推 荐 文 章
当前位置: >> 首页 >> 东陆书院 · 韩山书院文库撷华 >> 氢弹之父于敏的不朽功勋:我国最快实现从原子弹到氢弹突破
氢弹之父于敏的不朽功勋:我国最快实现从原子弹到氢弹突破
发布时间:2019-01-16 16:07:21 浏览次数:881

来源:腾讯新闻

  1月16日,中国“氢弹之父”于敏院士去世,享年93岁,他在我国氢弹理论研究和设计方面所发挥的领军作用,为中国国防事业做出了不可磨灭的贡献。

于敏院士

  2019年1月16日,我国国防科技事业改革发展的重要推动者、改革先锋于敏,在京去世,享年93岁。

于敏毕业于北京大学,他与合作者提出了原子核相干结构模型,填补了我国原子核理论的空白。1961年,于敏开始了长达28年隐姓埋名的氢弹理论探索任务,并取得了我国氢弹试验的成功,为我国科技自主创新能力的提升和国防实力的增强作出了开创性贡献。

  2015年初,北京,人民大会堂举行2014年度国家科学技术奖励大会。著名核物理学家、"两弹一星"功勋、中国"氢弹之父"于敏院士荣获当年度国家最高科学技术奖。

  国家最高科学技术奖是是中国五个国家科学技术奖中的最高等级,每年评出不超过两名科技成就卓著、社会贡献巨大的个人。对于当时已退出一线科研工作已有10多年时间的于敏院士,获得这一国家最高科学技术奖殊荣,这是对他在我国氢弹理论研究和设计方面的领军作用的最大褒奖。

  中国最快实现从原子弹到氢弹突破

  众所周知,我国是五个核大国中从原子弹到氢弹突破速度最快的一个。

美国作为先行者,从第一颗原子弹到第一颗氢弹用了7年零3个月(1945.7.15--1952.11.1),它的冷战对手苏联用了约4年时间(1949.8.29--1953.8.12),美国的坚定盟友英国用了4年零7个月(1952.10.3--1957.5.15),"独立特行"的法国用了8年零6个月(1960.2.13--1968.8.24)。

1967年6月17日,我国第一颗氢弹爆炸成功,距离第一颗原子弹爆炸成功仅仅有2年零8个月。

氢弹爆炸场景

  现在网上有人认为我国时间短是"后发优势",但20世纪50、60年代美苏英等核大国对氢弹的研制高度保密,我国没法学习借鉴其他国家的成功经验和数据,同为西方国家一员的法国从原子弹到氢弹的跨越耗时8年,本身就是对脑补的"后发优势"的最大否定。

  如果一定要说外国经验对我国有什么帮助,那就是美苏英三国作为先行者,他们告知了全世界还有氢弹这么一种威力比原子弹要强大得多的、采用核聚变原理的核武器,仅此而已。

  从原子弹到氢弹,美苏等超级大国耗时日久,最主要的原因是技术路线不明,还有计算量的繁复。虽然1948年英国科学家Klaus Fuchs就最早提出了辐射内爆压缩热核装药的想法,但这一想法美国人1951年才重新发现,这就是著名的氢弹Teller-Ulam构型的核心要素。

  苏联直到1954年才认识到辐射内爆这一关键因素,并在1955年11月22日成功进行了辐射内爆氢弹的爆炸。另外需要特意指出的是,苏联1953年8月12日爆炸的RDS-6S氢弹使用"千层饼"构型,与其说它是氢弹,不如说是增强型原子弹。如果RDS-6S也能算氢弹的话,那么美国早在1951年就成功爆炸了这种含有聚变热核材料的助爆增强型原子弹;而我国第一颗氢弹成功的时间,也可以认为是提前到1966年。

氢弹Teller-Ulam构型,它是用一颗原子弹(图中圆形)引爆核聚变材料

苏联早期发展的“千层饼”氢弹,它的威力小,只算得上助爆增强型原子弹,后来被放弃

  于敏35岁时主导我国氢弹研制

  我国氢弹的研制,在第一颗原子弹爆炸之前就开始了。1960年底在钱三强的领导下,我国开始氢弹理论探索,在原子能研究所内设立了"轻核反应装置理论探索组",黄祖洽担任组长,组员包括蔡少辉、刘宪辉和萨本豪,后来何祚庥也加入。为了增强轻核理论组的研究力量,组长黄祖洽多次向钱三强建议,调来了理论专家于敏。1961年1月12日经钱三强约谈后,于敏加入轻核理论组并担任副组长,此时于敏年仅35岁。

  当时全组只有十一二个人,而且当时我国核武器研究重心是突破原子弹的工作,国内唯一的一台万次电子管计算机95%的工作量也用于原子弹理论计算,连组长黄祖洽主要精力都在原子弹上,于敏承担了轻核理论组的主要研究和组织工作。由于电子计算机主要用于原子弹的研制,于敏和组内成员不得不主要使用计算尺进行计算,在数年的工作中解决了大量的基础理论问题。

  1964年我国第一颗原子弹爆炸成功后,氢弹的工程研制迅速在1965年初提上日程,代号"1100"工程,这个代号意义是全重1吨左右、爆炸当量100万吨的氢弹。不过氢弹研究毕竟十分复杂,虽然早在1963年我国已经突破了助爆增强型原子弹的原理,但氢弹原理直到1965年7月仍然没有获得关键突破。为此不得不计划先进行助爆型原子弹的爆炸,根据试验反馈增强对热核聚变的了解。

