“氢弹研制”中的5个神秘数字 

　　张锁春 

　　编者按：2018年6月27日，为庆祝建党97周年，纪念中国科学院数学与系统科学研究院建院20周年，数学与系统科学研究院党委召开“不忘初心，坚定跟党走”新老党员交流座谈会。以下是老党员代表、曾参与氢弹研制工作的张锁春研究员的发言。 

　　我来参加今日这个会，是因为在我们的中国共产党建党97周年的前夕，也刚好是我们数学院建院20周年，我们国家改革开放40周年，数学院党委决定搞一次“新老党员”座谈会，就是今日有新党员入党宣誓，有老党员来谈发扬党的光荣传统的这个会。我答应来谈谈发扬党的“两弹一星”精神，讲讲“两弹一星”中的故事。我本人是“氢弹研制”亲历者，有资格来谈自己亲身参与的故事。 

　　现在我国“假冒伪劣”到处泛滥，为了验证我是“货真价实”者，我帯来了两件东西公开展示给诸位看： 

　　一件是在2017年11月，由湖南教育出版社正式发行的一本书(书号：ISBN 978-7-5539-5491-2)，书名是“亲历者说《氢弹研制》”，将氢弹研制的全过程：理论部-实验部-设计部-生产部-场地空投试验，采访36人，其中理论部9人，我是氢弹原理突破《百日会战》主要参加者，又是氢弹原理试验模型和氢弹试验模型的模拟计算的主要完成者。此书今年3月8日才送我一本。听说可上“京东”网上购买到。 

　　另一件是《首颗氢弹爆炸成功50周年纪念章》，是去年(2017)6月17日召开首颗氢弹爆炸成功50周年纪念大会时赠送给当年每位参与者的。 

　　我是1963年从上海复旦大学数学系毕业，无条件服从国家和党的需要，分配到“北京核武器研究所”(对外简称“北京九所”)。当时党需要我干什么就干什么，从不说个“不”字。其实我在大学里学的是“偏微分方程”，但工作中需要我搞“蒙特卡洛方法”。那就从“零”开始，边干边学，干成学会。当时一门心思扑在工作上、日以继夜、不分白天黑夜地干，从不考虑“报酬”“酬劳”，讲什么“价钱”，都是无代价的，牺牲自已的生命也在所不惜的。也从不追求什么“名利”，甘当无名英雄，愿做闪闪发光的革命的“螺絲钉！” 

　　我是1963年大学毕业9月参加革命工作的，而1963年9月恰好是我国首颗原子弹的理论设计方案已完成，主要负责人邓稼先在方案上签字后向上级提呈，故我没有赶上原子弹的研制。1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功了！1964年对我而言就是学习、补充知识、打好基础的一年。学习用“代码语言”手编程序、学会在电子计算机上自已操作计算、熟悉有关的计算方法。立竿见影，1965年在完成实际任务中派上大用处。 

　　我国的首颗氢弹原理突破是在1965年，原理试验是在1966年，氢弹试验是在1967年，氢弹的研制过程就是在这三年完成的。我正好碰上，而且站在第一线，是个时代的“弄潮儿”。 

　　在我讲述“氢弹研制”中的故事之前，我先讲一下什么是“两弹一星”精神！ 

　　这要追溯到20年前的1998年，当时我国政府决定要向全世界公开“两弹一星”秘密，国家隆重召开表彰23位“两弹一星功勋奨章”获得者大会。原来这些人的名字都是国家最高机密，一下子解密，大白于天下，以前绝对不能说的机密，现在可以说了。 

　　首先我要说明“两弹一星”中的“两弹”是指核弹和导弹；“一星”是指人造卫星。 

　　其次讲“两弹一星”精神，也是在1998年的“表彰大会”上同时提出的，国家提法，概括成24字，这就是“热爱祖国、无私奉献、自力更生、艰苦奋斗、大力协同、勇于登攀”。 

