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主题:【原创】由一篇八股来猜猜那根管子。。。 -- ktown

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家园 【原创】由一篇八股来猜猜那根管子。。。

1965年8月20日,二机部向中央专委呈报了《关于突破氢弹技术的工作安排》:一方面进行理论上的探索,另一方面要进行若干次核试验,以求通过试验,检验理论是否正确,提高理论认识。因为当时经过几个月的“练兵”摸索,认识到像“1100”这样的热核弹头难以一步到位,理论部领导及时调整了突破氢弹的途径和步伐,决定在确保主力11室和12室继续进行理论探索的前提下,决定把次年进行的小规模加强弹爆炸试验的设计任务交给了1室,並把打算两年后进行的百万吨级氢航弹热验验用的弹头优化设计任务交给了13室。

1965年8月27日邓稼先主任在理论部召开的大会上将任务重新作了布置,並将部分科研人员作了调整。理论部大会后,邓稼先主仼和主管十三室的秦元勋副主仼给十三室下达仼务:首先是利用原子弹研究成果与计算程序,进行ALU系统(即加强型装置)的物理模型计算,探索氢弹的基本物理规律。给出具体的三项技术指标,要求在这三个指标内作最优化的设计。这就是第一,考虑到我国轰六飞机最大载重量为8吨的限制,允许在设计时将主炸药球的外半经由现有原子弹的外尺寸向外扩大至1.34倍,即允许炸药总装量可以增加1.4倍;第二,装置总威力要达到100万吨梯恩梯当量;第三,聚变比(聚变能/裂变能)可以在xx%左右。在下达仼务的会上讨论十分热烈,刘西尧副部长也亲自参加,並风趣地说:“我个子高,就很容易摸到门框了”。意思是鼓励尽可能加大尺寸,多装核材料,先搞出一个氢弹核装置,下一步再设计更先进的氢弹。(ktown注:也就是适当地增加系统的设计冗余度,暂时不以减轻体积和重量为重点,而是以氢弹构型为重点,先解决有无的问题。这是很科学的)为此十三室物理组的九位同志在孟昭利副组长(正组长储连元被派往河南农村去搞“四清”了)带领下,在北京事先设计好一百多个理论计算模型。

1965年9月27日,13室的大队人马(约有50人左右),在室主仼孙和生、副室主仼蔡少辉和彭清泉率领下浩浩荡荡地开进华东计算所,理论部副主仼于敏也随同前往。主要是想利用国庆假日期间全部机时归“五班”使用的大好机会,集中突击算一批模型。到达上海后,立即开始工作,按在北京事先设计好的要计算的模型,先计算一批模型。在分析第一批计算结果时发现中子不守恒、能量不守恒现象。分析原因是由计算机内存限制,氢弹比原子弹结构复杂,要求分点增多,尤其是轻核物质被压缩后尺寸过小,采用中心差分格式计算就会产生中子和能量不守恒,严重影响计算结果的准确性。为此,需修改和编制程序。决定在理论部的532程序的基础上作局部修改,在很短时间内先后完成1301、1302程序的编制工作,解决了中子数不守恒等问题。又很快算出一批模型,从结果上看,离领导要求並不太远,只要加入少量贵重材料,威力就能提高到100万吨,这一点並不太难。(ktown注:所谓的贵重材料肯定就是氚了,这个时候还是走的加强型原子弹的道路。此时的方案应该类似于加强型原子弹和千层饼)问题在于聚变份额都很低,说明核材料并没有充分燃烧。面对这批计算结果,于敏同志並不感到意外。原因他在原子能所轻核理论组进行探索研究时,曾对原子弹中加入聚变材料的加强型原子弹进行过探索,不过当时是缺乏真实的原子弹知识的情况下进行的,当时就认识到聚变材料燃烧不充分,故加强作用不明显的问题存在。这次他受理论部主仼会议之托,來到上海出差就是要研究如何把加强型原理和现实的原子弹结合起來,完成加强型装置的优化设计任务。于敏从众多的计算模型中挑出三个用不同核材料设计的模型,进行深入细致的系统分析,结合他过去四年來探索氢弹机理结累的物理知识,结合物理粗估,对内爆动力学、中子学、热核反应动力学、辐射流体动力学等有关现象进行系统分析,给大家作系列报告。

