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主题:核机密之:国产氟油 -- 桃源客

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家园 核机密之:国产氟油

氟油又称“全氟碳油”,是分离铀同位素机组抗腐蚀耐辐射不可或缺的润滑油。铀浓缩过程中铀-235与238同位素的分离是通过六氟化铀的扩散而实现的。六氟化铀是已知铀的惟一稳定且易挥发的气态化合物,为气体扩散法、超离心法分离和富集铀-235和铀-238最为适宜的工作介质。六氟化铀本身剧毒并具有强腐蚀性,与潮湿空气接触还会反应生成毒腐性变本加厉的氟化氢和铀酰氟,因此用于扩散分离机的润滑油必须超强耐腐蚀。研制和生产这种润滑油就成为当时原子弹工程最亟待解决的三个关键技术之首。

在援建铀浓缩工厂时,铀分离机组和仪表用的特种润滑油脂全由苏联供应。苏联专家专门把这种油料存放在保险柜里,派人守卫。用时拿出,用后锁起,根本不让外人接触。哪怕油滴在地上,也立即清除得干干净净,不留痕迹。苏联专家撤走后,只留下几个空盒,里面有些许残余。维持铀浓缩工厂正常运转,每年约需耗费氟油200吨。

据前石油工业部部长、独臂将军余秋里回忆:

我国为研制原子弹,20世纪50年代后期曾在苏联援助下建设了铀浓缩工厂。1959年,二机部向石油部提出了研制这些润滑脂的要求,当时要求的说明极简单,只知道这类油脂能耐元素氟的腐蚀,但没有任何技术指标和性能要求。承担研制任务的石科院科研人员按照化学原理,推测这类油脂可能是含氟化合物。据此成立了专门的题目组,自行设计、制作了小型试验设备,开始了探索性试验。

1960年1月,国家科委预见到苏联有停止供应氟油的可能,正式要求石油部研制。我得到这个消息后,和党组同志一起研究,认为这是个非常重要的任务,决定由侯祥麟同志和生产技术司副总工程师武迟负责氟油研制的技术工作。1960年夏,苏联对我国铀浓缩工厂停止供应润滑油脂,工厂面临停工的危险。国家科委要求我们加快研制工作。这年7月,二机部对研制工作的具体要求进一步明确,就是要研制3种全氟碳油,并提供少量样品,技术要求是必须能耐六氟化铀,以保证铀分离设备的轴承和仪表能长周期正常运行。石科院立即组织力量加强研究工作,经过反复试验,发现用金属氟化物氟化石油馏分的方法,有可能制得合格的氟油产品。

1960年年底,国家科委召开了第一次氟油研制协调会,决定石科院和上海有机化学所分别开展不同工艺方法的试制研究,原子能研究所承担样品分析、稳定性试验和使用研究。这次会议之后,石科院的研制工作更加深入。他们自己设计、制作了专用的电解槽、反应器等设备,通过反复筛选,找到了国内易得的氟化剂,并考察了各种反应条件、精制方法对收率和质量的影响,还就原料、半成品性质对最终产品性能的影响进行了大量的分析对比研究,终于在试验室试制出合格的氟油产品。经过中间试验,1963年正式生产出三种氟油,供二机部使用。当时试验室正在建设,暂时在平房中工作,条件简陋,氟化氢极易伤人。但全体研究人员在组长高清岚的带领下,发扬高度爱国主义精神,不怕苦、不怕累,日夜奋战,终于取得成功。我听到这些汇报,深受感动。与此同时,上海有机化学所采用不同的方法研究试制,也取得了较好的成果。

依照核会战惯常的做法,双管齐下。石科院由资深院士侯祥麟、武迟领衔,林风、卢成锹、高清岚一班年轻人迎难而上,冲锋陷阵。由于氟毒性大,腐蚀性强,又极易爆炸,许多人白血球大幅度减少。有人被烧伤,有人牙齿脱落,有人试验时脚趾被烧断……为了掌握反应规律,寻找设备故障,众人不顾中毒和爆炸的危险,几十次拆卸电解槽和反应器。

余秋里回忆:

当时科研工作条件较差,研制过程中又要接触许多有毒有害、易燃易爆物质,极易发生事故。特别是正值三年经济困难时期,粮食和副食品供应不足,很多科研人员身体素质下降,但大家都有一种强烈的爱国主义精神和高度的责任感,不顾个人安危,不怕重重困难,日夜苦干,不少同志受伤、生病也不肯休息。为改善科研人员的生活,我同康世恩同志商量,从大庆给石科院拨去了几万斤黄豆,并给一些专家每人补助几十斤豆子。

看到此处,心酸之余,眼前也不禁闪现出林帅端坐地图前凝神静思,不时往嘴里递黄豆的画面。这哪里是黄豆,简直就是中国人非常岁月漫漫征途上土掉渣的脑白金啊!

