我国核工业六十年的光辉历程—热烈庆祝中国核工业创建60周年

2015-02-21 15:08:19游清治新疆有色金属工业集团公司乌鲁木齐830000
新疆有色金属 2015年3期
关键词:氢弹核聚变原子弹

游清治(新疆有色金属工业(集团)公司乌鲁木齐830000)

我国核工业六十年的光辉历程—热烈庆祝中国核工业创建60周年

游清治
(新疆有色金属工业(集团)公司乌鲁木齐830000)

1955年1月15日中共中央作出建设我国原子能事业的重大战略决策。60年来,我国核工业从无到有,从小到大取得了一个又一个辉煌成就。核工业包括核武器、核电站及可控热核聚变的研究。作者据我国核工业创建以来积累的公开发表的相关文献资料并结合自身参与有关工作的经历,写出此文,以热烈庆祝我国核工业60年大庆。本文包括核武器原理、核大国(美苏)研制核武器内幕、中国核工业创建和发展的历程、中国和平利用原子能—核电站和可控热核聚变的研究等。

原子能核裂变核聚变原子弹氢弹核电站可控热核反应

0 前言

1955年1月15日毛泽东主席召开中共中央书记处扩大会议作出了发展我国原子能(核能)的重大战略决策,我国核工业创建60年来取得了一个又一个辉煌成就。

1964年10月16日,我国第一颗原子弹爆炸成功,在仅仅两年零八个月后的1967年6月17日我国第一颗氢弹试验成功。“两弹”的突破打破了超级大国的核讹诈和核垄断,奠定了我国在国际事物中的重要地位,极大地鼓舞了中国人民的志气,充分显示了中华名族的伟大创造力,大大增强了我国的国防实力,有力地促进和带动了相关重大学科领域科学技术的发展。在中华民族的发展史上写下了光辉夺目的篇章,(摘自《求是》杂志2007年12月)。

六十年后的今天重温那段艰辛而又充满自豪的奋斗历程,对于我们增强自主创新能力,具有重要意义。国家主席习近平6月3日出席2014年国际工程科技大会发表题为《让工程科技造福人类、创造未来》的主旨演讲,强调工程科技是改变世界的主要力量,发展科学技术是人类应对全球挑战,实现可持续发展的战略选择。

1959年赫鲁晓夫撕毁了援助中国发展核武器的协议,党中央决定自力更生发展我国核武器急需用于核武器的锂产品,作者是原新疆锂盐厂首任总工程师,我们全力以赴生产出核武器级的单水氢氧化锂产品(用于制备氢弹的主要装料—氘化锂-6)1963年完成了二机部(核工业部)下达的产量和质量任务。1967年6月17日我国第一颗氢弹爆炸成功。

我国锂工业应在新的历史条件下,加强工程科技工作,认真贯彻执行中共中央总书记国家主席中央军委主席习近平的治国理政系列重要讲话精神,为实现两个百年奋斗目标,为实现中华民族伟大复兴的中国梦而努力奋斗。展望未来,在以习近平为总书记的中共中央的坚强领导下,我国核工业必将不断创新发展,由核大国向核强国迈进。

1 核裂变及原子弹

费米根据波尔的重核裂变理论,经详细计算得出:当一个中子打碎铀核时,会放出2个中子,这2个中子又可以打碎2个铀核,放出2倍的能量和4个中子,又可以打碎4个铀核放出4倍的能量,并再放出8个中子……这样的一连串的裂变反应,不但可能而且速率极高。这表明,核裂变反应一旦实现,在极短的时间内就会释放出大量的能量。对这种链式反应,有两种选择,控制链式反应,就是核电站,不控制就是原子弹。

1.1 美国研制原子弹内幕

1939年原子分裂试验已在德国取得成功。二战前夕,为逃避德国法西斯迫害而移居美国的一些科学家,担心德国抢先造出原子弹推举世界著名的物理学家爱因斯坦上书美国总统罗斯福,建议美国研制原子弹。开始并未引起罗斯福的重视,1941年12月7日日本突袭珍珠港,美国才决心研制原子弹。

