财讯：何祚庥忆于敏：当之无愧的氢弹构型最首要发明者

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【编辑推】1月16日，国家最高科学技术奖获得者、“二弹一星功勋奖”获得者、中国科学院院士、被称为中国“氢弹之父”的于敏在北京去世，享年93岁。 中国科学院院士、粒子物理、理论物理学家何礴和于先生是多年的同事兼老朋友，他们共同参与了中国第一颗氢弹的研究开发。 年，他获得了国家最高科学技术奖，何氏想起了他们一起研究氢弹的所有经验。 现在，这篇文章在何先生修订后，批准编纂《中国经济周刊》，向中国国防科技事业改革迅速发展的重要推动者、改革先驱敏先生致敬。 老了，容易走！ 于敏(左)，中国科学院院士，核理论物理学家张宗烨(中)，何祔 视频的截图是50年前“如烟”的于敏往事，现在只能片断地回忆。 而且，再过5年或10年，没人能说敏先生是如何研究氢弹理论的全过程的吧。 我的这个回忆其实也仅限于1964年10月以前发生的事件。 苏联认为中国的原子弹是他们给我们的。 事实上，他们给我们的只是原子弹教育模式的框图。 中国人根据这种教育模式的框图，自己摸索、探索，成功掌握了原子弹爆炸的所有机制。 最后独立成功地进行了“内爆式”，以铀235为核燃料的原子弹 关于氢弹，那完全是中国人自己摸索的。 一位俄罗斯科学家在和中国学者谈论往事时坦率地承认了这个事实。 关于美国，我总是怀疑中国人“偷”了他们的“秘密”。 但是朱镕基总理和这些怀疑者谈过。 “‘怀疑’至少犯了两个错误。 第一，你们低估了中国科技界创新的能力。 其次，你们也低估了你们强大的保密制度的能力。 另外，中国的氢弹确实是中国人独立创新、自主开发的一大成果。 但是，如果没有美国人、苏联人的研究开发成功的案例，当时的中国人也绝对不认为我们应该独立开发氢弹。 我和于敏私下交换过几次意见，如果美国人和苏联的成功事例不先，我们决不会度过“突进”这一重大难关。 因为，如果失败了，浪费了大量的钱，怎么向国人解释呢？ 但是，我还想向社会公众详细介绍敏等人如何进行这项重大科学创新活动的比较详细的经验。 在我看来，这毕竟是中国人，“第一次”从“第一原理”，即核物理、原子物理等物理基本知识和物理学基本理论，到独立完善地建立和开发氢弹理论、技术，建立和实现中国自身的核打击力。 >； >； 于敏是怎么被邀请参加氢弹理论研究的？ 为什么中国从原子弹到氢弹比其他国家少两年以上？ 实际上，氢弹的“事前”研究决定从1960年12月开始。 1960年，国家科学委员会和国防科学委员会在聂荣臻副总理的指导下起草了《科研事业14条》。 为了贯彻“十四条”，聂荣臻指示:“科研工作者像下棋一样，下棋要看三步棋。” 我们的国防研究，还应该布置第二步吗？ 聂总指示，当时主持核武器开发的刘杰两机部长找到了金三强的咨询，核武器应该如何部署第二手？ 钱三强立即回答说:“当然是氢弹的事前研究。” 中国人在1960年12月决定进行“氢弹理论和实验的事前研究”，中国人在原子弹爆炸后2年8个月，也就是1967年6月17日能爆炸第一枚氢弹的是敏先生这样的“大师”级的、当时还年轻优秀的研究者 于敏是张宗燧(著名理论物理学家、中国统计物理和量子场论研究开拓者之一)的研究生。 毕业后，张宗燧为于敏写了一封强烈的推荐信。 毕业后，他是吴有训任所长，其实在钱三强领导的近代物理研究所担任助手研究员。 在年轻人中，于敏一直以业务能力特别强而闻名。 因此，在那个时期，于敏成为了“专业不红”的一面“旗”。 