石科院众志成城,在1962年底制成了全氟润滑油及其他油品。1964年生产出合格产品,确保了原子弹的爆炸成功。后来,国家有关部门对3种氟油作出鉴定,认为“在非常困难的条件下,在较短的时间内研制出了全氟碳油系列产品,并投入批量生产,使我国成为少数几个能生产全氟碳油的国家之一,满足了国家急需,为打破国外的核垄断,发展原子能工业作出了重大贡献。”

再说中科院上海有机所,早先为准备发射液氢、液氟火箭在实验厂建立元素氟车间,已有了一定的技术储备。之前,因成功研制核燃料制备用萃取剂和离子交换树脂等工作受到钱三强的高度评价。1960年11月,中国科学院将任务下达给有机所,所党委定名为“111任务”,即有机所第一号任务。在我国有机氟化学及金属有机化学奠基人黄耀曾院士和黄维垣院士指导下,当时年仅28岁、被中科院破格提拔为副研究员的王志勤带领10余位科技人员开展攻关。首先对当时仅有的数毫升样品油进行剖析,确定这种油是一种全氟润滑油。他们因陋就简开始建立起各种氟化手段,包括电解制氟及电解氟化的装置等。从基本原料做起,经过艰苦摸索,终于研制成功各种含氟油脂和氟塑料、氟橡胶,接着中试、扩大生产,不到三年便按时按量解决了原子弹工程的急需。“液相法制造全氟油”项目,1965年获得国家科委创造发明奖。

有机所实验厂,系1958年上海葡萄糖二厂改建而来,后成为该所重要的中试基地。工人厂长杨庆年和以总工程师顾子恺为首的一批科技人员, 也为氟油研制成功做出突出贡献。张劲夫在《中国科学院与“两弹一星”》访谈中特别提及:

当时上海有机所只有研究力量没有生产力量,不能够提供产品。我到科学院以后,让各所建立小工厂,上海市委还送给我们若干小厂,给研究所当实验工厂。而且,还选最好的老师傅。我从铁道部吕正操部长那里请来了许多老工人,很不错。我说你铁道部有几千人的机车车辆厂,选一批最好的工人老师傅,来支援科学院吧,我们各个研究所里也搞附属工厂。我们需要的仪器设备不自己搞不行。要建立研究室,要研制设备。有的买得到,有的买不到,要自己做。另外,还有很多非标准设备,科研人员设计图纸,让工厂做才行。所以,我们从铁道部选了不少老师傅。我在北京中关村专门召开老工人会,我说你们是金手艺,手是金的,能做出好多好东西!老工人听了非常高兴。另外,从部队技术兵种的复员兵中,挑选了数千名有技术的战士当工人,他们起了很大作用。

  1960年,苏联单方面撕毁协议撤退专家。当时受影响最大的是浓缩铀厂,关键材料苏联不给了,整个厂就停顿了。最紧迫的关键技术问题有三个:

  第一是氟油。苏联专家一走,浓缩铀厂因为没有氟油停工了。科学院以上海有机化学所为主,其它所配合,终于研究出来自己的氟油,并把上海一个小厂要了过来。这个厂有个工人当厂长叫杨庆年,很能干。他不但配合研究室把氟油研制出来了,而且在他的厂生产,保证了供应。这个厂的总工程师顾子恺也有贡献。当时,石油部还不能生产一些特种油品和石化产品,就靠上海有机所生产。氟油我们自己能够供应,浓缩铀厂的机器就又能运转了。那个小厂,我去看了多次。我看那个厂长有培养前途,就给他连提3级。为什么提3级呢?他当时是20级,提3级,够17级。17级就能够参加17级以上干部会议,那时候重要的事都是先开17级以上干部会议,各所都是这样的。然后,再向党员传达。当时边伯明当所党委书记,人不错,很开明。那时,我们院研究所的党委书记、所长都很好。老边说,“张副院长的话,我们照办。”结果别的人对我有意见,怎么给一个工人连提3级?我说他有功