1942年开始实施以“曼哈顿工程”命名的庞大计划由美国陆军工程兵部队全面负责研制原子弹。投资25亿美元,动员十多万科技人员和工人,在绝对保密的情况下进行,只有极少数人知道,连当时的副总统杜鲁门都不知道。

1945年7月初,希特勒自杀后的两个月,美国终于制造出三颗原子弹命名为“大男孩”、“小男孩”和“胖子”。

1945年7月的原子弹试验,在阿拉莫戈多沙漠上的一座高达30 m的铁塔上,实验代号为“复活”,当实验准备就绪的时候,新任美国总统杜鲁门正准备去德国参加波茨坦会议,会议原准备7月1日召开,为了借助原子弹爆炸提高美国的地位,杜鲁门特别建议会议推迟两个星期。7月15日杜鲁门到达波茨坦,而此时美国试验人员把核材料装进“大男孩”的肚子里。实验人员在14 km以外设置了观察所,里面隐藏着425名科学家和军事专家,7月16日凌晨5时29分45秒,“大男孩”突然炸响。一个蘑菇状的大圆球,突然升到一万英尺以上的高空,爆炸核心的铁塔被高温在瞬间蒸发的无影无踪!这次爆炸出乎人们的想象,以至于整个美国南部都有震感。爆炸的威力相当于1 500 t~2 000 t TNT炸药的爆炸力(TNT当量)为了隐藏真相,美国编织谎言,说是阿拉莫戈多军事基地弹药库发生了爆炸。

1.2 原子弹的首次使用

前任美国总统罗斯福去世前曾命令空军组成一个秘密大队,用于执行“曼哈顿”计划,这就是509大队,他们并不知道要投扔原子弹。在特殊任务到来之前,他们每天只进行精确投弹训练。后期就每天出动三架飞机到日本投扔一颗炸弹然后就回来,509大队共投下38枚模拟炸弹。

1945年8月6日上午9时15分,美国的第一颗原子弹在广岛爆炸,方圆42 km的城市被摧毁,房屋毁坏率达70%以上,14万人死亡。

1945年8月9日上午9时整,第二颗原子弹投到了长崎,14万座建筑被毁,7万多人死亡(长崎总人口27万)。8月15日日本天皇发出投降诏书,第二次世界大战结束。

1.3 苏联原子弹的研制内幕

苏德战争爆发后,斯大林担忧德国核物理技术的发展,在人民内部委员会内成立了情报处,主要就是探听德国及其他国家是否在研究核武器。1941年从伦敦和纽约同时传来情报,美国和英国正在伦敦合作研究核武器。1942年6月将核弹研究工作转移到美国,这就是“曼哈顿工程”。

1942年2月苏联在乌克兰前线抓获了一名德国军官,从他带的资料中得知纳粹德国也在加紧研制核弹,贝利亚立即向斯大林汇报了各国研制原子弹的情况。斯大林于是将国内最优秀的科学家召集在一起,成立了苏联科学院2号实验室,后来被称为苏联核弹之父的科学家库尔恰托夫受命领导“2号工程”。有关核武器的情报开始向他直接报告。

1943年11月几名英国科学家将参加“曼哈顿工程”,其中有一名叫福克斯的德国科学家与苏联联系,他是一名德国共产党员。1940年加入英国国籍,他提供了大量的英国核武器的研究资料。1943年福克斯同其他英国科学家到美国参加“曼哈顿工程”的实验室后,又为苏联提供了大量的情报。1941年美国建成了首座核反应堆。在福克斯的帮助下,苏联核反应堆在一年后诞生。1945年7月美国首次核爆炸的消息被迅速送到斯大林手中。美国原子弹研制成功后,包括福克斯在内的英国科学家回到了英国(杜鲁门不愿意和英国共享核弹技术)。英国只好开始自己独立搞,苏联又掌握了英国的核项目情报。这些情报让苏联的原子弹项目大大提速。苏联于1949年8月29日首颗原子弹爆炸成功。

