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参与研制“两弹一星”的化学化工人    

原作者:周世光


发布时间:2015-7-27 15:56| 发布者: 王凤良| 查看: 1959| 评论: 0


参与研制“两弹一星”的化学化工人

周世光

2015年第十四届全国应用化学年会录用论文

  1999年9月18日,中共中央、国务院、中央军委在北京人民大会堂召开大会,对当年为研制“两弹一星”作出突出贡献的科学家进行表彰,授予于敏等16人“两弹一星功勋奖章”;追授王淦昌等7人“两弹一星功勋奖章”。这23位获奖人中没有化学家。然而,确实有许多化学家、工程师、化学教师、化工厂矿的工人和工程技术人员,为研制“两弹一星”做出过重大贡献。
  中国核工业初创时期的“五厂三矿”(衡阳铀水冶厂、包头核燃料元件厂、兰州铀浓缩厂、酒泉原子能联合企业、青海核武器研制基地以及湖南郴县铀矿、湖南衡山大浦铀矿、江西上饶铀矿)中就有成千上万的化学化工人。1956年至1965年北京大学原子能系(技术物理系)原子能化学(放射化学)专业的学生就有844人。其中近100人在这些企业、30人在中科院原子能所工作,并创造很多业绩。
  本文介绍几位为研制“两弹一星”作出重要贡献的化学化工专家。

原子弹、氢弹的主装药均为化学品

  原子弹是利用重原子核裂变瞬间释放能量产生杀伤破坏作用的核武器。目前使用的核裂变物质主要有铀-235、钚-239和铀-233三种同位素。铀-235从天然铀矿中提取;后两种同位素由核反应堆生产。原子弹的核心部件是氘化铀,俗称“点火中子源”。
  氢弹也称热核弹,是利用氘、氚等轻原子核的聚变反应瞬时释放出巨大能量产生杀伤破坏作用的核武器。轻核聚变只能在核裂变的高温下发生。目前通用的“干式”氢弹,常为“裂变—聚变—裂变”结构的三相弹(也称“氢铀弹”)。其基本构造是:热核装药、引爆装置(一枚小型原子弹,称为“扳机”或“初级”)和外壳(天然铀或贫铀;以铀-238为主)。其作用原理是:首先引发氢弹中心的铀-235或钚-239裂变、产生超高温,发生以下核反应:
D + D --→ T + p + 4.03 Mev
D + D --→ He-3 + n + 3.27 Mev
D + T --→ He-4 + n + 17.6 Mev
 式中D、T、p、n、He-3、He-4分别为氘、氚、质子、中子、氦-3核和He-4核。
  氘、氚热核反应产生的高能、快速中子,冲击外层的铀-238也能产生裂变、释放巨大的能量。因此,三相弹的威力和比威力都很高。
  氢弹常用的热核装药是常温常压下稳定的固态氘化锂-6。

中国铀矿冶工业有重要贡献的科学家,首推杨承宗

  从铀矿勘探、铀矿石开采、制备各级各类铀化物、进行铀235同位素浓缩,直至生产出金属铀,构成了核化工的产业链。
中国从1950年代末在全国十几个省、市、自治区建立起若干个铀矿山、铀水冶厂,以及铀矿冶研究所、设计院、建筑公司,拥有了完整的铀矿冶工业体系。其业务范围涵盖铀矿采矿、选冶、铀纯化、铀氧化物生产、机械加工等领域,主要产品有重铀酸钠(铵)、三碳酸铀酰四铵、过氧化铀、八氧化三铀、二氧化铀等。
  杨承宗(1911-2011)1932年毕业于上海大同大学,1946年赴法国居里实验室读研,1951年获巴黎大学理学博士学位。同年10月回国(带回伊·居里夫人赠送的10克碳酸钡镭放射性标准源)时,向钱三强报告约里奥·居里先生要他带的口信:“告诉毛泽东!你们(中国)要反对原子弹,必须自己先有原子弹”。1951年至1960年,他在中科院原子能所从事放射化学研究。1958年3月调往中国科技大学,担任放射化学与辐射化学系系主任。但在1961年3月,他的人事关系从原子能所转到中国科大后仅一个星期,又被“借调”到核工业部、任北京铀矿选冶研究所(五所)副所长,主持全所技术工作。时值苏联撕毁协议、停止援助、撤退专家,以及“大跃进”、“反右倾”极左路线的严重干扰破坏,研究所人心涣散。杨承宗排除万难,领导大家在近乎无防护条的件下提炼、并提前3个月交出首颗原子弹所需的2.5吨纯铀化合物原料,为按时爆响中国首枚原子弹作出了重要贡献,同时开创了中国天然铀工业生产的历史。因长期放射性辐照,后来他一只眼睛失明,另一只眼睛的视力也大幅下降。嘉奖首次核试验有功人员时,因为他的人事关系在中国科大、不在核工业部,因而立下汗马功劳的杨承宗教授,竟既未获奖又未晋升。1969年底,中国科大迁往合肥,五所军管会不同意他留下。杨承宗教授在其事业高峰期被迫离开。1978年他被任命为中国科技大学副校长。2011年5月27日,著名放射化学家、中国放射化学奠基人,贡献巨大、淡薄名利、胸怀坦荡、乐观豁达的杨承宗教授病逝于北京,享年100岁。

