【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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1月16日，国家最高科学技术奖获得者、“二弹一星勋奖章”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、理论物理学家何祸庶与老师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制。 年，何氏获得国家最高科学技术奖后，接受“近代物理知识”的采访，想起了共同研究氢弹的所有经验。 现在，这篇文章在何先生亲自编辑后，授权《中国经济周刊》的重新编辑，以文致敬中国国防科技事业改革迅速发展的重要推动者、改革先驱于敏先生。 好的，你走吧！

于敏(左)，中国科学院院士，核理论物理学家张宗烨(中)，何祸。 (视频截图)

口述:何祯

:周琦

50年前“如烟”的于敏往事，现在只能零碎地回忆。 还有5年或10年，没有人会说尤明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。

苏联人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。 中国人基于这种教学模式的框图，成功地自行摸索、探索，掌握了原子弹的所有机制。 最后成功地独立制造了“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出来的。 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，中国人经常怀疑他们“偷了”他们的“秘密”。 但是朱镕基首相对这些怀疑论者说:“你们的‘怀疑’，至少犯了两个错误。 第一，你们低估了中国科技界的创新能力。 其次，你们也低估了强大的保密制度的能力。 ”。

另外，中国氢弹确实是中国人独立创新、自主开发的重大成果。 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。 我和于敏个人交换过很多次意见，如果没有美国人和苏联的成功例子，我们也绝对不会“突破”这个重大难关。 因为，如果失败了，浪费了大量的钱，怎么向国民解释呢？

但是，我还想向社会公众详细介绍如何进行这一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”出发，即从核物理、原子物理等物理基本知识和物理学基本理论出发，独立完善和开发氢弹理论、技术，建立和实现了中国自身的核打击力。  

于敏是怎么来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”研究始于1960年12月。

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《科研工作14条》。 贯彻“十四把”，聂荣臻指示:“科研工作者如象棋，象棋要看三步棋。” 我们的国防研究，还应该部署第二手吗？ ”。 根据聂总的指示，当时主持核武器开发的二机部部长刘杰向钱三强咨询，核武器应该如何部署第二手？ 钱三强立即回答说:“那当然是氢弹的事前研究。”

中国人决定在1960年12月进行“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日引爆第一枚氢弹，是像敏这样的“大师”级的、当时还年轻的优秀研究者“拜托”

于敏是张宗燧先生(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。 毕业是吴有训任所长，实际上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，这个时期，于敏成为了“专而不红”的一面“旗”。

1958年8月1日，于敏从原子能所的一部分调到二部分，加强原子核物理的理论研究，与原子核物理的实验事业相协调。 1960年在原子能所两部的“红专大辩论”和“拔白旗”运动中，于敏成为白专道路的一面旗帜被“打倒”。 (准确地说，于敏不过是“红色”，那时，“粉红色式”认为是白专道路变种。 ）

何泽慧精通敏捷的科学能力。 敏说:“被打倒后，何先生，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。 原子能研究所当然以裂变现象为要点继续研究。 为了研究氢弹理论，是急需开拓的新事业。 黄祖浔和我都深感“辛苦”“责任重大”。 小黄和我都知道的才能，我们商量一下，于敏也来工作好吗？ 黄祖浔欣然同意。 于是黄和我去找钱三强，建议敏感调整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，最后钱三强不得不咨询刘杰部长。 被批评后也积极工作，取得了良好的成绩，因此被允许调动到就业。

开始:于敏马上来到了“火烧博望坂”。

于敏最尊敬的是诸葛亮说的两句话“淡泊是明志，安静而远行”。 这成了他一生的座右铭。 在年轻朋友之间，不得不笑“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“火烧博望坂”。

氢弹有三个重要问题:材料、原理和配置。 研究氢弹首先面临一个需要答案的问题。 氢弹是用什么材料做的？ 氢弹当然不是用氢制造的。 但是推测氢弹是由氢的同位素重氢和氚制成的。 这是美国人实验的，重62吨的所谓t-u型氢弹。 这里t是锂，u即铀235，其中可能含有铀238。 现在网上说还有一枚敏感的氢弹。 那么，于敏型氢弹是用什么材料做的？

材料与爆炸机理有密切的关系。 美国的t-u型氢弹在原子弹外包着很多液体重氢和氚，原子弹爆炸时点燃重氢和氚的混合体产生热核反应，释放巨大的能量，即原子弹爆炸氢弹。 但是，这种氢弹体积太大，太重，液态氘和氚的氢弹，必须附加超低温制冷机，因此重量达到62吨。 这显然不能用于作战。 更重要的是价格太高了！ 因为大量使用氚，自然界没有氚，所以必须人工生产这种寿命只有12年的氚！ 这个使用大量氚的氢弹，不能说中国人做不到。 准确地说，美国人也不能大量。 太贵了，做不到。

所以，真正用于作战的氢弹一定有别的途径。

因为第一枚氢弹是t-u型的。 预计在中国设计的可用于作战的氢弹中，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、氘氚的断面。