另据报道,美国原子弹研制和生产的组织者,美国退役陆军中将格罗夫斯的回忆录,美国对日本的原子弹袭击,原定为三个目标:即广岛、小仓和长崎。实际执行时,小仓阴云密布,无法看到目标,飞机在上空来回飞了三次,仍找不到目标决定放弃轰炸小仓,飞向长崎,将2颗原子弹扔到了长崎,但其中只有一颗爆炸,另一颗没有爆炸的原子弹,由日本人送给了苏联。苏联加快了研究进程,无怪美国惊呼:“苏联的第一颗原子弹是美国原子弹的翻版”(这一情况没有得到公认)。

2 核聚变和氢弹

2.1 氢弹的原理

氢弹是利用氘(氢2)和氚(氢3)这2种氢的同位素发生的聚变反应。因此才称为氢弹。

在1938年发现核裂变反应之前,人们就已经发现核聚变反应的原理。恒星(如太阳)的能量来源就是核聚变。核聚变的发生要求高温和高密度下让轻核元素的原子核之间发生剧烈的碰撞,才能反应。太阳核聚变的条件在地球上是没有的。所以要实现核聚变就必须人为创造出所需的条件(劳逊条件)。

据我国独立自主的研究公开发表的资料介绍,氢弹的基本结构,主要包括三部分:裂变初级、聚变次级和放射通道。初级中的裂变核燃料是钚239。次级中的核聚变的燃料是氘化锂-6。初级核爆炸等过程中产生的中子与次级中的氘化锂-6中的锂-6原子反应可以产生氘。氚是在现场制造出来的。氢弹爆炸时首先由初级的炸药引爆原子弹引发原子弹裂变反应,产生的高能光子流(X射线)通过辐射通道传向次级,次级推进层(铀238或铀235),在光子流的作用下,依次对氘化锂层和裂变弹芯(铀235)进行压缩。裂变弹芯被压缩到临界状态时,中子引发链式裂变反应,又将氘化锂二次压缩从而发生氘和氚聚变反应。这被称为氢弹的“现场快速装配”。第一次装配由炸药完成,第二次装配由初级核爆炸完成。

2.2 美国的氢弹研制情况

从1945年初美国开始集中一少部分物理、数学和化学家从事热核武器的研究。1951年初在建成的温室装置上试验成功之后,即加紧试制氢弹。1952年10月31日美国首次爆炸了一颗热核装置,能量级为500万吨级(TNT当量)。

美国第一个核装置,是“湿式氢弹”,采用三层壳体,包括固体合金、固态二氧化碳和液氮,燃料为液氘和液氚的混合物,重62 t,体积很大,相当于一节货运火车,只能在地面上进行爆炸试验。美国制造氢弹的氚,是在反应堆内,用强大的热中子流照射镁锂合金生产的锂(Li)成为生产氚的原料。为生产氚(氚在地球上几乎没有),通常会用锂12%~15%的镁锂合金棒(直径12~20 mm),将经过照射的材料加热到500℃,通过扩散放出气体,以回收氚,成本极高。湿式氢弹难以在军事上使用,即重又大,液态氘和氚,必须在高压和零下200多摄氏度的低温下保存,须用极为严格的绝热装置。氚的半衰期为12.5年,湿式氢弹不能长期保存。

2.3 苏联氢弹研制情况

1953年苏联爆炸的第一个热核装置已经部分使用了氘化锂-6,代替价格极高的氚,从此美国也开始用锂化合物为原料的氢弹研究。

以氘化锂-6为主要装料的氢弹称为“干式氢弹”其重量大为减轻,体积大为缩小,并可根据需要制成不同TNT当量的氢弹,制成战略核武器和战术核武器。苏联的氢弹研制曾领先美国十多年。

我国(新疆)对苏联氢弹的研制生产作出了很大的贡献。从1950年到1962年新疆有色金属工业(集团)有限公司(原新疆有色金属公司)应苏联要求向其出口锂辉石精矿10万吨,苏联的锂冶炼工艺采用石灰石烧结法工艺流程,锂精矿的质量至关重要,我们的锂辉石精矿优于苏联。正是这些足够的优质锂原料保证了苏联研制和生产氢弹的需要。

