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      科普園地 新聞中心

      攻克我國第一顆原子彈“心臟”

      馮杰

      2018年12月26日 02:12

      本報記者 李晨陽
      《中國科學報》


      中國科學家獨立自主研發“兩彈一星”的過程,創造了無數奇跡。但由于這些工作大多屬于“絕密”級別,因此背后的故事也多數鮮為人知。著名材料學家、中國科學院院士吳自良帶領團隊攻克我國第一顆原子彈“心臟”的歷程,就是其中一則神秘的傳奇。


      “天”降大任


      所謂原子彈 “心臟”,是一種叫作“甲種分離膜”的核心元件。它的作用在于將鈾-235和鈾-238這對“雙胞胎”同位素分開,提煉出高濃度的可用于發生核裂變反應的鈾-235。


      當時,全世界掌握這項技術的只有兩個國家——美國和蘇聯。蘇聯專家撤離中國時,也帶走了絕密級別的分離元件技術資料。面對國際封鎖,毛主席表示中國一定要下決心搞出原子彈,而這項甲種分離膜的攻關任務,是由周總理親自抓的國家絕密項目。


      最初,這一項目被交給上海冶金研究所(現上海微系統所)、沈陽金屬所、復旦大學和北京原子能所4家單位。后來經過綜合考量,國家將該研制任務集中下達到上海冶金所,通知其他分離膜研究小組攜帶設備,于1961年春節后到上海冶金所報到。于是,60多名專家在上海冶金所組成了第10研究室,對外稱“7支部”。而時任上海冶金所副所長的吳自良,就擔當了第10研究室的室主任和技術總負責。


      “國家的需要就是我的研究方向。”抱持著這樣的信念決心,吳自良放下籌備已久的研究項目,全身心投入到全新的會戰之中。


      晝夜兼程


      分離膜的基本原理是用某種粉末制造出特定性質的孔洞材料,因此研發的關鍵在于找到合適的材料和恰當的制作方法。


      那時吳自良每天工作超過10個小時,逢年過節也不休息。甲種分離膜第二發明人、后來成為中科院院士的鄒世昌告訴《中國科學報》:“這項工作的技術要求非常高,保密要求非常嚴格。整個實驗大樓第四層的一半都被封閉起來,大家白天晚上、加班加點地工作。即便是身邊的家人,也只知道我們是為國家的重點保密項目工作,不知道具體在做什么。”“這項工作沒有什么資料可供參考,全靠大家一起摸索。作為我們的領導,吳先生向來沒什么架子,碰到什么技術難關,就和大家一起坐下來討論。”


      當時,7支部是一支非常年輕的團隊,很多成員都在30歲上下,挑大梁的吳自良也不過40多歲。“那時的年輕科技人員,思想都很單純,一心只想著完成國家交代的任務。”鄒世昌說。


      終成正果


      1965年,7支部的實驗任務基本完成。為了確保實際應用中的效果,他們研制出來的甲種分離膜先后交到北京原子能所和工廠進行實驗驗證。然而不久后,隨著“文化大革命”的到來,后續的實驗結果變得不得而知,7支部也解散了,成員各自飄零。


      直到1983年,當時的年輕骨干鄒世昌已經當上了上海冶金所所長,在北京開會時,遇到了當年領導兩彈研發任務時的二機部領導錢三強。錢三強告訴鄒世昌:“你們做出來的元件性能很好,分離效率比蘇聯的還要高!”他還建議,這樣重要的科學成果,應該拿來報獎。


      鄒世昌回到上海后,馬上把這件事情匯報給吳自良。“不管是吳老和我,還是當年一起奮斗過的同事們,都做夢也想不到,時隔這么多年,還能聽到這樣的反饋。”他說。


      “甲種分離膜的制造技術”項目,最后被授予1984年國家發明獎一等獎和1985年國家科技進步獎特等獎(“原子彈的突破和武器化”專項)的覆蓋項目獎。


      1999年,中共中央、國務院、中央軍委授予23位科學家“兩彈一星”功勛獎章,吳自良是上海市唯一的受勛人員。


      獲此殊榮后,吳自良把獎狀復印后分發給每一位參研人員,最后把重達一斤的金質獎章交給研究所。


      在今天看來,甲種分離膜的研制工作是一段激動人心的傳奇,但是對吳自良和他的“戰友們”來說,這是高度機密的工作,很長時間里不能向外界吐露;這也是一項寂寞的工作,在十多年的漫長時光里,甚至不知結果怎樣,成敗如何。但是那一代科技工作者,始終懷抱著對黨和國家的樸素深情,從而創造了一個又一個被歷史銘記的奇跡。


