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突破氢弹(二)

        

中国第一颗氢弹爆炸成功50周年

1967617日——2017617

   弹(二)

——纪念氢弹试验成功五十周年,

悼念221基地逝世的创业元老。

作者:原221基地 李义哲

 

 

.   于敏抓住了“牛鼻子”

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计算机时,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。

考虑到我国空军轰一6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,十三研究室领导研究决定,由室主任孙和生和副主任蔡少辉、彭清泉带领四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。

27日,在孙和生的带领下,50多位出差人员携带自己的被褥、脸盆等生活用品(当时华东计算技术研究所只能安排这50多位出差人员住办公室,为每人准备一个铺有稻草垫子的双层铁床的铺位、计算软件、科研笔记本等资料),乘火车奔往上海。

28日,他们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。于敏也一同到达,并与大家同吃、同住、同工作。

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,进行调试和计算。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。由于当时的计算机性能不很稳定,机时又很宝贵,一旦机器有跳动,闹点小脾气,算出的结果就不对,将会前功尽弃,浪费很多机时。

为了减少差错和机时的损失,每次算题除计算员、程序员必须在场外,还需要有物理专业人员陪伴,以便及时发现和解决问题。因此,全体物理工作者和数学工作者以及科研辅助人员一起混合编组排班,夜以继日地轮番到计算机机房算题。每去一次计算机机房,大家就抱回一大堆印满阿拉伯数字的纸带。接着,就忙于看纸带,处理这些纸带上的数据,画图、登记、分析计算结果,讨论和准备下一步上机计算的物理模型。

尽管困难不少,很辛苦,但在强烈的使命感的鼓舞下,大家热情高涨,干劲十足,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,能量没有发挥出来,核材料有很大浪费,不是真正意义上的氢弹。

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。

如今,于敏受理论部主任会议的委托,率领大家来上海出差,就是要研究如何把加强型原理与现实的原子弹结合起来,完成加强型核装置三相氢航弹的优化设计任务。因此,他决定全力以赴,把任务完成得很好。

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,常常顾不上吃饭。大家帮他把饭打来,他就边吃饭、边思考问题。

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。

1013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。

于敏通过这一系列学术报告,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——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。于重重迷雾中看到了方向,“柳暗花明又一村”,豁然开朗。

于敏紧紧抓住了问题的关键,曲径通幽,深入思考。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?山重重,水萦萦,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。

1029日(星期五)晚饭后,于敏和13研究室副主任蔡少辉在处地附近田间小道上散步,以得到短暂的身心放松。当他俩谈到应如何创造条件让热核材料充分燃烧时,于敏直截了当地谈到加强型核装置,虽然有裂变引发轻核聚变,但是,这种核装置的构形不利于热核材料的压缩和燃烧。

接着,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所吸引,也被于敏所列举的无可辩驳的论据所折服,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步骤,要害所在。

只有那些肯于攀登的有心人,才有希望到达光辉的顶点。功夫不负苦心人,那天晚上他们俩谈到很晚,阵阵秋风使他俩感到有几分寒意。他俩便加快步伐往回走去。回到住处后,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。

在当时的情况下,要在计算机上对于敏想出的复杂构形的氢弹进行数值模拟计算是不可能的。按照于敏的想法,得先验证原子能压缩能否使聚变材料自持燃烧的压力程度。为此准备了两个模型。通过改变计算模型的外边界条件的办法,来模拟原子弹能量通过某种机制瞬间作用在由相当数量的聚变材料氘化锂6及其他材料构形的氢弹主体上。

目前,世界上成熟的氢弹构形就是美国的TU构形。这个构形可能是这个世界上被最严格保守的秘密。托米表哥是从他的山姆表弟那里得到了这个模型,高傲的高卢人花了十多年也没法想出这个构形,最后还是托米告诉了他们诀窍,作为报酬,他们甚至让托米这个内鬼混进了欧共体,惹来了无穷无尽的麻烦。

我们的邻国印度,有不少于我们的文明史,有十亿生活在民主开放多元化社会的人民,有拉曼,钱德拉塞卡这样

关键词: 氢弹