3 我国核工业发展的辉煌成就

3.1 我国核武器的研制和发展

3.1.1 党和国家领导人对核武器的论断和决策

1948年8月在延安杨家岭,毛主席接受美国作家安娜·路易斯·斯特朗采访时发表了“一切反动派是纸老虎”,“原子弹是纸老虎”的著名论断。

1954年9月在中南海菊香书屋,时任地质部副部长的刘杰,在向毛泽东汇报找到铀矿的情况后,毛泽东送他到门口握着他的手说:“刘杰啊,这个事情要好好抓哟,这是决定命运的。”这是毛泽东对国际形势深思熟虑后作出的重要判断。

1955年1月15日毛泽东在中南海主持召开了中共中央书记处扩大会议,刘少奇、周恩来、朱德、邓小平、彭德怀等党和国家领导人出席会议,并邀请了地质部部长,我国著名的地质学家李四光和中国科学院近代物理研究所所长著名的核物理学家钱三强参加这次会议。会议作出了建立和发展我国原子能(核能)事业的重大战略决策。从此中国核工业起步创建和发展。

毛泽东总结说:“出兵朝鲜我想了三天,要不要搞原子弹我想了三年,结论是两句话,原子弹一定要搞,既然要搞那就早点搞。我们国家发现了铀矿,也训练了一些人,现在是时候了,该搞了。只要排上日程,认真抓一下,一定可以搞出来!”

毛泽东是从战略和战术不同层次上论述的,从宏观大的历史观上要藐视原子弹不等于不重视原子弹。是美国的核威慑逼出中国原子弹。从朝鲜战争到第一次台海危机爆发,美国曾多次对中国进行核威胁,宣称如果发生战争美国将考虑像使用其他武器一样可以使用核武器。

1950年6月25日朝鲜战争爆发,当晚美国总统杜鲁门,指示空军部门制定一项计划,一旦苏联参战,就对其远东的空军基地(包括中国境内的现场)发动核袭击。6月29日杜鲁门的高层顾问,在国家安全委员会上,对使用原子弹,再次进行了讨论,但由于美国政府各部门对是否向美国远东司令部提供原子弹有很大争议,因此战争之初,美国一直没有进行实质性的核部署。

1950年11月30日杜鲁门公开发出威胁,声称美国将采取任何必要的措施去对付当前的军事形势,包括使用原子弹,美国已积极考虑在朝鲜战场使用原子弹。

中国人民志愿军入朝参战后,以美国为首的联合国军接连惨败,对此美国国内强烈要求动用核武器。出于政治上的考虑,美国国务院对原子弹的使用持保留态度。但美国军方却认为一旦中国共产党发动全面攻势,就对其部队和物资等集结地使用原子弹。12月初杜鲁门下令将核弹头部件空运至美国在远东的一艘航空母舰上。4月5日批准了参谋长联席会议布雷德利提出的向关岛和冲绳部署核武器的建议。美国以为一场精心策划的核打击是对付中国军队唯一有效的办法。但是联合国战防委员会考虑到使用核武器的时机不成熟,而且美国战略空军缺乏向地面部队提供核支持的经验,美国决定以实施模拟战术核攻击的方式继续向中国施压。9、10月间,美国在朝鲜实施了代号为“哈德逊港行动”的秘密军事演习,严格按核攻击的方式进行,在演习中发现朝鲜战场难以找到合适的目标,而且中国军队坑道防御系统会导致原子弹的威力难以正常发挥,因此没有轻易动用核弹。

我国领导人用科学的态度对待美国的核威慑,通过军事政治和外交等多方面向美国政府进行机智而坚决的斗争,最终粉碎了美国的核讹诈。美国的核威胁,非但没有吓倒中国反而让中国领导人更加深刻的认识到核武器对于国家安全和大国地位意义重大,中国必须创建和发展自己的原子能事业,制造出自己的核武器,以核制核,打破敌人的核垄断,才能维护国家安全。从这个意义上讲美国的核威慑是促进中国做出创建和发展核事业决策的一个重要因素。