上海有机所实力强悍,以“结晶牛胰岛素全合成”项目主研单位之一荣获1982年国家自然科学一等奖,堪称世界级的成果。相对而言,该所在国防科技方面的建树就未必广为人知了。比如,新一代核武器所需特种炸药(与兰州化物所合作);多型号战略战术导弹高性能推进剂用燃速催化剂卡托辛、CL4高燃速催化剂和TPB固化催化剂;神舟飞船与卫星用高可靠性、长寿命有机热控涂层;战斗机飞行员和航天员救生用JGY-2和JGY-3型光焰信号管;导航陀螺仪用新一代低凝固点、高比重、高黏度氟醚溴油;新一代环保型大推力液体推进剂火箭发动机点火剂;环保型航天器小推力姿控发动机和吨级推力主发动机用无毒煤油基和醇基混合燃料;碳纤维上浆剂;用于边界自卫反击战战地抢救的氟碳代血液以及安全部和公安部交办破解外国间谍密写纸特殊化学成分,等等。

如今,国产氟油的摇篮又孕育新品。有机所刘金涛、唐松青等经过近十年攻关和源头上的技术创新,研制成功并批量生产出特种含氟高温润滑油,已应用于我国新型战略武器。此型油品为国内首创,打破了国外的禁运。在2009年新中国成立60周年阅兵方阵中,该系列新型战略武器首次亮相。有机所作为主要完成单位之一,获得2008年度国家科技进步奖特等奖(合作)。(注:非通用项目,疑似长剑-10巡航导弹或东风-31A洲际导弹)

薪火相传,继往开来。

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家园 居然看见以前老板名字

多年没联系,希望他一切都好.

顺道说下最后一段.

作为国产氟油血脉的延续,该所刘金涛、唐松青等经过近十年攻关和源头上的技术创新,研制成功并批量生产出特种含氟高温润滑油,已应用于我国新型战略武器。此型油品为国内首创,打破了国外的禁运。在2009年新中国成立60周年阅兵方阵中,该系列新型战略武器首次亮相。有机所作为主要完成单位之一,获得2008年度国家科技进步奖特等奖(合作)。(注:非通用项目,疑似长剑-10巡航导弹或东风-31A洲际导弹)

这种氟油和原子弹氟油全无传承关系.说重新从头开始也绝不为过.

家园 谢谢指教!

看来传承的是团队精神,也符合“源头创新”之说。改成:“国产氟油系列又添新品”妥否?

家园 宝推,可以好好写写袁承业先生

再说中科院上海有机所,早先为准备发射液氢、液氟火箭在实验厂建立元素氟车间,已有了一定的技术储备。之前,因成功研制核燃料制备用萃取剂和离子交换树脂等工作受到钱三强的高度评价。1960年11月,中国科学院将任务下达给有机所,所党委定名为“111任务”,即有机所第一号任务。

袁承业先生负责萃取剂的攻关,好好了解其人,富有传奇性。

借用一位师姐的原话:“袁先生才是真正的贵族范”

有机所完成国家交给的两弹一星化学攻关课题之后的工作分为两块,军工方面您介绍的差不多全活了。科研方面成立的是--元素有机化学研究室,随着中国国力的提升,元素有机化学结出硕果,卿凤翎,胡金波,沈其龙,张新刚等等都是有机氟化学方面的领军人物。

家园 握爪,您那一年入所的?

那会你在五楼工作么?我在六楼。

家园 为什么中国能造武器级浓缩铀,燃料级浓缩铀却要进口?

记得看张爱萍回忆录,同赵紫阳总理争论有关核电厂的问题,赵不明白,既然核武器都有了,为什么核电厂的燃料搞不出来?

