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攻克我国第一颗原子弹“心脏”

冯杰

2018年12月26日 02:12

本报记者 李晨阳
《中国科学报》


中国科学家独立自主研发“两弹一星”的过程,创造了无数奇迹。但由于这些工作大多属于“绝密”级别,因此背后的故事也多数鲜为人知。著名材料学家、中国科学院院士吴自良带领团队攻克我国第一颗原子弹“心脏”的历程,就是其中一则神秘的传奇。


“天”降大任


所谓原子弹 “心脏”,是一种叫作“甲种分离膜”的核心元件。它的作用在于将铀-235和铀-238这对“双胞胎”同位素分开,提炼出高浓度的可用于发生核裂变反应的铀-235。


当时,全世界掌握这项技术的只有两个国家——美国和苏联。苏联专家撤离中国时,也带走了绝密级别的分离元件技术资料。面对国际封锁,毛主席表示中国一定要下决心搞出原子弹,而这项甲种分离膜的攻关任务,是由周总理亲自抓的国家绝密项目。


最初,这一项目被交给上海冶金研究所(现上海微系统所)、沈阳金属所、复旦大学和北京原子能所4家单位。后来经过综合考量,国家将该研制任务集中下达到上海冶金所,通知其他分离膜研究小组携带设备,于1961年春节后到上海冶金所报到。于是,60多名专家在上海冶金所组成了第10研究室,对外称“7支部”。而时任上海冶金所副所长的吴自良,就担当了第10研究室的室主任和技术总负责。


“国家的需要就是我的研究方向。”抱持着这样的信念决心,吴自良放下筹备已久的研究项目,全身心投入到全新的会战之中。


昼夜兼程


分离膜的基本原理是用某种粉末制造出特定性质的孔洞材料,因此研发的关键在于找到合适的材料和恰当的制作方法。


那时吴自良每天工作超过10个小时,逢年过节也不休息。甲种分离膜第二发明人、后来成为中科院院士的邹世昌告诉《中国科学报》:“这项工作的技术要求非常高,保密要求非常严格。整个实验大楼第四层的一半都被封闭起来,大家白天晚上、加班加点地工作。即便是身边的家人,也只知道我们是为国家的重点保密项目工作,不知道具体在做什么。”“这项工作没有什么资料可供参考,全靠大家一起摸索。作为我们的领导,吴先生向来没什么架子,碰到什么技术难关,就和大家一起坐下来讨论。”


当时,7支部是一支非常年轻的团队,很多成员都在30岁上下,挑大梁的吴自良也不过40多岁。“那时的年轻科技人员,思想都很单纯,一心只想着完成国家交代的任务。”邹世昌说。


终成正果


1965年,7支部的实验任务基本完成。为了确保实际应用中的效果,他们研制出来的甲种分离膜先后交到北京原子能所和工厂进行实验验证。然而不久后,随着“文化大革命”的到来,后续的实验结果变得不得而知,7支部也解散了,成员各自飘零。


直到1983年,当时的年轻骨干邹世昌已经当上了上海冶金所所长,在北京开会时,遇到了当年领导两弹研发任务时的二机部领导钱三强。钱三强告诉邹世昌:“你们做出来的元件性能很好,分离效率比苏联的还要高!”他还建议,这样重要的科学成果,应该拿来报奖。


邹世昌回到上海后,马上把这件事情汇报给吴自良。“不管是吴老和我,还是当年一起奋斗过的同事们,都做梦也想不到,时隔这么多年,还能听到这样的反馈。”他说。


“甲种分离膜的制造技术”项目,最后被授予1984年国家发明奖一等奖和1985年国家科技进步奖特等奖(“原子弹的突破和武器化”专项)的覆盖项目奖。


1999年,中共中央、国务院、中央军委授予23位科学家“两弹一星”功勋奖章,吴自良是上海市唯一的受勋人员。


获此殊荣后,吴自良把奖状复印后分发给每一位参研人员,最后把重达一斤的金质奖章交给研究所。


在今天看来,甲种分离膜的研制工作是一段激动人心的传奇,但是对吴自良和他的“战友们”来说,这是高度机密的工作,很长时间里不能向外界吐露;这也是一项寂寞的工作,在十多年的漫长时光里,甚至不知结果怎样,成败如何。但是那一代科技工作者,始终怀抱着对党和国家的朴素深情,从而创造了一个又一个被历史铭记的奇迹。