3.1.2 我国原子弹的研制

1945年7月16日美国成功爆炸了首颗原子弹,并于8月6日和9日对日本广岛和长崎进行了轰炸,震惊了世界,从此中国社会也开始关注原子弹。毛泽东藐视原子弹,但又重视原子弹,他提出了要依据原子弹的本质建立核战略思想。具体而言就是要认清楚原子弹杀伤力与威慑力并存,只有以核才能制核。这是毛泽东对原子弹的客观认识和准确定位。为我国核武器的发展奠定了思想基础。

1956年,为加强对全国科学技术工作的领导。中共中央任命聂荣臻元帅为国务院副总理兼任国家科委主任和国防科委主任,从此聂帅主管我国科技事业,特别主管尖端武器的研制。在他的精心组织领导下,只用了五年的时间就研制成功了原子弹,继而研制成功了氢弹,并为研制远程火箭、人造地球卫星、核潜艇、大型计算机等打下了坚实的基础。

新中国成立前,以和平利用原子能为目的开展了创建原子能事业的准备工作。主要包括两方面,一是核科技人才的延揽和研究机构的组建,新中国建国前,国内从事原子能研究的人员为数不多,主要有在康普顿散射理论研究方面做出显著成就的吴有训,发现铀的二分裂变的钱三强以及与钱三强等人合作发现铀的三分裂并首先发现铀的四分裂的何泽慧等。当时我国有核研究机构两所。1947年中央研究院物理研究所与中央大学原子能研究室合作在九华山建立了原子能研究基地,有吴有训、赵忠尧(在美国)、钱临照等5名科研人员。1948年9月在北平研究院镭学研究所的基础上成立了原子能研究所,钱三强任所长。新中国成立后,我国核研究机构逐渐正规化,也延揽了更多的核研究人才。1950年5月19日专门从事核科学研究工作的中国科学院近代物理研究所成立,中国科学院院长吴有训兼任所长,钱三强任副所长,1952年下半年,近代物理研究所制定的第一个五年计划,目标是为核科学技术打下基础。

适度增加灌水量有利于增加棉株的茎粗(图1 b),不同处理棉花各生育期茎粗表现为M3W4>M3W3>M3W1>M3W2,且处理M3W4的茎粗显著高于其他处理,就棉花抗倒伏来讲,适度增加灌水量对生产上是有利的。此外,从图中可看出茎粗增长在7月16日前趋于稳定,在6月26日至7月6日期间增长最快,增加此阶段灌溉量能够显著提高棉花的抗倒伏能力。

在研制原子弹方面,中国曾积极争取苏联援助,中苏两国签订了《国防新技术协定》其中就有苏联援助中国研制原子弹的条款。开始执行时还比较顺利。随着中苏两党两国分歧逐渐加深,苏联政府于1959年6月毁约停援,并撤走了在华的所有专家。扬言中国20年也搞不出原子弹。中国就是不信邪,在党中央的领导下,用“596”为代号作为研制第一颗原子弹的代号。早于苏联毁约前我们已独立自主的开展了工作。1958年7月在北京建立了核武器研究所率先开展原子弹的研究,先后调集了我国具有世界一流水平的科学家:王洤昌、邓稼先、彭桓武等,形成骨干科研力量。设立了理论物理、爆轰物理、中子物理、放射化学研究室和加工车间,兴建了一批相关科研机构。从国外买了必要的设备和器材。研制原子弹的整个系统工作,是在邓稼先等专家的主持下进行的。

经过积极准备,1960年春,原子弹研制工作正式展开,整个系统工作是在邓稼先等专家主持下进行的。经过两年多研究和大量计算及反复论证,从理论上对以浓缩铀为装料的原子弹反应过程和性能有了比较系统的理解,于1963年3月提出了第一颗原子弹的理论设计方案。接着要制备原子弹的装料,高浓缩铀。1964年1月生产出可用作原子弹装料的高浓缩铀。1964年4月青海省海晏县金银滩的西北核武器研制基地建成,此后原子弹的研制工作逐步由北京迁往西北基地。从1963年5月至11月,按计划进行,先后做了多次局部分解爆轰试验,为做到稳定可靠,万无一失,于1964年6月,又进而作了全尺寸爆轰模拟实验及其他一系列试验,取得完全成功。1964年7月研究其他部分的科技人员分别对核部件、炸药部件、起爆元件和同步装置进行了震动试验和运输模拟试验。结果表明能经受运输环境考验,结构可靠。他们严格按操作规程操作,完成试验用的三个合格的核装置,先后用专列送往新疆罗布泊的西北核武器试验基地。

