我國氫彈之父於敏去世,來看氫彈研製曆程背後的故事
2019年01月16日15:31

  來源:北京科技報

  中國“氫彈之父”、改革開放40週年大會上被授予改革先鋒稱號的於敏院士今日在京去世,來看他與中國氫彈研製曆程的故事。

  光明日報1月16日消息,來自中國科學院的消息,我國國防科技事業改革發展的重要推動者、改革先鋒於敏,於1月16日在京去世,享年93歲。

  於敏畢業於北京大學,後被著名物理學家錢三強、彭桓武調到中科院近代物理研究所。他與合作者提出了原子核相干結構模型,填補了我國原子核理論的空白。1961年,於敏開始了長達28年隱姓埋名的氫彈理論探索任務,並取得了我國氫彈試驗的成功,為我國科技自主創新能力的提升和國防實力的增強作出了開創性貢獻。在2018年召開的慶祝改革開放40週年大會上,黨中央、國務院決定,授予於敏等100名同誌改革先鋒稱號,頒授改革先鋒獎章。曾獲2014年度國家最高科學技術獎。

  於敏院士退出一線科研工作已有多年時間,為何仍能在今年獲改革先鋒稱號?這主要歸功於他在我國氫彈理論研究和設計方面的領軍作用。

  中國最快實現從原子彈到氫彈突破

  眾所周知,我國是五個核大國中從原子彈到氫彈突破速度最快的一個。

  美國作為先行者,從第一顆原子彈到第一顆氫彈用了7年零3個月(1945.7.15--1952.11.1),它的冷戰對手蘇聯用了約4年時間(1949.8.29--1953.8.12),美國的堅定盟友英國用了4年零7個月(1952.10.3--1957.5.15),"獨立特行"的法國用了8年零6個月(1960.2.13--1968.8.24)。

  1967年6月17日,我國第一顆氫彈爆炸成功,距離第一顆原子彈爆炸成功僅僅有2年零8個月。

  現在網上有人認為我國時間短是"後發優勢",但20世紀50、60年代美蘇英等核大國對氫彈的研製高度保密,我國沒法學習借鑒其他國家的成功經驗和數據,同為西方國家一員的法國從原子彈到氫彈的跨越耗時8年,本身就是對腦補的"後發優勢"的最大否定。

  如果一定要說外國經驗對我國有什麼幫助,那就是美蘇英三國作為先行者,他們告知了全世界還有氫彈這麼一種威力比原子彈要強大得多的、採用核聚變原理的核武器,僅此而已。

  從原子彈到氫彈,美蘇等超級大國耗時日久,最主要的原因是技術路線不明,還有計算量的繁複。雖然1948年英國科學家Klaus Fuchs就最早提出了輻射內爆壓縮熱核裝藥的想法,但這一想法美國人1951年才重新發現,這就是著名的氫彈Teller-Ulam構型的核心要素。

  蘇聯直到1954年才認識到輻射內爆這一關鍵因素,並在1955年11月22日成功進行了輻射內爆氫彈的爆炸。另外需要特意指出的是,蘇聯1953年8月12日爆炸的RDS-6S氫彈使用"千層餅"構型,與其說它是氫彈,不如說是增強型原子彈。如果RDS-6S也能算氫彈的話,那麼美國早在1951年就成功爆炸了這種含有聚變熱核材料的助爆增強型原子彈;而我國第一顆氫彈成功的時間,也可以認為是提前到1966年。

  於敏35歲時主導我國氫彈研製

  我國氫彈的研製,在第一顆原子彈爆炸之前就開始了。1960年底在錢三強的領導下,我國開始氫彈理論探索,在原子能研究所內設立了"輕核反應裝置理論探索組",黃祖洽擔任組長,組員包括蔡少輝、劉憲輝和薩本豪,後來何祚庥也加入。為了增強輕核理論組的研究力量,組長黃祖洽多次向錢三強建議,調來了理論專家於敏。1961年1月12日經錢三強約談後,於敏加入輕核理論組並擔任副組長,此時於敏年僅35歲。

  當時全組只有十一二個人,而且當時我國核武器研究重心是突破原子彈的工作,國內唯一的一台萬次電子管計算機95%的工作量也用於原子彈理論計算,連組長黃祖洽主要精力都在原子彈上,於敏承擔了輕核理論組的主要研究和組織工作。由於電子計算機主要用於原子彈的研製,於敏和組內成員不得不主要使用計算尺進行計算,在數年的工作中解決了大量的基礎理論問題。

  1964年我國第一顆原子彈爆炸成功後,氫彈的工程研製迅速在1965年初提上日程,代號"1100"工程,這個代號意義是全重1噸左右、爆炸當量100萬噸的氫彈。不過氫彈研究畢竟十分複雜,雖然早在1963年我國已經突破了助爆增強型原子彈的原理,但氫彈原理直到1965年7月仍然沒有獲得關鍵突破。為此不得不計劃先進行助爆型原子彈的爆炸,根據試驗反饋增強對熱核聚變的瞭解。

