中国氢弹研究之路到底有多难?于敏居然为之隐姓埋名28年!

作者:魏德勇 来源:蝌蚪五线谱

热播电视剧《功勋》第二单《无名英雄于敏》,主要讲述“中国氢弹之父”隐姓埋名28年,为中国的氢弹研究事业默默奉献,用热血铸就了振奋民族精神的丰碑,是当之无愧的“国脊梁”。

《功勋》剧照(来源:电视猫)

众所周知,氢弹的杀伤力比原子弹大得多,制造技术也更复杂,加之当时正处新中国成立初期,百废待新,所以氢弹研究之路异常崎岖,每前进一步都写满艰辛。

氢弹比原子弹厉害多少?

当今世界,最尖端的军事武器莫过于核武器。核武器是指通过核反应释放能量,从而造成大规模杀伤力的尖端武器,主要包括原子弹、氢弹及其它核弹(如中子弹、钴核弹等)。最常见的核武器是原子弹和氢弹。

原子弹利用中子撞击重原子产生裂变释放能量,以钚239和铀235作为燃料。氢弹则利用小质量原子的核聚变释放巨大能量,通常以氢元素的同位素氘、氚作为爆炸反应材料。研制氢弹,必须从氘、氚的用途和来源入手。这就是《功勋》中于敏与同事们讨论工作时,话中总出现“氘、氚”的原因(尽管很多观众反应听不懂这些话)。

爆炸威力不同,这是氢弹与原子弹最大的区别。通常来讲,1千克核材料聚变产生的威力,至少等于同等核材料裂变的8倍。换言之,1千克核聚变相当于2万吨煤燃烧,而1千克核裂变相当于2500吨煤燃烧。由于结构设计、材料利用等方面的不同,氢弹与原子弹的爆炸威力悬殊更大。举个例子,如果把1945年美国投到日本长崎岛的原子弹换为同等核材料的氢弹,那日本国基本毁了。

根据目前各国研制原子弹的情况来看,原子弹的爆炸威力通常为几百至几万吨级TNT当量,而氢弹的威力可至几千万吨级TNT当量。TNT当量意指核爆炸释放的能量相当于多少吨,是一种习惯性称法。

此外,原子弹爆炸威力存在上限,氢弹则没有。因为原子弹内部用于引爆的钚239和铀235堆放过多,易发生自发链式反应爆炸,此举无异于自杀。从原料上讲,自然界中氢、锂的储藏量比钚、铀的储藏量大得多,完全可以用“无限多”来形容,这就意味着可以制造无限大TNT当量的氢弹。

制造氢弹需要哪些支撑?

氢弹爆炸威力如此巨大,研制起来自然极为不易。事实上,美、苏等超级大国都是把此事列为国家头等大事来对待,在技术、人力、资金等方面提供全力支撑。

氢弹研制涉及物理、化学、数学等十几门学科的知识,技术要求相当高。核聚变反应比核裂变难度大得多,引爆氢弹需要更高温高压标准,而且氢弹里要携带一枚用于引燃的微型原子弹。从这方面讲,氢弹技术实际上就是“原子弹加氢弹”双重技术的集合。

氢弹研制技术的核心是构型。上世纪50年代,美国发明了著名“泰勒·乌拉姆”构型(又叫T-U构型),并以此制造了世界上首枚氢弹。T-U构型构型称霸世界10多年,直到上世纪60年代中期我国科学家于敏设计出与众不同的“于敏构型”为止。截止目前,世界上氢弹的构型只有两种,即T-U构型和于敏构型,其中前苏联、英国用的技术是T-U构型,法国等国用的技术是于敏构型(部分)。

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氢弹“T-U”构型图(来源:科学网)

科研技术的复杂,决定必须要用足够的人力和财力的支撑。以美国氢弹材料的选择为例。因为综合国力允许,美国建了上万人的制造工厂,逐一试验,用无数次的实验结果来确定各种材料用于相应部件,前后耗资数十亿美元。

氢弹研制技术、人才、财力等方面的高级要求,导致氢弹研制非一朝一夕之功。从原子弹到氢弹,美国用了7年多,前苏联用了6年多,英国花了4年多。所以,当各国知道中国科技人员克服种种困难,仅花2年多完成氢弹研制的消息后,真可谓“当惊世界殊”。而美国人甚至怀疑中国之所以短时间完成氢弹研制,是窃取了核大国的尖端技术。

新中国制造氢弹难在哪?

