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我国第一颗原子弹爆炸50周年 “宝中宝”高浓缩铀诞生

2014.10.08

  去年6月,中核集团在兰州铀浓缩基地宣布,经过多年研制,我国核工业关键技术——铀浓缩技术完全实现自主化,并跻身国际先进水平行列,这标志着我国成为继俄罗斯等少数国家之后,自主掌握铀浓缩技术并成功实现工业化应用的国家。

  大部分核电站需使用低浓铀燃料,其中铀235的含量约为2%—5%。而在天然铀中,铀235的含量只有0.7%,其余皆为铀238。提高铀235含量的工艺过程被称为铀浓缩。

  中核集团公司总工程师雷增光当时在接受科技日报记者采访时说,目前主要采用气体离心法来实现铀235和铀238的分离。电磁法、热扩散法、气体扩散法已被淘汰。

  但在半世纪前,用气体扩散法实现铀浓缩是经历了一番波折的。

  “这是中苏合作中新增加的项目。”原核工业部办公厅主任李鹰翔曾在原二机部部长刘杰身边工作多年。他告诉记者,1956年中苏合作秘密谈判时,在谈到核燃料循环时,苏方介绍,生产浓缩铀235的原料可以用天然铀,也可以用经反应堆辐照过的乏燃料回收的铀,换言之,一种铀原料可以生产钚239和铀235两种产品。

  “带队的刘杰部长意识到,之前对核燃料循环流程了解不够,虽然外国专家们认为搞铀浓缩235工厂用电量很大,投资也很大,但缺了这个环节,将造成铀资源的很大浪费。”李鹰翔回忆,几经争取,终于在《关于苏联为中国在建设原子能工业方面提供技术援助的协定》中,增加了铀浓缩厂项目。

  “几千台机器串联起来,经过相当长的过程,逐渐将铀235含量富集到90%以上。”但李鹰翔说,如何使设备一级一级联系起来启动,如何装料,取得合格产品,需要大量复杂的计算。

  协定签订后的头三年,苏方向我国交付了扩散机等重要设备和技术资料,并先后派来60余位专家帮助建厂。苏联专家撤走后,留下的是沉睡的厂房、设备,成堆的疑点、问题,残缺如天书的资料……

  优秀的女理论物理学家王承书就在这时候被调来,啃这块难啃的“骨头”。

  当时我国仅有一台15万次电子计算机,为检验结果的准确度,王承书坚持用手动的机械计算机做必要的验证。瘦弱的她一个手指力量不够,只得将右手指压在食指上,一下下敲打按键,一得到数据便马上记录在笔记本上。如此枯燥的工作,她和两位同事干了一年多,仅有用的数据就装了三只抽屉,电子计算机算出的10箱纸条,她都一一过目。夜以继日地计算数字、推导公式,一个个级联方案和分批启动方案。

  1962年9月,二机部制定了实现第一颗原子弹爆炸试验的两年规划,要求铀浓缩厂在1964年1月具备出产品的条件。

  李鹰翔解释,这意味着首先要重新计算扩散机组的启动方案。原来的启动方案是在苏联专家指导下制定的,即扩散机组共分9批启动,在第7批启动后生产出高浓铀产品。按照该方案,拿到产品至少要到1964年4月,比两年规划要求晚了3个月。技术人员根据现实条件,对启动方案重新计算,最后提出在原方案中的第5批扩散机组启动时拿产品。这个方案可以实现在1964年1月拿产品,缺点是启动期间得到的产品比旧方案少。

  方案经批准后,一场决战14个月的战斗打响了。

  1964年1月14日11时,当精料丰度第一次达到设计值时,在被下达取产品的命令后,操作员刘晓波按照操作流程,轻轻打开产品容器上的进口阀,高浓铀气体缓缓流入产品容器被冷凝。产品分析报告很快出来了,分析结果表明产品质量完全合格。

  50年后,亲手操作提取了第一瓶高浓铀产品的刘晓波回首往事,仍历历在目,激动不已:“为振国威、壮军威、提高我国的国际地位起了重大作用。”

  是年10月16日,当一朵巨大的蘑菇云在神州大地西北角升起时,最初西方新闻媒介的反应是“中国原子反应堆已运转多年,依此积累一颗原子弹所需要的钚239,并非难事”,但当国外分析出我国是用铀235做核燃料后,他们大感惊讶,这才意识到中国已掌握了制造原子弹的最关键技术,即铀同位素分离技术,核燃料已经可以从气体扩散工厂进行工业化生产,而且还掌握了先进的向心聚爆技术。

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