1965年10日13日于敏开始了在上海持续两周的系列报告的第一讲,他从炸药起爆开始,将加强型的原子弹的全过程划分为原子阶段、热核爆震阶段和尾燃阶段。並对其中每一阶段的特征物理量进行分析,抓主要矛盾和矛盾的主要方面。通过分析,发现加强型弹内中子造氚的过程太慢,中子造氚循环过程赶不上弹体解体过程,从而导致在热核爆震阶段中,“火球内的能量释放率干不过能量损耗率,差了几倍!”。(ktown注:中子造氚过程,也就是中子轰击氘化锂的过程。看来类似于Mike那样的使用液氘的方案中中国直接就被跳过去了,一步到位从氘化锂开始做起)要解决这一困难,“要么设法减慢火球的传播速度,要么提高能量释放率”。其途径不外乎有两条道路:高温度和高密度。高温道路已经过探索知道其中的困难所在。只有走高密度之路。通过分析知道加强型装置中热核材料没有充分燃烧是因为中子造氚循环次数没有达到足够多次数,是因为没有达到足够高的密度,是因为仅靠炸药的有限能量來压缩是永远达不到的。(ktown注:是的,除了高温,真正的诀窍还在于高压)只有依靠原子弹爆炸的能量才有可能。如何控制和利用原子弹的能量这又是一个高难度的问题。为了解决这一难题,于敏经过苦思冥想,几天几夜的估算。分析原子弹爆炸时所释放的各种能量形式、特性及其在总能量中的比例,(ktown注:原子弹爆炸时占总能量比例最大的就是X射线了,呵呵。。。)找到一种易控制,可驾驭的能量形式。然后想出一种减少这种能量损失、提高其利用率的精巧的结构,(ktown注:X射线反射镜,次级推进层,呵呵。。。)估算有多少能量被利用,有多少可用耒压缩氘化锂-6,氘化锂-6压缩到什么程度就可使之点火和自持燃烧,等等。此时于敏的头脑中已初步形成两级氢弹原理和构形的设想。(ktown注:殊途同归,T-U与于邓之争大可以休矣!

11月5日在华东计算所主楼五层东侧的大教室里,13室全体出差人员安静地坐在大黑板前,由理论部于敏付主仼介绍他分析三个典型模型的打印纸带结果而产生的新的设计思想,随着他的深入浅出的语言、严密的逻辑思维、无懈可击的推理和充分的论据,从原理、材料、构形三要素把大家带进了一个氢弹王国,使大家如梦初醒,意识到一个新的氢弹原理诞生了!氢弹的“牛鼻子”今日终于被揪住了!

在氢弹原理突破过程中于敏同志解决了核武器物理中的一系列基础问题,发现了热核材料燃烧过程中几个特征量和释放能量的关系,并从中找到了造成自持热核反应的关键,从而提出了从原理到材料到构形基本完整的构想。邓稼先作为领导从中及时沟通、协调、下达任务;组织专家反复论证,集思广益,使方案更臻完善。终于在1965年底提出了利用原子弹来引爆氢弹的新的理论方案。