他们说:“氘氚反应的最大截面是5巴(这里是核反应截面的单位，1巴是10-24平方厘米)，发现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！

氚在氢弹爆炸中起什么作用，很快就会产生疑问。 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？

接下来，从梅镇岳的《原子核物理》教科书中得知氚反应截面的理论值为15巴，是氘氚反应的3倍。 小梅的数据来自美国的“现代物理评论”。 那是一本权威杂志，应该足够可信。 至少，如果在氢弹试制中能适当添加氚的含量，有利于起爆，也有利于提高爆炸当量。 因此，推测氚反应截面很可能是“未公布”的重要数据。 那么，我们的轻核反应还应该关注氚核反应截面实验的测定吗？ 我需要氚靶和一捆氚。 粗略估计，至少要投入几亿元人民币才能进行这个实验。 但是中国当时的科研经费极其紧张。 氚在那个时期比熊猫还罕见。 在中国连做实验用氚的目标都做不到。 我不知道出钱做有氚束的加速器，也不知道怎么大量生产氚。

于敏自被“拜托”就职后，马上在breit-wigner的公式中进行了严格的说明，所有轻核反应的截面决不能超过5巴。 氚反应截面达到15巴的问题，一定是假的！

这真是石破天惊。 为什么闵能理论上否定理论上可能出现的实验数据？ 原子核反应的理论不如原子反应的理论成熟，于敏的结论可信吗？

详细听了黄祖浔先生和于敏先生的说明。 于敏用从第一原理出发是“半唯像”，是包含某种经验参数的理论，其中有几个参数的输入，来自极其可靠的实验数据。 这是理论物理学家在走向终结理论的过程中，在回答一些现实问题时，经常使用标准做法之一(我在与朱洪元、胡宁、戴元本等人研究层次模型时，也采取了同样的做法)。 。 但是，“魔术每个人都变了，各不相同”。 听敏氏解释后，我们俩一致认为这个结论非常可靠、巧妙，拒绝了氚反应截面的配置、是否需要测量的实验提案。

这不用很大的浪费。 几年后，我们发现美国人进行过氚反应截面的测量。 测量后没有及时发表。

氘化锂的热核反应有可能用原子弹点燃吗？

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，不仅可以通过重氢的反应生成氚，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。

最简单的设想是，在原子弹外安装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，能否直接点燃氘化锂的热核反应。

敏氏利用逆康普顿散射机制，仔细计算了满足玻尔兹曼分布的电子与满足制动辐射光谱的光子碰撞并逐渐移动能量的过程，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

这完全粉碎了我们期待的用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着火的可能性！

于敏的计算震惊了我们当时的预想。 因此，朱洪元教授勇敢地仔细检查了于敏的计算，最后，于敏只是指出整个计算中减少了一个因子2。 但是即使修改了“2”，也不会影响敏氏的结论。

出口在哪里？

如上所述，于敏用公式严格说明氘氚反应具有的最大截面为5巴以下，但观察到氘氚反应时，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。 那么，中子带走的14.1mev能量能再次回到等离子体内吗？

我从苏联回国时，从苏联科技书店买来了具有中子和原子核反应截面的简单手册。 本手册除了收集了一些低能中子对轻核反应的截面之外，还收集了14.1mev中子和重核元素发生核反应的截面示意图。 也就是说，中子能达到14.1mev时，铀235和铀238、钚239和钍232都发生核分裂。 同时裂变平均产生4.5个中子，也释放出约200mev的裂变能。

我说，这些能量也能补充转移到氘化锂的介质中吗？ 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。 如果这些新释放的能量全部能够转移或集中在氘化锂的等离子体中，则氘化锂中的等离子体中蓄积的热会损失过多， “裂变中子→被锂6吸收形成氚→氘氚反应中14.1mev中子→14.1mev中子可能会持续碰撞铀238、4.5个裂变中子”的重核元素，如原子弹。

这就是现在控制的热核反应界，热衷于研究和迅速发展的“融合、裂变”混合炉。

那么，可以把这个连锁反应机构做成计算程序，用计算机计算吗？ 但是，该计算事业量极大，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，关于中子光谱，有低能中子、中能中子、以及延伸到14.1mev能的高能中子，这至少要把中子光谱分成16组，才能得到可靠的结果。 在当时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。 这可以省去求解放射流体力学方程带来的大量麻烦，大大节约了计算业务量。

在某温度特定的t中，关于某个中子经过1个循环后的中子倍增的特征时间有多少的问题，寻求证明，其特征时间比通常的原子弹的中子增殖的特征时间慢得多，但敏和我认为该特征时间的倒数与温度t4的密度很强 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的倒数可能大大超过原子弹，这可能就是氢弹。