中国第一个核燃料、核材料科研生产基地在包头

  包头核燃料元件厂1957年筹建选址、1958年开建。1964年4月生产出第一批合格的原子弹铀部件;1964年9月生产出第一批合格的氢弹核心部件氘化锂-6。该厂生产的氟化铀,送往同位素分离工厂,进行铀235同位素浓缩,达到最低90%的比例后,即可用于制成金属铀,作为原子弹的装药。
  曹本熹和刘允斌是包头核燃料元件厂的两位重要核化工专家。
  曹本熹(1915-1983)1938年毕业于西南联大化学系,1946年获英国伦敦帝国学院化工系研究院博士学位。回国后1948年参与筹建清华大学化工系且为首任系主任;1953年参与筹建北京石油学院并任副院长。1963年调核工业部任核燃料局副局长兼总工程师,在包头核燃料元件厂工作了20年,参与铀化工转化、热核材料生产、核燃料后处理和核废物处理等多项重大试验和工程项目的领导,作出了重大贡献。1980年当选为中国科学院学部委员。1983年12月25日,因肝癌、糖尿病医治无效,在北京逝世,享年68岁。两年后,他作为主要完成者之一的“氢弹突破及武器化”项目,获1985年“国家科技进步特等奖”。
  刘允斌(1924-1967)是原国家主席刘少奇(与何宝珍所生)长子。1946年考入莫斯科大学化学系,学习放射化学,1950年莫斯科大学化学系放化专业研究生,1955年获副博士学位。1957年回国,在中科院原子能所从事分离钚-239研究。经几年实践,放弃了苏联提供的沉淀法后处理工艺,改用中国自主研制的萃取法流程。1961年底,刘允斌奉调包头核燃料元件厂,组建以锂同位素分离和铀化工新工艺为研究主体的第三研究室,并担任室主任。奋战几年后在该厂建起中国第一条氘化锂-6生产线,1964年9月首次产出合格产品,为我国含有热核材料的原子弹爆炸试验和第一颗氢弹爆炸试验提供了热核材料。文革开始后,因受父亲的牵连,刘允斌被诬为“苏修特务”,遭到残酷迫害、受尽皮肉之苦和人格侮辱。1967年11月21日,因不堪迫害,他以卧轨自杀方式维护了自己的尊严,时年42岁。1978年某天,包头核燃料元件厂召开追悼会,为刘允斌平反,恢复了他的中共党员和核化学专家称号。
  中国稳定同位素专家、北京大学张青莲院士的研究生程志翔高工(1956年北大化学系本科毕业,1960年北大化学系稳定同位素专业研究生毕业)和张青莲教授的独子张毅然(我的同班同学)都曾在该厂三室工作。