　　在此，顺便提一下，现在还流行一种“两弹精神”的提法，容易搞混，不要混淆，意思倒是差不多。“两弹精神”是“中物院”内部的提法。“中物院”的全称是“中国工程物理研究院”，就是原来的“二机部第九研究院”，即中国的“核武器研究院”，是专门研制原子弹、氢弹、中子弹、等核武器的。故它提出的“两弹精神”中的“两弹”是指原子弹和氢弹。而“两弹精神”是概括为20个字，这就是“爱国奉献、艰苦奋斗、协同攻关、求实创新、永攀高峰”。 

　　在这里也顺便交代一下23位“两弹一星”功勋奨章获得者的名单： 

　　到目前为止，这23位中仅有五位还在世。 

　　“核弹”方面有10位：这就是：钱三强、邓稼先、朱光亚、郭永怀、程开甲、陈能宽、王淦昌、彭桓武、周光召、于敏； 

　　另外还有2位与核弹有关：一位是王大珩，光学专家，是中国科学院长春光机所的；另一位是吴自良，物理冶金专家，是404厂的。 

　　这12位中仅有3位还健在：其中一位是一百岁的程开甲，活的比较好，还能走动，头脑清醒，前不久还亲自出席习近平授予的“国家英雄”奖章；还有两位是处于半“植物人”状态：一位是后来曾当过中国科学院院长的周光召，现住在北京医院；另一位是称为“氢弹之父”的于敏，现住在301医院。 

　　“导弹”方面有6位：这就是：孙家栋、任新民、姚桐斌、钱学森、屠守锷、黄纬祿。 

　　仅有孙家栋还健在。 

　　“卫星”方面有5位：这就是：王希季、陈芳允、杨嘉墀、赵九章、钱骥。 

　　仅有王希季还健在。 

　　“两弹一星”对我国而言是太重要了，它的核心价值是“铸国防基石，做民族脊梁”。邓小平曾讲过一段非常有名的话：“如果60年代以来中国没有原子弹、氢弹，没有发射卫星，中国就不可能叫有重要影响力大国，就没有现在这样的国际地位。这些东西反映一个民族的能力，也是一个民族，一个国家兴旺发达的标志。”最明显的例证就是前不久朝鲜的金正恩能与美国总统特朗普在新加坡举行会面，平起平坐，其底气、硬气就是朝鲜经过5次核试验后基本上掌握研制原子弹、氢弹的技术，美国对朝鲜就刮目相待了。现在朝鲜方面还不足的是在运载火箭方面还差一截，无能力将核弹打到美国本土去。 

　　下面我就进入“正题”，讲讲“两弹一星”中发生的故事，结合我本人的亲身经历，也就是结合“氢弹研制”，讲其中发生的故事。那也太多了，无从下手。在短短十几分时间也说不清楚。去年在“北京九所”内召开的“庆贺我国首颗氢弹爆炸成功50周年的纪念座谈会”，会上要求每位发言者时间控制在3-5分钟之内。当时我就讲了“5个神秘的数字”，后听反应，说效果还不错。我想在今日的会上，我也就给诸位在场者讲述这“5个神秘数字”背后的故事。刚才主持人对我讲，时间上可放宽些，可放开多讲一点。这样，我也就有时间可多解释几句，把前前后后交代得更清楚一点。因为去年座谈会在场的都是同一战壕里战斗过的老战友，重温当年火热的战斗情景，都有共同的语言，无须解释，都心知肚明，所以“干巴巴”地、提纲契领地讲几个数字，反而是重点突出，抓住要害了。今日我对诸位在场者讲，同样地讲那“5个数字”，你们就会听得莫名其妙、云里雾里、稀里糊涂，无法认知其中的“奥秘”。所以也必须多讲几句，把前因后果讲清楚一点。 

　　好了，现在我正式开始讲那“5个神秘的数字”了！ 

　　  第一个数字是“639”： 

　　“639”—中国第一颗氢弹的代号。此时我必须提一下，“596”---中国第一颗原子弹的代号。“596”是有鲜明的“时间”特征，强烈的“政治”内含的，这就是指59年6月20日苏共中央的来信，拒绝提供原子弹教学模型和图纸资料给中国，同时撤出全部在华支援的专家；背信弃义、撕毁合同，妄图卡住我们的脖子，不让我们搞成原子弹。而我们就是要争口气、发奋图强把它搞出来！当时的刘杰部长视察青海221厂(核武器研制基地)时，决定给即将诞生的原子弹取名为“596”，作为第一颗原子弹的代号，借以激励全体职工，坚决克服一切艰难险阻，研制成原子弹。故第一颗原子弹又称“争气弹”! 

