield監獄釋放。隨後他移居到東德的德累斯頓市,在那裡他做為一物理教師定居了下來。早期拜訪Fuchs的一個重要的學生是錢三強。在1959年,錢是中國A彈工程的核心人物。在那年的七月,錢造訪了東德,在那裡他和Fuchs進行了詳細的談話。在2006年,Stillman的一個同事H.Terry Hawking告訴他:“我在一個公開的出版物上讀過這個報道,這一次會面是在Fuchs回到東德之後不久發生的。Fuchs告訴錢的信息給予了中國核武工程很大的幫助。”參見:http://oldatlanticlighthouse.wordpress.com/category/klaus-fuchs/。在1959年那些漫長的夏日裡,Fuchs給錢全面的講解了Fat Man的設計及操作。而且十有八九,他還告訴了錢他的關於在熱核武器內的輻射壓的所扮演的角色的想法。

  十:後來的進展

  在他訪問中國期間及後來一系列的同來美訪問的中國科學家的討論中,Stillman得到了關於中國核武program的一個完整扼要的報告:每一次試爆的時間,每一次測試想達到目的,其當量以及從每一次試爆中所學到的教訓。一個詳細的列表可以從這看到:http://ptonline.aip.org/journals/doc/PHTOAD-ft/vol_61/iss_9/47_1s.shtml。所有那些測試結果及其他對中國核武工程的相關的信息由2005年來美訪問的中國工程物理學院的領導向我確認了。如下是一些補充的進展及結論:

  1,1982年,中國總理鄧小平開始把核武器技術轉移到巴基斯坦,且,in time,轉到別的第三世界國家。那些轉移包括了使用高濃縮鈾的非常簡單的CHIC-4的設計圖,其第一次測試中國在1966年已經完成。

  2,由巴基斯坦人進一步發展的CHIC-4的設計很明顯的於1990年5月26日在中國進行了測試。

  3,在四次失敗的實驗之後,中國的核武器研究者完成了輻射增強型武器的試爆,這是中子彈,時間是1984年12月19日。(PS:中子彈可以做的很小,雖然不能做到像火柴盒那麼大,但是放在手提包里是沒什麼問題,這是一種很恐怖的武器,由於中子是電中性的,也不會有什麼和通常的物質的華學反應,只是會被原子核散射擊,考慮到原子核對中子的碰撞截面很小,這意味着其可以輕易的穿過坦克的護甲,面對一個坦克集群,一顆幾千噸當量的中子彈就可以做到消滅對手於無形,而所有坦克可以分毫無損)

  4,中國在1980年10月16日用一顆70萬噸當量核彈的空中引爆向大氣層核爆試驗告別。 這也是所有核強權國家中的最後一次的大氣層試爆。 之後,中國一直進行地下核爆到1996年7月29號為止。

  5,在二十世紀九十年代,中國在羅布泊為法國進行了一系列的地下hydronuclear試驗。(PS:err..不好翻譯,大體就是一種極低當量的小型核爆測試,一般當量就幾噸到幾十噸TNT水平)。

  十五年過去了了,才華四溢的中國在核武器設計及對地下核試驗的理解和認識達到了和西方同等地位且遠遠超過了所有的別的亞洲國家。中國,現在,處於第一流的核強權國家之列。
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