家园 产能和成本

武器级解决有无问题,成本是次要考虑。

民用堆发电可得算经济账。美苏1993年2月签署期限为20年的《高浓缩铀转低浓缩铀》协议,由俄罗斯国家原子能公司将500吨核武用高浓缩铀加工转化为低浓缩铀,然后出口给美国企业用于核电站发电。俄方20年间共提供约1万4千吨低浓缩铀,占美国核电站所需浓缩铀总量的40%,美方支付120亿美元。因有裁军背景,该合同金额仍远低于浓缩铀的国际市场价格。从2014年开始,俄罗斯将开始以市场价向美出口低浓缩铀。

俄罗斯拥有世界上最强大的浓缩铀能力,占世界浓缩铀总产量40%。仅库存高浓缩铀即达695吨,超过美国的604吨。目前通过国际核燃料银行和国际浓缩铀中心向承认《不扩散核武器条约》的国家提供各种民用核能燃料。

把冷战期间攒家底的成本归零,从核武级高浓缩铀逆向加工低浓缩铀的成本或许还是低于正常的采矿-提炼-分离-浓缩路径。

美国的铀浓缩能力远超中国,尚且大量进口核燃料。中国一直奉行最低核威慑原则,武器级浓缩铀存量远逊两霸。发展民用核电,受产能制约再考虑成本,进口核燃料合情合理。

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家园 虽然没看到我老师的名字

但是看到了师爷们的名字也很激动,俺两个老师以前在黄先生带领下做高能炸药和硼燃料,后悔没有跟着他们继续做军工项目

家园 其实也没我老师的名字,不过花慰你一下

我的老师当年是分离重水的,可能不如你老师吧。

家园 居然砸出一串有机所的特务们啊

致敬!

高危行业啊。

有机所的氟化学确实不错。

家园 跟个贴讲讲我的叔叔

我的叔叔和婶婶都是复旦化学系毕业的,但不是同一届。我叔叔的学习成绩好,所以毕业以后留校当助教,认识了比他低两届的婶婶。他是在复旦期间开始参加原子弹工程有关工作的。他的同组同事里面有后来的复旦校长杨福家。他说杨福家的英语特别好,后来被派出国进修。我叔叔当年所在的科研课题组几年前得到了一枚两弹一星功勋集体奖章。他们还健在的老同事一起吃了饭,然后和奖章合了影庆祝。说到这里我要批评政府一句,不是每个当年参加两弹一星工程的人都有足够的功劳拿个人奖章,但是国家完全可以把集体奖章多做几枚给大家每人一枚。就像奥运会集体项目金牌,虽然在金牌榜上算一枚,也没有让几个运动员合拿一枚金牌的。国家现在又不差这点钱。

我叔叔婶婶后来去辽宁兴城(新城?我只知道这个名字,但不知道是哪个地方)的一个核浓缩工厂工作。他后来跟我讲过几个当时的故事。一个是工厂在山里,工作人员的工资比较高,但是附近的农村的物价被他们的消费也抬的很高。所以他们每个周末只要有空就骑自行车去很远的地方买肉和鸡蛋改善生活。二是工厂离城市很远,有时候有人受伤要输血不可能送大医院。他们的厂医院又没有血库。所以有人要输血,厂里大喇叭一喊,同血型的同事排一溜,每人抽一点,然后继续回去上班。三是厂里经常有核泄漏事故发生,而当时的防护手段远远不够。他们就把所有的流程分解,每个人进去完成一步,然后马上离开现场换下一个人。这样每个人所需要的时间有限,受到的辐射才会低于致命剂量。

我爸爸也有几个有关的故事。那时候我叔叔婶婶堂哥堂姐四个人在辽宁,每年都有信来要代购各种物资。当时上海不仅商品,副食品要凭票供应,买手表,自行车和缝纫机也需要票。所以我爸爸就到处求爷爷告奶奶去弄票。弄到票把东西买到手,还要想办法把东西千里迢迢运到辽宁。有时候是托回上海探亲的叔叔的同事,有时候是托去东北出差的爸爸的同事。有一次一个爸爸的同事去东北路过兴城附近的一个火车站,会在那里停半个小时。但是不知道为什么沟通出了问题,直到火车要开也没等到我叔叔来。那个同事不可能带一大包东西继续出差,更不可能再带回上海。所以他把包裹留在站台上就走了。神奇的是我叔叔后来还拿到了哪个包裹。据他说一方面是在半夜,站台上人不多。另一方面东北人比较实诚。还有一次我叔叔一家回来探亲,正好老家有人带来一罐蜜糖就让他们带回东北。结果在站台上婶婶不小心把罐子打破了,蜜糖流了一地。叔叔当时就大发雷霆,几十年后还抱怨这么好的蜜糖一口也没吃到。