　　    而“639”这个第一颗氢弹的代号，偏偏没有那么多“附加值”的含义，我们内部很多一般职工也不知深层含义。这个“秘密”倒是成为鉴别“真”和“假”的试金石。有很多报刊记者，发挥想象力，胡编乱造，大在63年9月这个时间节点上做文章，一看就是一位“假冒者”。这个袐密就在于这个“代号”是与这个“装置”本身的结构有关。 

　　第二个数字是“1100”： 

　　1965年2月，在九院副院长朱光亚、彭桓武指导下，理论部主任邓稼先、第一副主任周光召组织科研人员总结前一阶段工作的基础上，制定了关于突破氢弹原理的工作大纲：分二步走，第一步继续进行探索研究，突破氢弹原理，第二步完成重量约1吨左右，威力为百万吨梯恩梯(T．N。T)当量的热核弹头理论设计(俗称“1100”)，要求聚变能超过裂变能，至少各占一半，是航弹可用飞机掷投，而不是塔爆的大装置。因为100万吨以上TNT当量，才能算作氢弹。为了加大保险系数，彭桓武先生建议按300万吨要求进行理论设计。 

　　第三个数字是“100”： 

　　这“100”是指1965年氢弹原理突破，上海“百日会战”(1965年9月23月日至1966年1月4日)，其中于敏在上海工作整90天(1965年9月27日至12月28日) 

　　关于上海“百日会战”在“亲历者说《氢弹研制》”一书中有专门章节予以详细叙述，而且在2017年6月14日《中华读书报》中第5版面“了望”专栏，整版刊登《亲历者说氢弹研制上海“百日会战”》一文。由于涉及本人在其中的贡献，愿在此多说几句，补充些背景资料。(注：这些材料是在整理讲话稿时临时添加进去的，我在座谈会上并没有讲很多，我是为了材料的完整性，使读者了解前因后果，才费很大的劲来作补充的)。 

　　首先应指出“氢弹预研”工作，始于1960年12月，二机部刘杰部长和钱三强副部长以战略家的眼光前瞻性地就商量决定：考虑到当时北京九所正忙于原子弹攻关，氢弹的理论探索工作可由原子能所(即“401”所)先行一步。按此指示，原子能所成立了“轻核理论组”(对外代号“470”组)，组长黄祖洽、副组长于敏，何祚庥参与业务领导，由所长钱三强主持，这个研究组的任务就是对氢弹的作用原理和各种物理过程、及其结构等做探索性研究；开始做些热核材料性能和热核反应机理的基础研究，为氢弹的研制作理论准备。这是一步“高招”棋！！ 

　　其次应指出“北京九所”在1963年9月第一颗原子弹理论设计完成后，立即组织力量开始探索氢弹理论问题，诸如热核反应如何点燃热核材料、中子输运、辐射流体力学、二维流体力学计算方法、超高温高压状态方程等专题研究，并且通过研究装有热核材料的原子弹(也称加强型原子弹)，探索热核反应的规律和裂变聚变耦合问题。 

　　1964年10月16日，我国第一颗原子弹爆炸试验成功后，理论部及时调整机构和人员，决定抽出三分之一的理论研究人员，全面展开了有关氢弹理论的研究。为什么不能集中全部的力量呢？因为当时还有“两弹结合、装备部队”的任务。 

　　1964年12月3日，遵照党中央的指示，经过反复研究，二机部制订了加速核武器发展的全面规划。要求通过1965年至1967年的核试验，完成原子弹武器化工作，并力争于1968年进行氢弹装置试验。二机部并决定将原子能所预先探索氢弹原理的一部分力量，即由黄祖洽、于敏领导的“轻核理论组”的大部分人马，共有31人，在1965年元月初合并到九所，集中力量突破氢弹，于敏亦被任命为理论部副主任。这又是一步“高招”棋！！ 