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铸就“国防钢材”


1953年,新中国的第一个“五年计划”轰轰烈烈地开始了,国家在长春兴建了第一汽车制造厂。这是当年苏联援助中国建设的156个项目之一,项目中包括生产载重达5吨的载重汽车。


这种汽车的后轴是一个非常重要的元件,苏联用来制造这一元件的是被称为40X的镍铬合金钢。由于这两种金属元素在我国都比较稀缺,国产化面临较大困难。


由此,中科院下达了研究苏联40X低合金钢的代用品任务,吴自良深知这一工作的重大意义,毅然接下了任务。


从立题之初,经过调研,吴自良提出用我国储量丰富的锰和钼代替稀缺元素,带领年轻同事们来到炼钢厂,亲自买来器材和大家一起做实验。


最后,中国科技工作者终于制成了与40X钢相比生产成本更低,低温冲击韧性、回火脆化敏感程度等性能更优越,疲劳性能相仿的锰钼钢。这项成果创建了我国自己的低合金钢系统,被誉为低合金钢的典范,获得了1956年我国首次颁发的国家自然科学奖三等奖。


1953年,吴自良还承担了朝鲜战场急需的特种电阻丝的研制任务。上世纪60年代,他在所内组建了精密合金研究室,提出研究相变问题的方向;他还研究了钢中过渡族元素,澄清了文献中许多争论和谬误。70年代,他针对半导体器件和大规模集成电路成品率低和可靠性差的问题,提出并指导开展单项工艺和硅材料品质因素的研究,获得了中科院和上海市的科技进步奖。


“难发文章”的大家


众所周知,师从一位名家大师,更容易发出高水平的论文,更有利于顺利完成学业,谋求更好的发展。然而,每当有学生进入吴自良的课题组,却总会被告知:“在吴老师这儿发表论文,那是很难的!”这是怎么回事呢?


原来,吴自良对学生论文的要求十分严格,注重成果创新和写作质量,反对盲目追求论文数量和低水平重复,更反对粗制滥造的文章。不过,只要他认可一项工作的价值和水平,就会投入巨大的热情和精力,与学生们反复讨论、精心修改。


他的学生、原中科院上海冶金所研究员张宏至今记得,上世纪80年代末的一个暑假,他看到吴老师在家里穿着汗衫短裤,在电扇下挥汗为一位学生修改英文论文。后来,这篇文章发表在国外权威期刊上,引用率相当高。


另一位学生、上海微系统所研究员谢晓明则回忆:1988年,他在实验中获得了令人惊喜的成果,在欣喜之中撰写了自己的第一篇论文,兴冲冲地交给吴自良。之后的几个月里,吴自良召集参与这项工作的学生们,一遍又一遍地讨论、核实、分析。模型建好了又推翻,推翻了再重建;文稿写了又改,改了重写。学生不禁暗自责怪老师太过认真、速度太慢。


将近十年后,谢晓明参加一场国际会议时,一位意大利同行看到他的名牌,立刻走过来,紧紧握住他的手,表示对多年前那篇高水平论文的钦佩和祝贺。这时,他才真正认识到那篇浸透着导师心血的文章的分量。


吴自良对学生的要求高,对自己的要求更是近乎苛刻。他从不在未参与、未亲自审阅修改或没有作出贡献的论文上署名。


上世纪80年代末,张宏在完成一篇论文后,署上了吴老师的名字,以示论文是在他的支持和指导下完成的。然而,当他们将论文呈送吴自良审阅和修改时,吴自良当即表示:文章可以发,但是自己的名字必须删掉。尽管课题的方向确立、仪器设备订购及调试、经费申请和获得等,无不在吴自良的亲自指导下进行,但是吴自良坚持认为,他并没有直接参加这部分计算研究工作。最后,张宏等人只得在作者列表中删去他的名字,仅在“致谢”中提到他的贡献。


吴自良一生治学严谨、不惮寂寞。他的学风、修养、品德,影响了无数后靠学子和他们未来的科研生涯。


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2018年12月26日 10:13
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