这是为了“点火”某个氢弹，除了稀薄等身体的子体之路，即于敏所说的“放射”模式以外，于敏和我强烈地暗示了。 另一种可能性是，通过某个升温和压缩机构，将某个室温下的“裂变中子+氘化锂+u238”体系压缩升温到某个高温t和高密度下的等离子体状态，从而有可能形成包括热核反应的“连锁反应”式氢弹的爆炸

在纸上制造巨大的原子弹

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像原子弹一样的临界质量。 很容易解释原子弹的临界质量和密度的平方成反比。 炸药在内侧形成“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，来自其外部的向内的“压缩”波从哪里来？

这时黄祖泾突然产生了奇想。 他问我们能不能用一吨重的铀235做一个大壳，里面有很多氘锂。 这种特制的原子弹必然会产生心性压缩波。 这个机制可能会对铀235壳中隐藏的氘化锂进行“点火”。 这是所谓的“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，也有运动方程式，还有描述中子运动的“三群”的分群截面，当然给它们尺寸，写差分模式，用计算机计算这个“设计”的爆炸当量并不容易。 出乎意料的是，这颗超大型原子弹，tnt的爆炸当量达到了数千万吨级！ 令人吃惊的是，我们在纸上制造了类似氢弹爆炸当量的大原子弹！

但是，这个模型使用了约1吨重的铀235。 铀235的使用量相当于大约30发原子弹。 一枚原子弹的爆炸当量必须是大约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，从这种纸带印刷的巨大原子弹爆炸当量，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？

于敏和我仔细调查了纸带，发现这个巨大原子弹的中子束增殖非常快，这一吨重的铀235几乎烧毁了总重量的99.99%！ 我和于敏都提出了这样的疑问。 这种爆炸是原子弹爆炸还是实质上是氢弹爆炸？

敏仔细考虑后，所谓原子弹，其耦合式反应的特征是每裂变平均释放2.5个中子，氢弹爆炸，其耦合式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，但在这里铀235实际上也可能只起到14.1mev中子对铀238的裂变那样的作用。 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？

敏从纸带中取出一系列中子增殖数据，估算中子束的上升速度，特别是取出其第1组14.1mev中子的数据。 最后，他告诉了我。 在纸带上打孔的数据似乎在这里起着最重要的作用。 一吨铀235释放的四个半中子不是裂变中子诱发的两个半中子。

所以，这种超“大型”原子弹的爆炸实际上不是原子弹，而是像包括热核反应在内的14.1mev中子连锁反应主导的氢弹爆炸。 黄祖泾提出的这个计算就像铀235球销售组成的原子弹，爆炸后，内部发生内爆波，从外向内压缩球销售中的氘化锂，达到高密度、高温状态，包括氘氚反应和中子系列的连锁反 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，为了实现这种连锁反应带来的大爆炸，如何实现压缩机制？ 黄祖泾提出的计算中，使用了1吨铀235的壳，这当然是无法实现的构成。 但这是使用上吨级铀235壳的构想，显然起到了两个作用:第一，其第一阶段或早期的原子弹式爆炸为氘化锂提供了制造氚所需的大量中子。 第二，提供了将铀235空腔内氘化锂压缩成极高温度下密度的小球的巨大的内向爆震波。 这是因为氘化锂的热核反应速度，即t4中的值随着温度t4的上升和密度的增大而成为极大的值。 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，如果创造某种类似的机制，就可以点燃真正的氢弹。

在氘锂球中加入由铀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壳置换成铀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。

这巨大的向内压缩压力来自哪里？ 当时，我们没能得到真正的答案。 但是我们确实观察到原子弹后最初释放的是强放射线，其总量约占总能量的6%。 所以，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，原子弹对氢弹“点火”的说法不是原子弹直接“点火”氢弹中的热核反应，而是提供与原子弹起爆相似的内向的“向心”压缩波，使腔内氘化锂的温度上升和密度增大成为其中的氘氚 其爆炸机理其实是与原子弹机理相似的内向“爆炸波”引起的中子链式反应式爆炸。

但是，当时于敏更喜欢的是“发光”模型。 如果“发光”模式真的实现的话，那将是一枚漂亮的氢弹。 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。 我向邓小平详细介绍过太敏感的原子能研究所的所有工作。 在我看来于敏是正确的中国氢弹配置最主要的发明者。

回顾那个时期进行的各项事业，可以说在氢弹的事前研究过程中，大部分难点的处理都是敏感的贡献，我只是站在身边的积极促进者。

于敏多次否认自己是中国的“氢弹之父”。 因为氢弹的研究，包括氢弹的事前研究，确实是很多人集体研究的结果。 而且，其中也有不少为氢弹的研究献出了他们青春一生的青年员工。

那么，于敏的贡献是什么？ 也许我们可以谈谈。 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投篮的前锋。 于敏是这个足球队的教练兼中心。 我也加入了前锋，我这个前线，曾多次与于敏并肩作战，但到了关键时刻，临门，应战的总是于敏院士。 我只能踢足球到敏能“举足破门”的最高位置。

我认为把中国的氢弹称为敏配置是完全正确和恰当的。

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