　　于敏来所后，带来了他们的长期预研的研究成果--“于敏方案”。为了考察“于敏方案”的可行性，1965年2月5日，当时理论部蒙特卡洛(MC)组的组长吴翔带领刘德明和张锁春两人去上海完成一项紧迫的特殊任务，要求在上海华东计算所的J-501机上，用最短的时间编制出一个新的大型MC程序(代号为“508”程序)，目的是检验于敏先生为了突破氢弹而提出的“于敏方案”的可行性问题。3月19日前取得初步结果后，由吴翔回京作汇报。与领导研究、决策后根据要求修改程序，反反复复又去过上海两次，分别编制“518”程序和“528”程序，进行模拟计算。但计算结果都不理想，证明“于敏方案”的路子行不通，必须放弃，重新探索新的路子。 

　　1965年8月27日邓稼先主任在理论部召开的大会，认识到像“1100”这样的热核弹头难以一步到位，理论部领导适时调整了突破氢弹的途径和步伐，并将任务作了重新布置：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。而且要求13室当年国庆节前到达上海华东计算所，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。力争工作有新的突破。 

　　1965年9月23日吴翔组长带领蒙特卡洛组的四人小分队(张锁春、胡锦、雷光耀、郑玉珍)去上海，这是一年内第四次来到上海出差。这次任务是来“练兵”，沒有一定要完成“实际任务”的压力。同时见到13室派来打前哨战的先头部队，主要准备好计算需要用的“程序”。 

　　1965年9月27日13室的大队人马(约有50人左右)，在室主任孙和生、副室主任蔡少辉和彭清泉率领下开进华东计算所，理论部副主任于敏也随同前往。让于敏参与计算结果的分析，这又是一步“高招”棋！！ 

　　因国庆假期的全部计时都归13室使用，突击计算一批模型。国庆假结束后，我去计算机房去接班，尚未踏进机房，就听到13室的同志在机房里大叫起来，说是发现了“新大陆”，得到一个意想不到的威力高达300多万吨的新结果，大家都为之高兴、很兴奋！究竟是什么原因，需要作进一步的深入分析。 

　　后听说在分析发现“新大陆”的原因时，发现控制取物质密度的逻辑尺中的数字填错了，其结果造成轻核物质区的密度取成重核物质区的密度，相当于轻核区的装料加大了20多倍。使研究者看到了300万吨级氢弹的物理图象，更重要的使研究人员认识到要实现氢弹爆炸的最重要的因素是提高轻核材料的密度。虽然核聚变的速度与密度平方成正比，但高密度还会带来高温度，设计氢弹应该走高密度这条路。 

　　这意外的发现，正是因错得福，对一般分析者无所谓，可是对理论基础功夫扎实的于敏来说，就大可不一样了，心有灵犀一点通，犹如拔开云雾见太阳。 

　　他立即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。 

　　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！”。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。 

　　如何达到足够的高密度呢？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，找到一种易控制，可驾驭的能量形式。于是产生“于敏新构型方案”。 

　　1965年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，先由蔡少辉副主任汇报两类三个模型的计算结果和特点。其次由理论部于敏付主仼介绍新模型的设计思想，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！ 

　　1965年11月8日，邓稼先在北京听到上海工作有突破性进展的大好消息后，立即乘飞机抵达上海。来后亲自听取于敏的介绍，于敏又进一步提出如何使热核材料“点燃”的“新构型的”想法。为了验证“于敏新构型方案”可行性问题，任务又落到当时就在上海的“蒙特卡洛小分队”的头上。邓稼先主任要求用最短时间编制出可计算“空瓶子”的程序(代号“509”程序)，计算结果是“行”！接下来马上又要求我们编制一个“内放低密度介质瓶子”的程序(代号“519”程序)，计算结果还是一个“行”！这充分说明“于敏新构型方案”是行得通的。 

　　于是，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。 

　　回想我在1965年中干的活很有意义，上半年否定于敏带过的“于敏方案”行不通；下半年肯定于敏的“于敏新构型方案”行得通。一个否定一个肯定，这就是我在1965年干的工作的价值。 