1964年,我国首颗原子弹爆炸成功

  1965年10月于敏在做学术报告的过程中,理顺思路认定提高热核聚变材料的密度是氢弹研制的关键--提高密度靠炸药是远远不够的,只能靠原子能。这也是英国科学家Klaus Fuchs在1948年提出、美国人在1951年重新发现的氢弹核心要素。

  于敏经过几天的分析和思考,想出了减少原子弹爆炸能量损失,提高压缩能量利用率的精巧设计结构,并进一步提出了两个模型。11月初,于敏等人经过计算验证了理论模型的正确性。

  于敏等人提出的氢弹原理基本思路,是以原子弹来维持热核材料的自持聚变。为此氢弹包含初级和次级两个部分,原子弹引爆部分称为初级、扳机或引爆级,而热核材料发生聚变的部分称为次级、被扳机或氢弹主体。

  于敏以他超乎寻常的物理直觉,能在复杂纷乱的现象和数据中理出头绪找到关键,在氢弹研制许多关键性问题上,于敏都做出了最主要的贡献,是我国当之无愧的"氢弹之父"。

于敏当年突破氢弹理论,一开始还只能使用计算尺

  从此我国氢弹研制走上快车道,1966年5月9日我国第一颗助爆增强型原子弹爆炸成功,为氢弹理论研究提供了实测数据,用于改进氢弹扳机的设计。1966年底,我国首颗氢弹核扳机和被扳机设计冻结,进入制造阶段。1966年11月28日我国进行了一次氢弹原理试验,爆炸当量12.2万吨TNT,其实较真的说它从原理、材料和构型上看,都是一次成功的氢弹试验,只不过它只是作为氢弹原理的验证试验而不是正式准备的第一颗氢弹,并特意限制了爆炸当量而已。

  1967年6月17日,我国使用图16轰炸机空投完成首颗氢弹的爆炸,爆炸当量330万吨,标志着"1100"工程最终获得圆满成功。

我国首颗氢弹影像资料

  世界上只有两个国家独立研制了氢弹:美国、中国

  喜欢军事的朋友可能早已听到过这么一种说法,"世界上只有两种氢弹构型,于敏构型是其中一个。"

  这种说法略有夸张,因为在尖端科学技术上殊途同归,各核大国的氢弹构造很快就变得大同小异。但可以这么说,世界上只有两国国家独立研制了氢弹,美国是第一个,另个一个就是我们中国。

  前面提到著名的氢弹Teller-Ulam构型,即用一颗原子弹作为扳机来引爆氢弹的聚变材料,于敏提出的构型也是如此。但话说起来简单,在上世纪五六十年代,五大国的物理学家、核科学家们都在绞尽脑汁去寻找引爆聚变材料的方法。

  英国科学家Klaus Fuchs先想出了Teller-Ulam构型,但他没有条件去实现。后来美国人重新发现了这个构型,并在工程上实现了。美国、英国同为盎格鲁-萨克逊人,二战后好到同穿一条裤子,美国人成功后对英国盟友进行了指点,所以英国在1957年也成功研制了氢弹。

  法国人一向"高冷",但处于对付红色苏联的需要,英国人对法国核武进展缓慢非常着急,1967年9月进行了"点拨",于是法国在1968年8月爆炸了首颗氢弹。

  现在就剩下苏联,他们的氢弹是否自行研制的呢?

英国科学家Klaus Fuchs

  冷战结束后,苏联"氢弹之父"Sakharov出版了个人回忆录,书中对氢弹突破的叙述很简略,多少还显得模糊、暧昧。这其中最蹊跷的是,当事人也说不清楚究竟是谁通过什么方式获得了氢弹Teller-Ulam构型。后来Sakharov的同事Feoktistov回忆时,干脆说发现来得非常突然,没有人宣称是发现者,这一发现可能来自核间谍的情报。

  与此同时,美国核科学家在回忆自己当年的工作时,纷纷猜测某某同事是苏联间谍。上世纪五六十年代,共产主义信仰对西方精英科学家有莫大的吸引力。本文多次提到的英国科学家Klaus Fuchs曾参加美国曼哈顿工程,他在四十年代向苏联提供了大量核武机密资料,在1950年被逮捕。

  Klaus Fuchs并不是真正的间谍,他的动机来自对共产主义的同情。但在2007年,俄罗斯总统普京出人意料地公开了曼哈顿工程中一个真正的苏联间谍George Koval的身份,并向他追授俄罗斯英雄勋章。Koval 1913年出生于美国,是一个俄国犹太人移民的后代。他在1932年经济大萧条时期随父母回到苏联,从苏联门捷列夫化学学院毕业前被克格勃招募,之后被派回美国。1944年,他进入美国核材料生产基地--橡树岭工厂工作,在此期间向苏联提供了美国核材料生产的各种情报。二战结束后,美国反间谍部门开始怀疑他的真实身份。警觉的Koval随即逃离美国,回到苏联他的母校门捷列夫化工学院学习,并获得博士学位。毕业后,他在学校执教,直到2006年1月去世。

  以上总总,让人们认为苏联能在1950年代突破氢弹,主要归功于一名现在还未为人所知的间谍。

苏联间谍科学家George Koval

  苏联有出色的克格勃间谍,我们则有天才物理学家于敏。(文/张雪松 杜松涛)