1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功。爆炸后,通过放射化学分析和光学方法、力学方法测定,首次核爆炸当量与理论值相近,试验测试结果证明,中国第一颗原子弹的研究、设计、试验、制造以及各种测试方式都达到了设计要求。中国至此迈进了有核国家之列。

3.1.3 我国氢弹的研制

核武器中的氢弹是一种超级杀伤性武器,被认为是人类在地球上的终极武器。

在1964年10月16日我国第一颗原子弹爆炸成功之前的1960年,第二机械工业部(二机部)已经部署原子能研究所对氢弹原理进行探索。1960年12月,原子能所成立了“轻核理论组”组长为黄祖治。1961年1月12日钱三强通知于敏,任命他为“轻核理论组”副组长。在四年多时间里理论组研究了很多与氢弹有关的物理过程。探索氢弹的可能结构,这些工作为研制氢弹奠定了基础。

为了尽快在原理上取得突破,原子能所理论部决定展开多路探索,分兵种作战,在彭桓武、朱光亚、邓稼先的领导下,黄祖治、于敏、周光召各自带领一队人马,组成三个攻关组,同时开展探索。

2015年1月9日,核物理学家,“两弹一星”功勋奖章获得者于敏院士获得了2014年度国家最高科学技术奖。半个世纪前,于敏为我国氢弹的成功研制起到了至为重要的作用。国家主席习近平亲自给他颁奖,亲切握手,表示祝贺。

氢弹的主要装料是氘化锂-6,1955年党中央作出创建和发展我国原子能(核能)的战略决策后,国家即加快了我国锂工业从零起步的发展。1956年重工业部(后为冶金工业部)着手抓锂冶炼工业建设的前期准备工作。

1956年北京有色金属研究院作了以新疆锂辉石为原料的锂冶炼工艺试验(石灰石烧结法和硫酸法)。1956年9月冶金部组织专家考察苏联2号厂(锂冶炼厂)(1950年与苏联签订《中苏友好互助同盟》条约后,同年3月27日我国驻苏大使和苏联外长在莫斯科又签订了创办中苏合营的有色金属和稀有金属公司,合营的苏方企业正是苏联的锂冶炼厂(2号厂))。

1957年8月~11月冶金部组织四单位联合试验组在501厂(现山东铝厂)进行了以新疆锂辉石为原料的锂辉石-石灰石烧结法工艺流程的半工业性试验(美苏用于核工业的锂冶炼当时均用这一流程)。

1957年4月冶金部给北京有色冶金设计院下达设计任务书,打破常规,省去了可行性研究和初步设计,直接进行施工图设计。

1957年10月设计院作完施工图,又按冶金部要求做了必要的修改,1958年1月出齐全部施工图,仅用了9个月的时间。

锂盐厂的建设是从1957年10月开工的,至1958年12月完工,用了一年多的时间。

1958年12月15日锂冶炼厂建成投产,名为新疆稀有金属试验厂(代号115厂)。1959年至1961年,我们克服无数困难,基本突破了生产技术关,1962年停产整顿,总结试车的经验教训。1963年进行流程的填平补齐工程,为将产品用于核武器的基本原料做好了准备。流程填平补齐改造后1963年恢复生产,全力以赴,完成了二机部下达的产量和质量任务,为1967年6月17日我国成功的爆炸了第一颗氢弹提供了核武器级的单水氢氧化锂产品(用于提取同位素锂-6和制备氢弹装料氘化锂-6)。

作者作为原新疆锂盐厂的首任总工程师,为了我国的锂冶炼工艺达到世界先进水平,进行了一系列试验研究,技术攻关和多项自主创新,创出独具我国特色的工艺流程。锂总回收率达到80%以上世界领先水平。