　　在1965年年底于敏和我们蒙特卡洛组组长吴翔一起回到北京，邓稼先主任立即在理论部图书馆大厅组织理论部的汇报会。于敏作了氢弹原理的总体报告，吴翔作了氢弹引爆方案的论证报告。得到理论部领导的肯定，並很快向上级部门作了汇报。 

　　于敏、吴翔与北京的领导汇合一起飞达草原，出席在221厂由九院常务副院长吴际霖主持召开的九院1966-1967两年科学研究规划会议。在会上介绍了新提出的氢弹原理和实现它所必须解决的关键技术问题。刘西尧副部长当机立断提出：“突破氢弹，两手准备，以新的理论方案为主”的方针，即一手按新的理论方案，以研制由导弹运载的氢弹头作为主攻方向，另一手继续进行原定的氢航弹方案的攻关。经过讨论，会议决定立即按新理论方案，组织全院理论、实验、设计、试制等方面的力量，加速进行试验研究，尽快确定理论设计方案。为了实现这一方案，决定组织三次核试验：第一次是原已安排的1966年5月将进行的关于热核材料的核试验仍按计划进行，检验设计，深化认识。第二次是在不影响氢弹试验目标的前提下，为了稳妥起见，接受彭桓武副院长提出的利用现有的部件和成熟的技术，增加一次原理实验的新建议，以检验新原理的可行性。力争在1966年内先用塔爆方式进行小当量的氢弹原理实验(“629”)(威力限制在10万吨TNT当量左右)。第三次则是全当量的氢弹试验(“639”)。会后，各方面的试验研究工作迅速展开。 

　　 第四个数字是“549”： 

　　“549”是我们蒙特卡洛组在1966年编制的一个“纯差分”方法的新程序的代号，並立即用于1966年底试爆的“新原理试验”模型(即代号为“629”)的计算，以及1967年“氢弹试验”模型(即代号为“639”)的计算。由于当时的计算机本身的速度和内存所限，当时的理论部沒有可真正用于计算的二维程序，廹使我们编制出一个比一维多“一点点”的程序。我们在解二维热传导方程时采用交替方向一维隐式格式。在计算径向一维网格分得较细，一般有40个网格左右，而在算球的切向面分6-10片，或在柱中轴向分4-6层，分得较粗；关键是只对一个有能量直通的管子计算轴向、切向，其他壳层都不算。这个程序有个习惯的叫法--“切片法程序”或“双向一维法程序”。不要小看这在维数上仅有比一维增加“一点点”的二维因素，可是在氢弹理论设计过程中起到别的程序无法替代的决定性作用。像“嗽叭口”，“戴帽子”，“削屁股”，“偏心”等二维效应只能靠“549”程序来计算。先后两次试验成功后，于敏对这个程序给出高度的评价：“使我尤其高兴的是当时我们使用的计算方法精度不高，但是在几个关键物理量上，试验结果却与设计值十分符合。” 

　　    更值我本人引以为豪的是1966年氢弹原理的试验模型的最后定案模型是我、雷光耀和赵金林三人分三个班接力计算才完成的；而1967年氢弹试验模型的最后定案模型是我一人完成的。最后定案模型计算结果之所以很重要，是因为它是作为完整地提供试验现场实验人员的唯一依靠数据，和标定的参照物。 

　　第五个数字是“820”：  

　　这里的“820”是指早晨8：20的意思。 

　　1967年6月17日上午8时，担任空投任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，本来原规定“零时”起爆时间是8点，但因投弹手孙福昌心里过度紧张，该按投弹“按钮”的关键时刻点却忘记按了，错过第一次投弹的“瞬间点”。立即向首长报告请示，要求再给一次投弹机会。首长同意，再飞一圈。飞一圈用时20分钟，于是出现比预定计划多飞一圈，8点20分才把氢弹投下，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。 

　　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。 

　　好了，我把这“5个神秘数字”讲完了，最后我再重复一遍：639、1100、100、549、820。 

　　谢谢大家！