兰州铀浓缩厂分离出的铀-235,要变成白色晶体,装进暖瓶大小的钢瓶,再运到位于玉门的酒泉原子能联合企业。原子弹裂变材料的生产,从开采矿山开始,到这儿是最后一道工序。具体点说,要在这里进行精炼,去掉杂质,然后铸成一定规格的金属铀。
外面寒风呼啸,零下二三十度,铸造车间内却是热浪扑面。在一台奇形怪状的真空感应电炉前,总工程师姜圣阶反复对几十位技术人员和老工人进行讲解、培训。厂长周秩也像一位普通技术人员那样,认真听。人们都明白了,铀-235是一种可裂变的危险材料,如果发生链式反应事故,后果不堪设想,所以必须加倍小心。另外,铀金属活性很大,必须保持在真空状态下,否则就会氧化燃烧。因此,所有工作都要在这台真空感应电炉里面进行。
这种真空感应电炉,全国只进口了一台,非常宝贵,是车间主任祝麟芳费尽周折从北京的导弹研究院借来的,所以厂里要求,既确保铸造出合格的裂变材料,又要保护好这台宝贵的真空感应电炉。
事实上,从1959年开始,酒泉原子能联合企业就组织技术人员,同核武器研究院的学者一起,对金属铀进行了三年研究,基本掌握了它的特性。姜圣阶来了以后,进一步抓了这方面的工作。根据设计,铀金属铸件对几十个元素的纯度要求很高,如果杂质稍多一点,就会影响铸件密度,而铸件密度和最后的临界质量有直接关系,所以,得想办法加以精炼。
1963年底以前,还没有拿到真正的铀-235,他们先用代用料,进行模拟铸造。反复模拟,可以说一切环节都考虑到了。到1964年1月份,铀浓缩厂已经生产出浓度达90%的铀-235,天天可以出产品,在酒泉原子能联合企业,金属加工原子弹裂变部件也做好了准备,一切准备工作都就绪了,缺的就是把铀-235铸造成金属铀,最后完成原子弹的总装。
到这个时候,上上下下都盯着酒泉原子能联合企业。
他们先用替代品进行过多次铸造,都是成功的。但正式用高浓度的铀-235精炼时,却发生了一个重大问题。
正式精炼那天,周秩、姜圣阶、祝麟芳等领导和专家都来了,他们身穿防护服,站在一条隔离带前,瞪大眼睛,望着几名技术人员在炉前操作……
终于,真空感应电炉的门打开了,一只半球状的白色金属铸件展现在众人面前。技术人员用仪器进行检测,做底片探伤。在一阵刺耳的声音中,众人紧张地期待着……
就在这时,发现了问题:铸件上有一个小小的气泡。得到报告,姜圣阶与周秩等人都是一愣。他们通过仪器看到,铸件上的气泡约有黄豆大小。
姜圣阶分析说,核材料在浇铸时出现气泡,说明它可能密度不够,质地疏松。周秩让姜圣阶赶快拿个主意。姜圣阶想了想,说:“国际上没有一点核材料冶炼方面的报道资料。我们没有别的办法,只有反复进行浇铸实验,一直到消除这个气泡。重新回炉吧!”
然而,数次回炉实验,还是无法消除气泡。铀部件上有气泡,是原子弹最忌讳的问题之一,因为它上面有气泡,就有可能影响到聚焦,从而发生不可预知的后果!
到这时,可以说是万事俱备,只欠铸件上消除气泡这样一个最后的技术难关了。但是,十几天过去,每天一炉,每一次都有大小不同的气泡,原因始终查不出来。气泡像个幽灵一样,困扰着人们。姜圣阶急得吃不下,睡不着,眼睛都熬红了。后来变为一天两炉甚至三炉,气泡还是无法消除,工人们三班倒,车间主任祝麟芳却是连轴转,直到有一天因疲劳过度晕倒在车间,人们把他抬到医院,他输了几次液,刚清醒过来,就又趁着医生护士不注意,偷偷溜出医院,搭一辆便车回到几十公里外的车间。
20多天过去了,气泡成了眼前最大的拦路虎。有人怀疑铀-235质量有问题,有人怀疑铸模有问题。
事情报到二机部,刘杰把副部长钱三强、袁成隆叫来一块商量办法。钱三强说,兰州生产的铀-235,只够两颗原子弹用的,几万人忙碌了几年,就拿出这么点东西,怀疑也没用了,难道要他们重新生产铀-235?不可能!只能在铸造工艺上想办法。
商量的结果是,部里派袁成隆和部总工程师张沛霖火速赶往玉门,和姜圣阶他们一起攻关。
总工程师张沛霖原来曾设想1964年春节前攻下“气泡”关,离开北京时,他与在沈阳工作的妻子相约,春节在北京团聚。春节到了,妻子来到北京,可张沛霖还在玉门厂里组织攻关,春节肯定回不去了。而这时他们夫妻已经大半年没见面了,刘杰出于关心,决定派人把他妻子送到厂里来,他考虑到工作紧张以及保密等原因,当即表示不能这样做,他给妻子挂电话,想说明一下情况,妻子没等他说完,就说:“你根本用不着打这个电话,我知道你忙,我早考虑好了,在姐姐家住几天,过完节就回沈阳。”
张沛霖和厂里的同志在冶炼炉前度过了除夕之夜。
大家集思广益,形成了七个方案,不断改进,经过一百多次持续不断的实验,终于在1964年3月底,消除了气泡。消息报到二机部,人们心中的这块大石头总算落了地,人人高兴万分。