后来邓小平大裁军,工厂就不行了,然后大家就千方百计要调走。我叔叔婶婶一开始想调回上海,但是没有门路怎么也不成。后来国家要发展环保,他们就去内地一个省环保局工作。因为环保的起步比较低,他们又是科班出身,很快就成了全国环保方面的专家。

记得有一次朝鲜核爆炸,我们家正好在叔叔家吃饭,看到新闻就聊起来朝鲜的核工业水平。叔叔当时说他们当年掌握的提纯技术的参数即使在现在仍是绝密。除非其他国家把这些技术参数给朝鲜,否则以它的财力物力基本上是搞不出来的。后来从网上的分析看,朝鲜的核爆炸其实是失败的,失败原因很可能就是提纯技术不过关。

我父亲和叔叔都是在抗日战争全面爆发前出生在上海,由于淞沪抗战日本轰炸上海,他们被奶奶带回安徽老家。直到抗战胜利后,他们才回到上海和爷爷劫后重逢。对他们这代人来讲,国破家亡不是书本上的轻描淡写,而是血淋淋的回忆。在他们垂垂老矣的时候,他们亲手建设起来的新中国不再是列强予取予夺的肥肉,而是他们的儿孙可以追求自己梦想的地方,这大概就是他们一生奋斗的目标吧。

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家园 辽宁兴城

原为中核750厂,现隶属中国核工业集团公司北京化工冶金研究院,改称750所。

你这可都是亲闻亲见的干货,远比我等剪刀浆糊鲜活感人。

朝鲜搞铀浓缩,我兔断然不会帮忙。萃取剂、扩散膜、氟油等一道道门槛卡住不说,铀浓缩理论没过关,照样抓瞎。

当年钱三强点将负责解决问题的,是半路改行的燕京大学物理系高才生王承书,中科院高能所首任所长张文裕院士的夫人。

矿产和所有硬件齐备、并有电力保障后,可以上马搞浓缩。铀浓缩过程随着温度、时间变化,还有一个复杂的曲线图。级联中的丰度随时间变化的理论曲线,需要和实测数据反复比较再进行修正,相应调整级联方案和分批启动方案。精料端丰度不达到预期值,核武级90%的目标只能是可望而不可即。

王承书带着十几个年轻人成立级联理论小组,进行了大量繁杂的计算,并反复下厂根据启动结果对计算值进行检查和分析。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,她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,仅有用的数据就装满了三抽屉。电子计算机算出的10箱纸条,她全都一一过目。夜以继日地计算、推导,无数次修改,最终完善了丰度变化曲线,完成级联和分批启动方案。1964年1月14日,按照她计算的理论方向,实现第5批扩散机组启动时铀浓缩度达到90%。

这可能仅仅是你所说的“绝密提纯技术的参数”之一。正是凭借王承书、于敏这样一批聪明绝顶的大脑,十几亿中国人才有了护身的核盾牌。

王承书后来担任我国自行设计和加工的大型气体扩散机总设计师,“七五”国家重点科技项目——离心和激光分离铀同位素两个专家组的组长。1980年当选中国科学院数学物理学部委员(院士)。

介绍她事迹的《隐姓埋名三十年》,被选入中学语文五年级课本,也让我们的下一代知道什么是真正的报国精英。

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家园 本贴

很荣幸成为有机所筒子们接头、串联的地方。

袁先生非常值得一写。不过,近水楼台先得月,还请有机所内部人士完成作业,如何?

家园 谢谢你的回帖

我的婶婶复旦毕业以后先分配到北京的一个研究所(也许就是化工冶金研究院)。后来为了两个人调到一块才去的辽宁。对他们来讲,去辽宁最大的遗憾就是子女的教育问题。他们曾经想把我的表哥送回上海读小学,但是上海的小学给了张上学期的期末考试卷子考了一下后建议他留一级。叔叔婶婶不同意就作罢了。后来高中再回上海读更难跟上,只能上了一个技校。他们俩当年在复旦都是尖子生,所以每次一讲起这个多少有些抱怨。

通宝推:别来无样,胡一刀,
家园 确实如此。

九院和827基地云集了一大批北大、清华、复旦和哈军工的高才生,在绵阳这个小三线城市奉献一生。他们抱怨最多的也是子女教育。张爱萍力主建设科学城后,四川政府也配合在当地攒了个西南科技大学,好歹是本科。回流无望,至少解决就业吧。

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