王方定拿下点火中子源

  王方定(1928-)1953年四川化工学院化学工程系毕业后,在中科院原子能所工作。1960年夏,他受钱三强委派,担任原子弹引爆装置的核心部件(又称“点火中子源”)氘化铀研制攻关小组负责人。他带领几个年轻人,用芦苇杆抹灰当墙、油毡涂沥青做顶、建起简易工棚,用砖头垒起实验台;从零开始,不分寒暑,艰苦奋战三年多、做了978次有毒、有放射性的化学试验(他体检时鼻尖上竟测出ɑ沾污),终于在1963年12月28日交出合格的点火中子源。文革期间,他遭受迫害、身陷囹圄,直至1973年才恢复工作。1991年王方定当选为中国科学院学部委员。
  当年中科院原子能所安排钱三强的夫人何泽慧院士对王方定小组进行技术指导。她不仅查看研究方案、分析数据、提出改进建议,使他们少走弯路,还常去烟雾腾腾、空气呛人的实验室。试验多次失败时,鼓励大家不要气馁。她说:“制备点火中子源,需要一百多道工序,你们不能着急,饭要一口一口吃,路要一步一步走。坚持下去,就能成功。”
  刘允斌调往包头前,也曾在王方定小组工作过。

铀-235同位素浓缩厂在兰州

  原子弹中的铀-235同位素浓度必须高于90%,才能发生核爆炸。天然铀中铀-235的浓度约为0.72%,必须人工浓缩才能用作裂变弹装药。当年中国使用气体扩散法分离、浓缩铀同位素。其原理是:六氟化铀-235气体分子比六氟化铀-238气体分子质量轻,通过分离膜的扩散速度快些。经过几千台扩散机多级联动,最终可获得高浓缩铀-235。
  中国第一颗原子弹所需的气体扩散分离、浓缩原料六氟化铀,是黄昌庆小组在中科院原子能所的简易实验室生产的。
  黄昌庆(1919-)1945年毕业于四川大学化学系,教授级高级工程师。苏联撤退援华专家后,他受钱三强委派,领导六氟化铀试验小组,从零开始,在中科院原子能所的简易实验室奋战三年多,终于在1963年9月生产出18吨高纯度六氟化铀。兰州铀浓缩厂利用这批及时提供的原料进行同位素分离,于1964年1月14日产出第一批铀-235纯度为90%的六氟化铀,使中国适时爆响第一颗原子弹。
  吴征铠院士和汪德熙院士曾对此项任务给予技术指导。
  吴征铠(1913-2007)物理化学家、放射化学家。1934年金陵大学化学系毕业,1936年剑桥大学物理化学研究所首位中国研究生。回国后历任湖南大学、浙江大学、复旦大学教授。1960年后调往核工业部,领导气体扩散法分离铀同位素研究、指导六氟化铀生产工艺及设备改造、负责扩散分离膜的研制,解决了不少生产技术关键问题。曾任原子能所副所长、核工业部科技局总工程师,为我国原子能事业作出过重要贡献。1981年当选为中国科学院学部委员。
  汪德熙(1913-2006)核化工专家。1931年至1937年,清华大学化学系本科、研究院研究生;1946年麻省理工学院化工系博士。1960年调入原子能所,领导、组织了核燃料后处理萃取工艺、原子弹引爆装置的制备、核试验用钋-210等放射源的研制、氚提取生产工艺、核试验当量的燃耗测定、核工业产品中的铀和钚及杂质的分析坚定方法研究等工作;在核化工领域成就卓著。1980年当选为中国科学院学部委员。