3.1.4 继往开来中国核盾牌将更加坚强

经过60年的发展,我国核武器性能不断提高,继在上世纪八十年代掌握了中子弹技术后在上世纪九十年代初成功实现了核武器的小型化和系列化我国核弹头当量实现了从万吨级、10万吨级到百万吨级的跨越式发展。核武器的可靠性和安全性正在不断提高,据2006年中国国防白皮书的提法,中国坚持自卫反击和有限发展的原则,着眼建设一支满足国家安全需要的精干有效核力量,保持核力量的战略威慑力量。随着国力不断提高和国家安全利益的需要,我国核武器事业必将向“精干”有效的目标继续发展。

2015年3月11日俄罗斯电视台网站报道:《中国移动式洲际导弹令美紧张》一文的报道,2014年9月,中国首次发射“东风”-31B移动式洲际弹道导弹,分析家估计,中国很快将超过法国成为美俄之后的世界第三核大国。

“东风”-31B,射程为1.1~1.2万千米,其特点在于,其发射速度比其他洲际导弹发射快,导弹的轨道加速器从发射到进入弹道抛物线的时间不超过5 min,在这么短的时间内,不仅难以用卫星发现导弹发射,而且难以拦截。此外由于导弹上安装了几十个辅助发动机,它不会按照经典的弹道抛物线飞行,而是“蛇形”飞行,这增加了确定其准确位置和反导导弹锁定目标的难度。

为更重视洲际弹道导弹发射,中国航天科技集团公司又研制出“东风”-41。

外电认为,中国建造移动式导弹系统是核反击战略的一部分,移动系统确保北京在万一出事时反击华盛顿。中国在大山里挖掘了几千千米的隧道,它们可以用来隐藏移动式发射装置。美国《防务新闻周刊》称,美国正试图搞清楚中国的隧道长度和核弹头数量。

现在中国的核实力还不及美俄,国外认为中国拥有60套“东风”-31A洲际弹道导弹系统,在“东风”-31B成功试射后,2015年中国移动式导弹数量预计将达到130~140套,目前短时间内,“东风”-41系统也可能加入进来,这种改型导弹可飞行1.4万千米,携带6~10枚分异导弹头,中国核武器库总共将有200~240枚核弹头。

邓小平同志曾说:“没有以原子弹为核心的战略武器,我们就进不了世界大三角,就不会有今天的国际地位”。事实确实如此。

4 和平利用原子能(核电站和核聚变发电)

4.1 核电站(原子能电站)

自1954年世界第一个核电站—苏联Obninsk核电站投入运行至今,全世界已有31个国家有核电站,核电站发电量的比重已超过11%,核电已成为世界电力的供给的主要形式之一。为人类提供了经济,清洁和稳定持续不断的能源。我国核电起步于上世纪八十年代中期,1985年开始自主设计与建造我国第一座核电站,一台20万千瓦压水堆核电站机组的秦山核电站。1987年开始建设引进法国技术与设备的2台90万千瓦压水堆核电机组的大亚湾核电站。这三台机组分别在1991年至1994年期间,陆续建成投入运行,1996年至2000年期间我国共开工建设四个核电项目,共八台核电机组:他们是自主建设的秦山二期核电站,两台65万千瓦压水堆核电机组;继续引进法国技术的岭澳核电站,两台90万千瓦压水堆核电机组;引进加拿大技术的秦山三期重水堆核电站,2台70万千瓦重水堆核电机组,引进俄罗斯技术的江苏田湾核电站,2台100万千瓦压水堆核电站。这8台核电机组分别于2004年和2007年建成并投入运行。

2011年3月11日发生的日本福岛核事故,改变中国的核电发展节奏。中国政府一度暂停新核电项目的审批,直到2012年12月才核准田湾核电二期工程。我国的核电建设经过30多年的努力,不仅建立了完整的核工业体系,而且在核电建设运行上积累了丰富的经验。

