《法制晚报》:领军核武 破“点火”难题

时年39岁的于敏带领一群年轻科学家昼夜工作100天 最终完成氢弹理论方案

法制晚报讯(记者 李洪鹏) 1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸试验成功。1965年1月23日,毛泽东在听取国家计委关于经济建设长远规划设想的汇报时指出:“原子弹要有,氢弹也要快。”二机部主抓氢弹突破的副部长刘西尧也提出具体指标,然而,由于氢弹是一个复杂的系统工程,在氢弹的原理还没有突破,就提出氢弹爆炸要实现的当量指标,其攻关难度可想而知。

中国核武器史上“百日会战”

为了突破氢弹原理,实现刘西尧提出的目标,二机部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。经过反复摸索,也无重大突破,研究进入“山重水复”之境。

1965年8月27日,理论部召开大会,决定理论部的大部分人力在北京利用中国科学院计算技术研究所研制的119计算机继续探索突破氢弹的途径;由副主任于敏率领13研究室的部分研究人员到上海华东计算技术研究所出差,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加强型核装置的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,邓稼先和秦元勋还给出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上级提出的当量要求;三是要保证一定的聚变比。

由于13室成员多为各个室任务变化后调整而来的,没有太多做氢弹、加强型核弹研究的工作经验,所以在国庆前的一个月时间内,“反应后物理组、数学组纷纷组织起来,一部分人着手搜集理论部所用的程序,从使用的参数、软件到假设。还组织彭桓武、黄祖洽、于敏、秦元勋等专家给抽调人员讲解他们对于加强型核装置的看法,请从事过加强型设计的同志介绍经验”。

9月27日,13研究室室主任孙和生和副主任蔡少辉、彭清泉带领科研人员及几名科研辅助人员共50多人携带被褥、脸盆等生活用品,以及计算软件、科研笔记本等资料,乘火车奔往上海。28日,来到了坐落在上海郊区嘉定县城外、被一大片金黄色稻田包围着的华东计算技术研究所。

中国核武器史上著名的“百日会战”由此拉开帷幕。

抓关键:破“点火”难题

安顿好以后,这支小分队马不停蹄地着手安装带来的各种程序,进行调试和对算,紧张有序地铺开工作。

那时的计算机性能还不稳定,机时又很宝贵,一碰到机器跳动,算出来的结果就会出错,就会前功尽弃,浪费很多机时。在上海的同事想到一个巧妙的解决办法:每隔一段时间就把计算结果存在计算机的磁鼓里,一旦机器跳动,就把存在磁鼓里的前一时段的计算结果取出来作为初始条件由计算机重新计算,叫做“取鼓重做”,用这个办法来减少机时损失。

但这样一来,机器就离不开人,机器24小时工作,人也要在一旁盯着纸带上打印出来的计算结果。于是物理工作者与数学工作者就混合编组,一起到计算机房算题:数学工作者负责把磁带里的程序输送到机器里,并时刻关注程序的运行情况;物理工作者则负责监视打印机打印出来的计算结果是否合理,发现问题及时解决。

“大家当时热情都很高,就根据不同的材料配比,算了一大批模型。”蔡少辉回忆。于敏在计算机房和宿舍里,埋头在纸带卷中仔细分析计算过程和计算结果。最终,他从众多的计算模型中挑出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。

于敏说:“这不是个量变到质变可以解决的问题,因为技术途径不对。这是个大科学工程,必须要凝聚大家的共识,依靠大家群策群力,共同完成。我就想着把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,结合眼前加强弹优化设计的实践给大家作系列报告。”

于是,从10月13日起,于敏开始了持续约两周的系列报告。他从炸药起爆讲起,将加强弹的全过程分为原子阶段、热核爆震阶段和尾燃阶段,并对其中每一阶段进行分析。

通过系列报告,于敏也进一步理清了思路,他紧紧抓住问题的关键,想到用原子能的能量引爆氢弹。

历年获奖人

2013年

张存浩(1928-,物理化学家,中国高能化学激光奠基人)

程开甲(1918年-,中国核试验科学技术的创建者和领路人)

2012年

郑哲敏(1924年-,中国爆炸力学的奠基人)

王小谟(1938-,中国预警机事业开拓者和奠基人)

2011年

吴良镛 (1922-,城市规划及建筑学家)

谢家麟 (1920-,加速器物理及技术专家)

2010年

师昌绪 (1920-2014年11月10日,金属学及材料科学家)

王振义 (1924-,内科血液学专家)

2009年

谷超豪 (1926-2012,著名数学家)

孙家栋 (1929-,运载火箭与卫星技术专家)

2008年

王忠诚 (1925-2012,神经外科专家)

徐光宪 (1920-,化学家)