1958年8月1日，敏先生从原子能所的一部分调到了两部分，加强了原子核物理的理论研究，使之与原子核物理的实验事业相协调。 在1960年原子能所两部的“红专大争论”和“拔白旗”运动中，敏成为白专公路的一面旗帜，被“打倒”。 正确地说，于敏不过是“红色”，但他认为“粉色式”是白专道路的变种。 何泽慧深知敏先生的科学能力 敏“被打倒”后，何先生说。 那还是让敏先生建立裂变理论吧！ 钱三强和何泽慧都是“三分裂”“四分裂”现象的发现者。 原子能研究所当然会以裂变现象为重点继续研究 为了氢弹理论研究，是亟待开拓的新事业 黄祖浔和我都深感“裤大”“责任重大”。 黄和我当然是知道的才能。 我们商量一下，让敏也就业好吗？ 黄祖浔欣然同意 所以黄和我去找钱三强了。 我建议你来敏调，从事氢弹的事前研究。 钱三强当然马上同意 但是这个批评是由党委决定的，最后金三强不得不咨询刘杰部长。 被批评后也积极工作，因为工作顺利，所以被允许调职。 >； >； 初出茅庐:于敏很快来到“火博望坡”，敏最尊敬的是诸葛亮说的“淡泊是明志，安静而遥远”的话。 这成了他一生的座右铭 在年轻的朋友之间，必须取笑“以诸葛亮自居”，最好加上“周瑜”改名为“于亮”。 但是，这位诸葛亮一参加氢弹的事前研究，就马上来到了“火博望坂”。 氢弹有三个重要问题:材料、原理和配置。 研究氢弹首先会遇到必须回答的问题。 氢弹是用什么材料做的？ 氢弹当然不是用氢气做的 但是，推测氢弹是由氢的同位素重氢和氚构成的。 这是美国人实验的重量为62吨的所谓t-u型氢弹。 这里t是指氚，u是铀235，其中可能还包括铀238。 现在网上说还有一枚敏感型氢弹。 那么敏型氢弹是用什么材料做的？ 材料与爆炸机制有密切的关系 美国的t-u型氢弹，原子弹外包着大量的液态重氢和氚，原子弹爆炸时，重氢和氚的混合体着火，发生热核反应，释放巨大的能量，即原子弹爆炸氢弹。 但问题是，这种氢弹体积太大太重，液态重氢和氚氢弹必须追加超低温制冷机，因此重量将达到62吨。 这显然不能用于战斗 更重要的是价格太高了！ 因为大量使用氚，自然界没有氚，所以必须人工生产寿命只有12年的氚！ 这个大量使用氚的氢弹不能说是中国人做不到的。 准确地说，美国人也不能大量做。 因为太贵了，做不到。 所以，真正用于战斗的氢弹，一定有别的途径。 因为第一枚氢弹是t-u型的 中国设计的可用于作战的氢弹被认为其中氚的贡献是必然的。 即使不放入氢弹的结构，爆炸也有可能大量发生。 无论如何，氚在将来的设计中起着重要的作用 黄祖浔组长的最初决定是收集氚的实验数据，请两位年轻同志萨本豪和刘宪辉专门收集氘氘、氘氚的断面。 “发现”氘氚反应的最大截面为5巴(这里是核反应截面的单位，1巴为10-24平方厘米)，是所有轻核反应截面中最大的截面。 氘的反应最多只有100毫巴 两者之差是几十倍到一百倍！ 这很快就会成为疑问。 氚在氢弹爆炸中起什么作用？ 更大的疑问是，中国未来的氢弹真的不需要氚吗？ 如果氚是必需品，我们不在，该怎么办？ 我们的事前研究小组应该建议中国尽早部署氚生产吗？ 接着，从梅镇岳的《原子核物理学》教科书中得知氚反应截面的理论值是氘氚反应的3倍，为15巴。 梅先生的数据来自美国的“现代物理评论”。 那是本权威杂志，应该足够可信 至少，如果能在氢弹试制中适当添加氚含量，有利于起爆，也有利于提高爆炸当量。 因此，氚反应截面很可能是“未公布”的重要数据。 那么，我们的轻核反应是否应该预先关注氚核反应截面实验的测定？ 这既需要氚靶也需要氚束。 概算一下，做这个实验可能至少要投入几亿人民币。 