在核电研发设计方面,我国已充分具备了自主设计、建设、运行二代改进型核电机组的能力和条件。通过引进、消化、吸收,已完成了自主三代的研发和三代核电站的再创新,在核电建设方面,建立了信息化、专业化、标准化核电多项目管理体系并取得良好成效,我国核电工程建设和管理能力达到世界先进水平,实现了核电设计建设自主化,设备制造国产化、运行管理专业化,为我国核电走向国际市场打下了坚实的基础。

截止2013年12月,我国在浙江秦山和福建宁德五个基地共有17台核电机组在运行,总装机容量1 470万千瓦,占全国总发电量的1.19%。

我国自第一座秦山核电站1991年投入运行以来,所有运行的核电站一直保持良好的安全记录,没有发生一起超剂量辐射事故,核电厂周围,辐射水平保持在天然本底范围内。运行核电厂的主要运行指标达到世界中值以上水平,取得了良好的经济、社会与环境效益。核电厂建设得到地方政府与周围群众广泛理解和支持。我国自主研发的三代核电机组“华龙一号”达到了国际三代核电技术的世界先进水平。

4.2 可控核聚变研究

20世纪50年代初美国、苏联和英国在研制核武器的同时,也在进行可控热核聚变的研究,都是在极其秘密情况下进行的,遇到了许多困难,为了更好地共同探索克服困难的途径,各国在1958年日内瓦召开的国际第二届和平利用原子能会议上,公开了所有的研究。此后可控核聚变的研究成为国际合作的主题。

20世界60年代后期,苏联科学家在T-3 Tokamak(托卡马克—磁约束核聚变)取得了突破性进展。可以说,聚变研究前20年是“遍地开花”,成功甚少,托卡马克的脱颖而出,其他途径则进展不大。

从1970年起世界上掀起了一股托卡马克热,从1968年到21世纪初几十个大大小小的托卡马克,把核聚变研究推向一个新的高度,成果丰富。20世界80年代初世界上建起了四个接近聚变堆的大型托卡马克装置。

1976年,在美苏倡议下,筹建国际热核聚变反应堆(ITER),先后进行了十余年的工作。

1988~1990年为概念设计阶段,1992~1998年为工程设计阶段,目标是验证稳态的氘氚等离子体自持“燃烧”的科学可行性;聚变反应堆的工程可行性。设计由几百位科学家及工程师花了近10年时间,20亿美元的资金,这的确是人类科学史上的壮举。

建在法国的国际热核聚变反应堆(ITER)正式开展工作的时间原计划为2018年,2013年报导要推迟到2028年。这个项目由欧洲、中国、俄罗斯、美国、日本、韩国和印度等34个国家共同参与。现在遇到了许多问题,包括预算超支及技术上的一些问题。多数科学家相信项目有必要坚持下去,欧盟也在考虑给予一笔27亿欧元的经费,以使项目在2020建成。

我国核聚变发电研究有两个单位:一是四川省西南物理研究所,先后于1974年及1995年建成环流-1号(HL-1),环流2号(HL-2)聚变反应堆开展试验工作。二是合肥中国科学院等离子体研究所。2006年9月28日我国新一代核聚变实验装置(EAST)首次放电获得了电流超过200 kA时间近3 s的高温等离子体放电,被誉为“人造太阳”成功放电。

EAST的目标是通过实验研究,为未来建造稳态、高效、安全的托卡马克类型的聚变反应堆提供主要的工程技术和物理基础。与EAST研究合作的美国通用原子能公司盖瑞·杰克逊博士说,EAST成为世界上第一个建成并真正运行的全超导非圆截面核聚变实验装置,将在未来10年内保持世界先进水平。EAST装置的关键部件—超导磁体和某些重要子系统,如国内最大的2 kW液氦低温制冷系统,总功率达到数千兆瓦的直流整流电源,国内最大的超导磁体测试设备等,均由等离子体研究所的科技人员自主研发、加工、制造、组装、调试,全部达到或超过设计要求。

正因为如此,与国际上同类试验装置相比,EAST是使用资金最少、建设速度最快、投入运行最早、运行后获得首次放电成果的先进的托卡马克装置,为我国核聚变发电研究迈出了第一步。

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收稿:2015-01-21

10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2015.03.037

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