2007年

闵恩泽 (1924-,石油化工催化剂专家)

吴征镒 (1916-2013,著名植物学家)

2006年

李振声 (1931-,遗传学家,小麦远缘杂交的奠基人)

2005年

叶笃正 (1916-2013,世界著名气象学家)

吴孟超 (1922-,世界著名肝脏外科专家)

2004年

空缺

2003年

刘东生 (1917-2008,著名地球环境科学家)

王永志 (1932-,著名航天技术专家)

2002年

金怡濂 (1929-,高性能计算机领域的著名专家)

2001年

王选 (1937-2006,汉字激光照排系统创始人)

黄昆 (1919-2005,著名物理学家)

2000年

吴文俊 (1919-,世界著名数学家)

袁隆平 (1930-,杂交水稻之父)

克难点:让热核材料充分燃烧

原子弹一旦爆炸,能量会迅速四处飞散,有巨大的破坏作用。如何驾驭、控制和有效地利用这巨大的原子能,并让它引爆氢弹呢?

于敏首先把可能的物理过程进行分解,把从原子弹爆炸到热核点燃的全过程分解成若干个子过程。他发现每一个子过程都有复杂的物理现象,这些现象由互相矛盾着的多种物理因素相互制约,有的起破坏作用,有的起好的作用。

在上海出差期间,由于办公室周围都是稻田,只要是工作允许,同志们都会在晚饭后到附近转转。很多好的想法、新奇的想法都是这样冒出来的。

10月29日晚饭后,于敏和蔡少辉在住地附近田间小道上散步,当谈到应如何创造条件让热核材料充分燃烧时,于敏向蔡少辉详细地谈了他几天几夜以来苦苦思索出的想法。蔡少辉被于敏的崭新思维吸引,也被于敏所列举的无可辩驳的论据折服,并马上说:“那我们就马上动手干吧!”于敏说:“可以先计算两个模型看看。其中的一个会比较理想,另一个则比较接近实际。”显然,这是于敏经过深思熟虑后想要走的关键两步。

回去后,蔡少辉立即向研究室主任孙和生讲了于敏的想法。孙和生听后表示十分支持,当即找到物理小组的副组长孟昭利一起商量落实。

11月1日晚,大家开始计算第一个模型。在J501计算机机房里柔和的灯光下,计算组组长汤敏君在拨动着计算机操作台上的键钮。蔡少辉和孟昭利趴在机房地板上忙着查阅纸带卷,检查输入与输出的数据有无差错。于敏在一旁拿着计算尺和铅笔不时地在计算数据。

终于,纸带卷上缓缓地输出了令人兴奋的数字,最后的结果果然不出于敏所料。

在场的人都很兴奋。接着,于敏同大家一起商量,临时又加算了一个材料比例不同的模型。结果也不坏。11月3日,计算了另一个模型,也取得了完美的结果。

至此,两类共三个模型的计算结果均表明:只要能驾驭原子弹能量,我们就可以设计出百万吨级的氢弹来!于敏的设想方向是正确的!

提方案:绘出氢弹反应物理图像

为了证明氢弹新原理中采用的特殊构形是有充分的理论根据的,于敏找理论部当时也在华东计算技术研究所出差的“蒙特卡罗”小组的组长吴翔,请他计算相关问题。于敏问吴翔:“能不能用蒙特卡罗方法把它计算出来?”吴翔回答:“可以。”在吴翔和同小组的同志们大力支持下,为了尽快计算出数据,原本要一两个月的时间才能完成的程序设计工作,他们一个多星期就编制好了。

于敏也常抽时间到机房同他们一起分析计算出的纸带。经过不断的修正、完善,终于得出了最后结果,证明于敏提出的具体方案是切实可行的。

当于敏把各方面的研究成果归纳整理成氢弹物理方案以后,又一次向大家作了学术报告。于敏逐一分析了氢弹反应各个过程的现象、规律和物理因素,描绘出一幅氢弹反应过程的比较完整的物理图像。作完报告后,会场上一片欢欣,大家兴奋的心情再也无法按捺。立即有人嚷着提议:“老于请客!”有人也跟着喊:“老于请客!老于请客!”于敏高兴地马上答应:“我请客!我请客!”

那时,九院理论部上下关系融洽,部、室主任都很平易近人,普通科研人员从不叫他们的官衔,一律以“老邓”“老于”称呼。

39岁的于敏带领一群20出头、30左右的年轻人凭借100个昼夜的创造性工作,在理论上攻克了氢弹原理,并经过不断的推敲和完善最终形成了完整的氢弹理论方案。这段经历,成为很多参与者终生难忘的记忆,也成为我国核武器研制史上一段光辉的往事。

编辑:未天

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