但是中国当时的科研经费非常紧张。 而且氚在那个时期比大熊猫还少见，在中国连做实验用的氚靶都做不到。 我不知道不出钱制造有氚束的加速器，也不知道怎么大量生产氚。 于敏自被“拜托”就职后，马上用breit-wigner式进行了严密的说明。 所有轻核反应的截面决不能超过5巴。 氚反应截面高达15巴的问题，一定是假的！ 这真是石破天惊的第一声 为什么敏先生能从理论上否定理论上可能出现的实验数据呢？ 原子核反应的理论不如原子反应的理论成熟，敏的结论可靠吗？ 我和黄祖浔详细听了说明 敏感从第一原理出发是“半唯象”，因此是包含一些经验参数的理论，其中有一些参数的输入，来自极其可靠的实验数据。 这是理论物理学家在结束理论的过程中，回答一些现实问题常用的标准做法之一(在与朱洪元、胡宁、戴元本等人研究层子模型时，也使用了同样的做法)。 但是，“把戏每个人都变了，各不相同” 听了敏先生的说明后，我们俩一致认为这个结论非常可靠巧妙，拒绝了是否需要配置和测量氚反应截面的实验提案。 这一次也不会浪费 几年后，我发现美国人进行了氚反应截面的测量。 只是测量了一下，没有及时发表。 >； >； 有可能用原子弹点燃氘化锂的热核反应吗？ 在否决了昂贵的氚弹的构想后，其第二位的选择一定是使用氘化锂。 在氘化锂介质中，不仅可以通过重氢反应生成氚，还可以通过中子和锂6的反应形成氚 廉价的氢弹必然不含人工制造的氚，但可以利用重氢和锂6组成的固体间接利用氚。 最简单的设想之一:人们能在原子弹外放入由氘化锂构成的球壳，通过氚的中介，在原子弹产生的高温下直接点燃氘化锂的热核反应吗？ 敏利用逆康普顿散射机制，很好地计算了满足玻尔兹曼分布的电子和满足制动辐射光谱的光子碰撞，逐渐转移能量的过程。 最后，等离子体中的电子迅速向光子传递能量，处于均衡状态的光子的能量密度一定会归结为普朗克能量密度，即at4。 这完全粉碎了我们想要的原子弹直接点燃氘化锂的等离子体！ 简单的计算还表明，由含有正常密度的氚化锂的氘化锂的混合体系形成的高密度等离子体完全没有点火的可能性！ 于敏的计算，沉重地打击了我们当时的预想。 因此，朱洪元教授鼓起勇气仔细检查了敏的计算，但只是最后指出，敏在整个计算中减少了一个因子2。 但是，如果加上“2”的修改，一点也不影响敏的结论。 >； >； 出口在哪里，如上所述，茉莉用公式严格说明氘氚反应具有的最大截面为5巴以下，氘氚反应时，一共释放17.6mev的能量，停留在等离子体内的只有3.5mev 其中大部分被14.1mev的中子带走了 那么，有没有将中子带走的14.1mev的能量返回等离子体内的方法？ 我从苏联回国时，从苏联科技书店买了一本带有中子和原子核反应剖面的简单手册。 在本手册中，除了收集了一些低能中子对轻核反应的截面外，还收集了14.1mev中子和重核元素发生核反应的截面的示意图。 即中子能量达到14.1mev时，铀235和铀238、钚239、钍232发生核分裂。 同时裂变平均产生4.5个中子，释放约200mev的裂变能。 你说这些能量也可以补充转移到氘化锂的介质上吗？ 另外，中子打击锂6时，锂6分裂为氚核和氢核，约4.9mev的能量也增加。 如果能够使这些新释放的能量移动或集中在氘化锂的等离子体中，则使氘化锂中的等离子体中蓄积的热大于损失的热，“裂变中子→被锂6吸收而形成锂→氘锂 如果是原子弹这样的中子增殖的连锁反应过程，也有可能成为大爆炸。 这就是控制当今热核反应界，热衷于研究和快速发展的“融合裂变”混合炉。 那么，我们可以编写计算程序，在计算机上计算这个连锁反应机制吗？ 