酒泉原子能联合企业总工程师姜圣阶

  酒泉原子能联合企业位于“大漠孤烟直,长河落日圆”的玉门地区茫茫戈壁深处。厂区方圆100平方公里,工人要坐火车上班。该厂的任务,概括地说就是用兰州铀浓缩厂生产的铀-235,加工制成合格的裂变材料,装入原子弹。也生产钚弹核部件。
这里的风,一年刮一次,一次刮一年。1958年开建后,恰逢苏联毁约停援、“大跃进”加自然灾害。几万人克服残酷的严寒、艰苦的环境、断粮缺副(食)引起的疾病,坚持施工。
  1963年,周恩来总理把姜圣阶请到中南海,亲自动员他去酒泉原子能联合企业担任副厂长兼总工程师。
姜圣阶(1915-1992)化学工程专家,1950年美国哥伦比亚大学硕士,同年回国。1950-1962年,在四川、南京领导中国化肥工业建设和技术改造。1964年至1975年在酒泉原子能联合企业任职期间,他领导、组织核燃料工厂六氟化铀的设计和运行,对生产工艺进行重大改革,为研制核武器关键部件作出了重要贡献,是“原子弹技术突破与武器化”全国进步奖特等奖七位获奖人之一。以后又作为技术总负责人,组织了我国第一座大型军用核反应堆、第一座核燃料后处理厂的建造和运行。主持钚金属核部件工厂的工程建设,带领技术人员经几百次试验,研制、生产出钚弹核部件;是“ɑ相钚的提炼技术与研究”国家发明二等奖七位获奖者之一。
  有一次发生核元件故障,大厅里已有放射性物质,警报器连续吼叫。姜圣阶在第一时间赶到现场,五分钟内作出决断,就地指挥抢险。他们不顾个人安危,用临时应急办法、奋战30多小时排除了故障,并为以后消除类似事故提供了依据。周恩来总理亲自安排专机将他们接往北京治疗休养,并亲自过问饮食起居。
  这位原子能工业的实干家,后来担任国家核安全局首任局长,为建立中国核安全体系做了大量开创性的工作。1977年被任命为核工业部副部长。1991年当选为中国科学院学部委员。1992年12月28日,姜圣阶在因公出差途中突发心脏病、抢救无效,病逝于重庆。
北大技术物理系放射化学专业毕业生有多人在酒泉原子能联合企业工作。1959届毕业生梁淑珍是杰出代表。她到厂后长期勤奋从事分析化验工作,从基层到总厂质量管理处,解决了铀钚生产、加工、放射性废物处理每一个重要环节的分析化验中、总计30多项难题。为把好产品质量关和确保环境安全作出了重要贡献,被评为教授级工程师、全国三八红旗手,群众称她为“戈壁三春柳”之一。工作环境影响了她的健康,退休后一直疾病缠身。

核试验分析测试专家杨裕生

  杨裕生(1932-)1952年毕业于浙江大学化工系,1958年中科院化学所分析化学专业研究生。1963年调入新疆核武器试验基地研究所,负责研究核爆炸蘑菇云取样和放化分析。他创建了中国核试验烟云取样和核武器威力与性能的放化分析诊断技术;提出裂变燃耗、铀同位素全谱、锂燃耗、铀钚分威力等测试原理并指导研究成功。曾任核试验基地研究所室主任、所长,在戈壁滩奔波27年,参加过数十次核试验。1995年当选中国工程院院士。

中国制成液体火箭燃料的第一人

  姚树人(1929-2015)1950年北洋大学化工系毕业,同年参加人民海军。1960年中科院长春应化所研究生毕业。长期从事高分子化学教学、科研工作。1958年受邀参加钱学森领导的人造卫星科技攻关小组,负责研制液体火箭燃料偏二甲肼。当时国内液体火箭推进剂尚属空白。姚树人小组按时在年底制出第一滴偏二甲肼,当时属国内首创。次年开始在吉林染料厂投入小批量生产。中国第一代洲际弹道导弹就使用偏二甲肼和四氧化二氮作为液体推进剂。现在仍大量应用。。1985年至1992年,姚树人担任海军工程大学校长、教授、博士生导师。
  当年参与“两弹一星”研制的化学化工人均已退休,许多人已进入历史。今天的化学化工人应做的是铭记他们业绩、传承他们精神。

参  考  资  料

「1」陶  纯、陈怀国著:《国家命运》,上海文艺出版社,2011年11月第一版
「2」孙  勤主编:《核铸强国梦---见证中国“两弹一星”的研制》,中国社会科学出版社,2013
年11月第一版
「3」田炳信、刘建尧著:《阴山基地访谈录》,新华出版社,2011年3月第一版
「4」程志翔著:《真情的岁月---我的随笔》,凤凰出版社,2013年2月第一版
「5」解放军总装备部政治部编:《两弹一星---共和国丰碑》,九州图书出版社,2000年4月第一版
「6」周世光:“他们铸造共和国的核盾牌”,《世界军事》,2015年第7期,52-64页
「7」周世光:“酒泉,缔造中国第一”,《世界军事》,2006年第12期,20~25页
「8」沈兴海主编:《北京大学放射化学-应用化学50年----回顾与展望》,化学工业出版社,2006年7月第一版


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