众所周知,新中国建立时,我国一穷二白,常常受到美、英等西方国家的核威胁,抗美援朝战争中,美国政府就扬言要对我国进行“核打击”;上世纪50年代末与核大国前苏联关系破裂后,氢弹研究难上加难。早在1952年,美国研制成功了世界上第一颗氢弹;1961年,前苏联的“沙皇炸弹”巨型氢弹试验成功,爆炸后连欧亚大陆都移动了一段距离。当时中苏关系已破裂,我国要受到原子弹和氢弹的双重威胁。

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氢弹爆炸升起的蘑菇云(来源:科学网)

时不我待。毛主席早在1958年就预言中国将在十年内成功研制出原子弹和氢弹,并为此加强对顶尖科技人才的保护和年轻科技人才的培养。顶尖科技人才的保护尤其重要,因为要想毁掉一个国家的高科技领域,只需毁掉此领域的顶尖人才即可。这就是电视剧《功勋》里领导老郝得知上级批准于敏搞氢弹研究后,问于敏“你愿意一辈子隐姓埋名吗?”的缘由,也是此单元取名《无名英雄于敏》的真正原因。

作为原子弹领域的研究专家,于敏深知氢弹研制有诸多困难,但他仍然义无反顾地应承下来。

困难之一是没有技术援助。原子弹研制有前苏联专家的帮忙,也算开个好头。但氢弹技术是美苏等国的最高机密,氢弹研究我国完全是白手起家。于敏等中国科学家只晓得氢弹是由氘、氚核聚变反应进行爆炸的,至于需要什么结构、用什么材料、需要什么物理环境等概不知道。

困难之二是科技硬件极差。正如《功勋》里演的那样,当时中国科学院只有一台每秒运行五万次的打孔计算机,还主要用于原子弹的研发计算,只有夜里一两个小时可以用来研制氢弹。1965年9月到11月,氢弹研究史上著名的“百日会战”时期,于敏团队在上海实验区拿着笔和算盘夜以继日地验算。他们经常趴在桌上或跪在地上分析堆成山的稿纸。如此艰难的条件下,于敏团队研制出一套从原理、材料到构型基本完整的理论物理方案,奠定了氢弹爆炸的基础。

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正在认真工作的于敏(来源:科学网)

困难之三是生活极其艰苦。众所周知,科学研究属于高智慧的脑力劳动,营养一定要跟得上。氢弹研究之初,正值我国三年困难时期,“粮、油和蔬菜、副食品等的极度缺乏,严重危害了人民群众的健康和生命”(《中国共产党历史》第二卷)。以于敏为主的氢弹研究人员虽然没有断粮,但一天三顿都是馒头和菜汤,十天半月见不到肉,吃个鸡蛋就等于开荤。这样的情况下,导致氢弹研发团队时有人饿晕或累倒。

天道酬勤。1967年6月17日,随着罗布泊沙漠上空一朵巨大的蘑菇烟云冲天而起,中国第一枚氢弹爆炸成功。从从原子弹到这颗TNT当量为330万吨级氢弹,中国仅用了2年零4个月,是所有国家氢弹研究中最快的。于敏隐姓埋名28年,克服千辛万苦研制氢弹,终于让我国迈入世界核大国的行列。

我国第一颗氢弹爆炸的新闻(来源:人民网)