  1965年10月於敏在做學術報告的過程中,理順思路認定提高熱核聚變材料的密度是氫彈研製的關鍵--提高密度靠炸藥是遠遠不夠的,只能靠原子能。這也是英國科學家Klaus Fuchs在1948年提出、美國人在1951年重新發現的氫彈核心要素。

  於敏經過幾天的分析和思考,想出了減少原子彈爆炸能量損失,提高壓縮能量利用率的精巧設計結構,並進一步提出了兩個模型。11月初,於敏等人經過計算驗證了理論模型的正確性。

  於敏等人提出的氫彈原理基本思路,是以原子彈來維持熱核材料的自持聚變。為此氫彈包含初級和次級兩個部分,原子彈引爆部分稱為初級、扳機或引爆級,而熱核材料發生聚變的部分稱為次級、被扳機或氫彈主體。

  於敏以他超乎尋常的物理直覺,能在複雜紛亂的現象和數據中理出頭緒找到關鍵,在氫彈研製許多關鍵性問題上,於敏都做出了最主要的貢獻,是我國當之無愧的"氫彈之父"。

  從此我國氫彈研製走上快車道,1966年5月9日我國第一顆助爆增強型原子彈爆炸成功,為氫彈理論研究提供了實測數據,用於改進氫彈扳機的設計。1966年底,我國首顆氫彈核扳機和被扳機設計凍結,進入製造階段。1966年11月28日我國進行了一次氫彈原理試驗,爆炸當量12.2萬噸TNT,其實較真的說它從原理、材料和構型上看,都是一次成功的氫彈試驗,只不過它只是作為氫彈原理的驗證試驗而不是正式準備的第一顆氫彈,並特意限製了爆炸當量而已。

  1967年6月17日,我國使用圖16轟炸機空投完成首顆氫彈的爆炸,爆炸當量330萬噸,標誌著"1100"工程最終獲得圓滿成功。

  世界上只有兩種氫彈構型

  於敏構型是其中一個

  喜歡軍事的朋友可能早已聽到過這麼一種說法,"世界上只有兩種氫彈構型,於敏構型是其中一個。"

  這種說法略有誇張,因為在尖端科學技術上殊途同歸,各核大國的氫彈構造很快就變得大同小異。但可以這麼說,世界上只有兩國國家獨立研製了氫彈,美國是第一個,另個一個就是我們中國。

  前面提到著名的氫彈Teller-Ulam構型,即用一顆原子彈作為扳機來引爆氫彈的聚變材料,於敏提出的構型也是如此。但話說起來簡單,在上世紀五六十年代,五大國的物理學家、核科學家們都在絞盡腦汁去尋找引爆聚變材料的方法。

  英國科學家Klaus Fuchs先想出了Teller-Ulam構型,但他沒有條件去實現。後來美國人重新發現了這個構型,並在工程上實現了。美國、英國同為盎格魯-薩克遜人,二戰後好到同穿一條褲子,美國人成功後對英國盟友進行了指點,所以英國在1957年也成功研製了氫彈。

  法國人一向"高冷",但處於對付紅色蘇聯的需要,英國人對法國核武進展緩慢非常著急,1967年9月進行了"點撥",於是法國在1968年8月爆炸了首顆氫彈。

  現在就剩下蘇聯,他們的氫彈是否自行研製的呢?

  冷戰結束後,蘇聯"氫彈之父"Sakharov出版了個人回憶錄,書中對氫彈突破的敘述很簡略,多少還顯得模糊、曖昧。這其中最蹊蹺的是,當事人也說不清楚究竟是誰通過什麼方式獲得了氫彈Teller-Ulam構型。後來Sakharov的同事Feoktistov回憶時,乾脆說發現來得非常突然,沒有人宣稱是發現者,這一發現可能來自核間諜的情報。

  與此同時,美國核科學家在回憶自己當年的工作時,紛紛猜測某某同事是蘇聯間諜。上世紀五六十年代,共產主義信仰對西方精英科學家有莫大的吸引力。本文多次提到的英國科學家Klaus Fuchs曾參加美國曼哈頓工程,他在四十年代向蘇聯提供了大量核武機密資料,在1950年被逮捕。

  Klaus Fuchs並不是真正的間諜,他的動機來自對共產主義的同情。但在2007年,俄羅斯總統普京出人意料地公開了曼哈頓工程中一個真正的蘇聯間諜George Koval的身份,並向他追授俄羅斯英雄勳章。Koval 1913年出生於美國,是一個俄國猶太人移民的後代。他在1932年經濟大蕭條時期隨父母回到蘇聯,從蘇聯門捷列夫化學學院畢業前被克格勃招募,之後被派回美國。1944年,他進入美國核材料生產基地--橡樹嶺工廠工作,在此期間向蘇聯提供了美國核材料生產的各種情報。二戰結束後,美國反間諜部門開始懷疑他的真實身份。警覺的Koval隨即逃離美國,回到蘇聯他的母校門捷列夫化工學院學習,並獲得博士學位。畢業後,他在學校執教,直到2006年1月去世。

  以上總總,讓人們認為蘇聯能在1950年代突破氫彈,主要歸功於一名現在還未為人所知的間諜。

  蘇聯有出色的克格勃間諜,我們則有天才物理學家於敏。

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