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      鑄就“國防鋼材”


      1953年,新中國的第一個“五年計劃”轟轟烈烈地開始了,國家在長春興建了第一汽車制造廠。這是當年蘇聯援助中國建設的156個項目之一,項目中包括生產載重達5噸的載重汽車。


      這種汽車的后軸是一個非常重要的元件,蘇聯用來制造這一元件的是被稱為40X的鎳鉻合金鋼。由于這兩種金屬元素在我國都比較稀缺,國產化面臨較大困難。


      由此,中科院下達了研究蘇聯40X低合金鋼的代用品任務,吳自良深知這一工作的重大意義,毅然接下了任務。


      從立題之初,經過調研,吳自良提出用我國儲量豐富的錳和鉬代替稀缺元素,帶領年輕同事們來到煉鋼廠,親自買來器材和大家一起做實驗。


      最后,中國科技工作者終于制成了與40X鋼相比生產成本更低,低溫沖擊韌性、回火脆化敏感程度等性能更優越,疲勞性能相仿的錳鉬鋼。這項成果創建了我國自己的低合金鋼系統,被譽為低合金鋼的典范,獲得了1956年我國首次頒發的國家自然科學獎三等獎。


      1953年,吳自良還承擔了朝鮮戰場急需的特種電阻絲的研制任務。上世紀60年代,他在所內組建了精密合金研究室,提出研究相變問題的方向;他還研究了鋼中過渡族元素,澄清了文獻中許多爭論和謬誤。70年代,他針對半導體器件和大規模集成電路成品率低和可靠性差的問題,提出并指導開展單項工藝和硅材料品質因素的研究,獲得了中科院和上海市的科技進步獎。


      “難發文章”的大家


      眾所周知,師從一位名家大師,更容易發出高水平的論文,更有利于順利完成學業,謀求更好的發展。然而,每當有學生進入吳自良的課題組,卻總會被告知:“在吳老師這兒發表論文,那是很難的!”這是怎么回事呢?


      原來,吳自良對學生論文的要求十分嚴格,注重成果創新和寫作質量,反對盲目追求論文數量和低水平重復,更反對粗制濫造的文章。不過,只要他認可一項工作的價值和水平,就會投入巨大的熱情和精力,與學生們反復討論、精心修改。


      他的學生、原中科院上海冶金所研究員張宏至今記得,上世紀80年代末的一個暑假,他看到吳老師在家里穿著汗衫短褲,在電扇下揮汗為一位學生修改英文論文。后來,這篇文章發表在國外權威期刊上,引用率相當高。


      另一位學生、上海微系統所研究員謝曉明則回憶:1988年,他在實驗中獲得了令人驚喜的成果,在欣喜之中撰寫了自己的第一篇論文,興沖沖地交給吳自良。之后的幾個月里,吳自良召集參與這項工作的學生們,一遍又一遍地討論、核實、分析。模型建好了又推翻,推翻了再重建;文稿寫了又改,改了重寫。學生不禁暗自責怪老師太過認真、速度太慢。


      將近十年后,謝曉明參加一場國際會議時,一位意大利同行看到他的名牌,立刻走過來,緊緊握住他的手,表示對多年前那篇高水平論文的欽佩和祝賀。這時,他才真正認識到那篇浸透著導師心血的文章的分量。


      吳自良對學生的要求高,對自己的要求更是近乎苛刻。他從不在未參與、未親自審閱修改或沒有作出貢獻的論文上署名。


      上世紀80年代末,張宏在完成一篇論文后,署上了吳老師的名字,以示論文是在他的支持和指導下完成的。然而,當他們將論文呈送吳自良審閱和修改時,吳自良當即表示:文章可以發,但是自己的名字必須刪掉。盡管課題的方向確立、儀器設備訂購及調試、經費申請和獲得等,無不在吳自良的親自指導下進行,但是吳自良堅持認為,他并沒有直接參加這部分計算研究工作。最后,張宏等人只得在作者列表中刪去他的名字,僅在“致謝”中提到他的貢獻。


      吳自良一生治學嚴謹、不憚寂寞。他的學風、修養、品德,影響了無數后靠學子和他們未來的科研生涯。


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      2018年12月26日 10:13
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