1966年是氢弹原理试验年。为了确保1967年使氢弹能赶在法国人之前炸响,为稳妥起见,在1966年初九院的工作会议上,决定在年内临时增加一次氢弹原理试验。为了抢时间,决定以当时现有的备用型号产品A2923与596L中间加管子连接起来,(ktown注:这是迄今为止关于中国的于邓构型中的最关键的一句话!A2923当然就是扳机了,而596L则是次级。这个“管子”,呵呵。。。如果ktown没有猜错的话,这个管子就应该是X射线透镜!它的作用就是将初级的X射线给聚焦在次级上)作为新的试验产品。这种球柱球结构产品(ktown注:看来于邓构型是“球柱球”)行不行?仍需要通过计算机上的数值计算来验证,来提供理论依据和相关的数据,就需要有二维程序来计算。但是当时理论部的实际情况是尚没有一个能用于计算的二维计算程序可用,正在编制的二维程序有十一室的“椭球”程序、十二室的“三角网格”程序和十三室的“锥流管”程序;更何况当时交付可使用的最快的计算机有北京的119机和上海的J-501机,每秒五万次运算速度。计算机的内存和运算速度都限制上不了真正的二维程序。秦元勋作为专门负责抓数学、计算、计算机的副主任,面对无程序可用的窘境,感到压力很大,感到内疚。促使他下决心,狠抓二维方法过关。他在总结前阶段二维方法探索的经验基础上,大胆地创新,提出“天然差分”的崭新思想。写出完整的很有前瞻性、非常有新意的《天然差分系统》的计算方法。但这时是“远水解不了近渴”,急紧关头是蒙特卡罗方法组的同志用半年时间编制出可适用的“切片程序”,用于氢弹原理试验模型和氢弹试验模型的计算,提供了二维效应的数据,解了“燃眉”之急。

1967年是氢弹试验年。1967年2月,理论部提前完成了全威力氢弹的理论设计任务。部件设计完成后由221厂第一生产部组织加工生产。6月5日完成试验用的氢弹的加工,6月8日运抵国家试验场的机场装配厂房。实验队由李觉带领抵达试验现场。理论部派出由秦元勋带领的五人小组和参试人员,与兄弟单位的参试人员密切合作,共同完成了试验前的准备。

1967年6月16日聂荣臻元帅再一次亲临核试验场主持这次试验,这是聂帅在八个月内第三次去核试验基地。核试验基地司令员张蕴钰仼现场总指挥,国防科委副主仼张震寰、二机部副部长李觉参加试验的领导工作。

1967年6月17日上午8时,担仼空投仼务的是空军机组组长徐克江、负责投弹的第一领航员孙福昌,由徐克江驾驶726号轰-6飞机从核试验基地马兰机场起飞,进行中国第一颗氢弹进行全当量试验,比预定计划还多飞一圈20分钟后才投下,在距靶心315米、高度2960米处爆炸。顿时在我国西北大漠上空出现一颗“人造太阳”,一道强烈的闪光后,一声巨响,一个巨大的火球托起一朵硕大的蘑菇状烟云。瞬间变成五光十色的草帽式的光环,奋力向上奔向芲穹。两个太阳在蓝天上并排高挂,这一奇特的景象,令人叹为观止。

秦元勋在观察的掩体内感觉到被冲击波打了一几耳光似的,手中抓纸屑被冲击波吹走。理论部的小组成员立即从三个方面加以目测:一是冲击波由闪光开始到达观察点的时间;二是观看烟云高度,氢弹要上升到距地10公里的平流层,形成一个大的白圆盘,不是原子弹的蘑菇云;三是两次最小亮度的时差。三项指标都表明是氢弹。秦元勋立即到附近的掩体中去向聂荣臻元帅报喜,报告成功爆炸的消息。聂帅立即叫一位参谋拿出一张预先写好的准备成功后向中央报喜的电报稿,要秦在上面签字。

氢弹爆炸试验获得圆满成功(第六次核试验),威力为330万吨TNT当量,实测爆炸高度为2930米。这是我国从事核武器研制工作的广大科技人员、工人、干部,为实现国防现代化的伟大目标,刻苦钻研,勇攀科学高峰所取得的又一个重大成就。使我国提前一年多实现了毛泽东和中央专委提出的要在1968年爆炸一颗氫弹的要求!我国首次氢弹爆炸试验,赶在了法国的前边,在世界上引起了巨大反响,公认中国核技术已进入世界核先进国家的行列。

1967年12月31日,全体参战人员在北京人民大会堂受到毛主席等中央首长的接见。(ktown注:毛主席万岁!

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