但是，该计算工作量极大，需要求解具有一定结构的中子输运方程和辐射流体力学的联立方程。 问题是，相关的中子能谱有低能中子、中能中子、以及延伸到14.1mev能量的高能中子，这至少要把中子能谱分成16组，才能得到可靠的结果 当时，在我们唯一拥有的极其有限的计算机条件下，相当难处理。 这时于敏很快就拿出了他深厚的基础理论物理学家的看家能力。 于敏马上说，首先要研究理想的模型。 他建议不要马上解这么多复杂的方程，而是完全省略介质的运动，首先建立静态无限大的中子增殖模型，专门计算中子的增殖速度，给出升温速度。 由此，可以省去求解放射流体力学方程式的大麻烦，大幅节约计算工作量。 在某温度特定t中，针对某个中子经过1个循环后的中子增殖的特征时间是多少的问题，寻求证据，其特征时间比通常的原子弹中的中子增殖的特征时间慢得多，敏和认为该特征时间的倒数与温度t4 等离子体温度t变得更高或密度变大时，中子数增殖特性时间的倒数迅速上升。 这个连锁反应过程的特征时间倒数可能大大超过原子弹，可能是氢弹。 这被敏和强烈提示，对某个氢弹“点火”，除了稀薄的等离子体道路，即敏所说的“发光”模型之外。 另一种可能性是，通过某个升温和压缩机构，使某个室温下的“裂变中子+氘化锂+u238”系统处于压缩升温的高温t和高密度下的等离子体状态，从而形成包括热核反应的“连锁反应”式氢弹的爆炸 >； >； 在纸上制造巨大原子弹为什么我们过去的简单构想不太成功？ 因为具有可爆炸中子连锁反应机构的氢弹系统也必然存在原子弹那样的临界质量。 容易说明，原子弹的临界质量与密度的平方成反比。 用炸药向内侧形成“压缩”的爆震波，原子弹中含有的核燃料的“质量”超过其临界质量时，原子弹就会爆炸。 那么，我们设想的中子连锁反应产生的氢弹，其外来的向内“压缩”波来自哪里呢？ 这时黄祖泾突然产生了奇想。 他说，我们能否使用大量的u235，比如一吨铀235就能制造出大壳，但里面有大量的氘化锂。 这种特殊的原子弹必然会产生向心的压缩波。 这个机制是把铀235的壳“点燃”的氘化锂，作为所谓的“增强”式原子弹，还是非常“脏”的大原子弹？ 于敏和我说“好”！ 我们已经知道了上述的爆炸机理，所以也有运动方程式，还有描述中子运动的“三群”的组截面。 当然，简单地给出它们的尺寸，制作差分模式，用计算机计算这个“设计”的爆炸当量。 出乎意料的是，这颗超大型原子弹，tnt爆炸当量其实达到了数千吨级！ 这是意外的。 我们竟然在纸上制造了像氢弹爆炸当量一样大的原子弹？ 但是，这个模型使用了大约1吨铀235。 其铀235的使用量相当于约30枚原子弹 一枚原子弹的爆炸当量必须是约2万~3万吨的tnt当量，或者这个巨大原子弹的爆炸当量必须是3万×30或百万吨级。 但是，从该纸带印刷的巨大原子弹的爆炸当量几乎相当于1000枚原子弹的爆炸！ 为什么这张纸的巨大原子弹得到了这么高的爆炸当量？ 于敏和我仔细检查了胶带，结果发现这个巨大原子弹的中子束增殖非常快，这一吨铀235烧毁了总重量的几乎99.99%。 我和于敏都提出了这个爆炸是原子弹爆炸还是实质上是氢爆炸的疑问。 敏仔细想想后，原子弹爆炸是指每裂变平均释放2.5个中子，氢弹爆炸，其结合反应的特征是每裂变平均释放4.5个中子。 这里以铀235为壳，裂变谱中子和14.1mev的高能中子发生裂变反应，但铀235实际上也有可能像14.1mev中子那样只起到对铀238的裂变作用。 因此，关键是在这张纸的爆炸中，真正起主导作用的是四个半中子还是两个半中子？ 于敏从纸带中取出一系列中子增殖数据，测量中子束的上升速度，特别取出其中的第1组14.1mev中子的数据。 最后，他告诉我，穿孔在纸带上的数据，在这里起着最重要的作用的是1吨铀235释放的4个半中子，似乎不是由裂变中子诱发的2个半中子！ 因此，这种超大型原子弹的爆炸实际上不是原子弹的爆炸，而是像由包括热核反应在内的14.1mev中子的连锁反应主导的氢弹的爆炸。 黄祖泾提出的这个计算，由铀235球销售组成的原子弹爆炸后，内部发生内爆波，从外向里压缩球销售，氘化锂达到高密度、高温状态，引起了氘氚反应和包括中子系列的连锁反应。 从表面上看，这好像是某个超大型原子弹的爆炸，其实是大型氢弹的爆炸。 问题是，如何实现某种压缩机制，实现基于这种连锁反应的大爆炸？ 黄祖浔提案的计算中，使用了1吨铀235的壳，这当然是无法实现的配置。 但是，这种使用上吨级铀235壳的构想，显然起到了两个作用:第一，其第一阶段的原子弹式爆炸为氘化锂提供了制作氚所需的大量中子。 第二，提供将铀235空室内氘化锂压缩成温度极高、密度极高的小球的巨大的内向爆震波。 因此，氘化锂的热核反应速度大幅提高，即t4中的值可以随着温度t4的上升和密度的增大而变化为极大的值。 但是放射损失、黑体放射能密度在at4中的a值依然恒定。 所以，只要建立某种类似的机制，就有可能点燃真正的氢弹。 在氘锂的球体内加入由铀235或钚239构成的小球，可以提供早期大量制造氚所需的裂变中子。 但是，如果把铀235壳换成铀238壳，就不能得到像那个大原子弹一样向内压缩的巨大内爆波。 那么，这巨大的向内压缩压力来自哪里呢？ 那个时期，我们没能得到真正的答案。 但是，确实观察到原子弹爆炸后最初释放的是强放射线，其总量约占总能量的6%。 因此，2万吨级原子弹首先释放约1200吨tnt当量的放射线。 如果能将这巨大的放射线能量投影到某铀238的壳中，这样巨大当量的“炸药”可能会将氢弹压缩成超临界小球，诱发连锁反应式的爆炸。 因此，原子弹的“点火”氢弹的说法不是利用原子弹的直接“点火”氢弹中的热核反应，而是提供像原子弹起爆那样向内的“向心”压缩波，导致室内氘化锂的温度上升和密度上升，氢弹的急剧上升 其爆炸机理其实是与原子弹爆炸机理相似的内向性“爆炸波”引起的中子连锁反应式爆炸。 但是，当时于敏更喜欢的是“发光”模特。 如果真正实现“发光”模式的话，就会变成漂亮的氢弹吧。 很明显，漂亮的氢弹的设计比肮脏的氢弹的设计更漂亮。 >； >； 于敏是中国的“氢弹之父”吗？ 九院发生了氢弹理论发明权的争论 我向邓小平先生详细介绍过在原子能研究所做的所有工作。 在我看来，敏先生是无耻的中国氢弹配置的最主要的发明者。 回顾那个时期进行的工作，在氢弹的事前研究过程中，大部分难点的处理都是敏先生的贡献，我可以说只是站在旁边的积极促进者。 于敏多次否认自己是中国的“氢弹之父”。 氢弹的研究，因为包括氢弹的事前研究，确实是很多人集体研究的结果。 而且其中有很多青年员工为氢弹的研究贡献了他们青春的一生。 那么，敏先生的贡献是什么呢？ 也许我们可以做个比喻 由11人组成的足球队在场上踢足球，但扮演重要角色的人往往是场外教练和前面射门的前锋。 于敏是这个足球队的教练兼中心。 关于我，虽然也加入了前锋队，但我的前线和敏先生一起战斗过好几次，但到了关键时刻，临门一脚，加入应场总是敏士。 关于我，敏只能踢足球到能“举脚破门”的最高位置。 对我来说，把中国的氢弹称为敏配置完全正确和合适。 (原标题为“ ； 何祗庠忆于敏:无耻配置氢弹的最主要发明者”(本文来自澎湃信息，越来越多的原始信息请下载《澎湃信息》app) 。