蘇聯(lián)核裂變材料的生產(chǎn)與核計劃的實施（1945—1949）

張文華 張廣翔

摘 要： 核裂變材料主要包括钚-239和鈾-235。生產(chǎn)钚-239主要有鈾-石墨反應(yīng)堆和鈾-重水反應(yīng)堆兩種方式，生產(chǎn)鈾-235主要有氣體擴散法、電磁法和離心法三種方法。1945-1949年間，蘇聯(lián)建成了A鈾-石墨反應(yīng)堆和ОК-180鈾-重水反應(yīng)堆的817綜合廠、813氣體擴散廠和814電磁廠。817綜合廠為1949年試爆的第一顆钚彈提供了钚裝料，813廠和814廠共同為1951年試爆的第一顆鈾彈提供了鈾裝料。蘇聯(lián)核裂變材料實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)離不開國內(nèi)科學家自身的努力，也離不開政府給予的資金、技術(shù)、人才和物資等全方位的支持；在上述因素共同作用下，蘇聯(lián)以最快的速度實現(xiàn)了核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)，打破了美國的核壟斷，具有重要的軍事和戰(zhàn)略意義。關(guān)鍵詞： 核裂變材料；烏拉爾地區(qū)；核工業(yè)；核計劃1945年7月16日，美國試爆了世界上第一顆原子彈并用于戰(zhàn)爭，蘇聯(lián)為了擁有與其爭霸世界的軍事資本，也必須盡快擁有自己的核武器。但對于剛經(jīng)歷戰(zhàn)爭摧殘的蘇聯(lián)來說，核武器的研制是一項十分復雜的任務(wù)，其中難度最大的環(huán)節(jié)便是核裂變材料的生產(chǎn)。美國氫彈之父愛德華·泰勒曾說，“生產(chǎn)核裂變材料是研制原子彈過程中技術(shù)難度最大的環(huán)節(jié)，一旦這個環(huán)節(jié)被攻克，那之后用幾個月的時間就可以制造出原子彈”。①事實亦是如此，1945年8月20日斯大林簽署《國防委員會專門委員會》第9887cc/оп號密令，蘇聯(lián)全面啟動核計劃。1949年4月15日原子彈的設(shè)計單位第十一設(shè)計院完成了第一顆原子彈的結(jié)構(gòu)設(shè)計任務(wù)，但它的試爆卻是在1949年8月9日817綜合廠交付钚材料的三周之后，即8月29日實現(xiàn)的。

核裂變材料有钚-239和鈾-235兩種，由于蘇聯(lián)第一顆原子彈使用的核裂變材料是钚-239，所以國內(nèi)外學界更關(guān)注蘇聯(lián)钚-239的生產(chǎn)，而忽視了鈾-235的生產(chǎn)。事實上，為了盡快打破美國的核壟斷，最大限度地縮短研制原子彈的時間，蘇聯(lián)采取了钚彈和鈾彈兩種方案的原子彈同時研發(fā)的策略，因此，钚-239和鈾-235的研發(fā)和生產(chǎn)工作也是同步進行的。

生產(chǎn)核裂變材料是蘇聯(lián)時期核工業(yè)部門最重要的任務(wù)之一，主要在烏拉爾地區(qū)進行。烏拉爾地區(qū)作為核裂變材料最重要的生產(chǎn)基地，成為俄羅斯史學家研究區(qū)域性核計劃實施情況的重要對象。一是研究其核工業(yè)發(fā)展史，②

將其分為起步、完善和成熟三個歷史階段。二是研究其核工業(yè)發(fā)展政策，將核工業(yè)的發(fā)展視為蘇聯(lián)歷史上的第一個全民計劃，而烏拉爾地區(qū)是動員型經(jīng)濟發(fā)展模式成功的典型。

Алексеев В.В，Литвинов Б.В.Советский атомный проект как феномен мобилизационной экономики.Вестник российской академии наук，1998， Том.68， № 1. 三是研究其核工業(yè)發(fā)展產(chǎn)生的社會生態(tài)影響。

Толстиков В.С.Социально-экологические последствия развития атомной промышленности на Урале： Исторический аспект.Челябинск.， ЧелГУ ， 1999；Толстиков В.С.， Кузнецов В.Н.Ядерное наследие на Урале： исторические оценки и документы.Екб.， Банк культурной информации，2017. 四是研究其核工業(yè)的重要分布地，即核保密城市的政治、經(jīng)濟、文化和社會生活，乃至居民社會心理的變化。

Кузнецов В.Н.Закрытые города Урала： Исторические очерки.Екб.， Полиграфист， 2008； Кузнецов В.Н.История атомного проекта на Урале： очерки и статьи.Екб.，Автограф，2009； Кузнецов В.Н.Атомные ЗАТО Урала： история и современность.Ч.1-2.Екб.，Банк культурной информации，2015、2016；Мельниова Н.В.Менталитет населения закрытых городов Урала （вторая половина 1940-х—1960-гг.）.Екб.，Уро РАH，2001.隨著俄羅斯檔案文獻的陸續(xù)解密，國內(nèi)史學界也開始依據(jù)解密的檔案，梳理蘇聯(lián)核工業(yè)發(fā)展的歷史概況、探究其發(fā)展政策。

張澤宇：《蘇聯(lián)核工業(yè)體系創(chuàng)建述論》，《史學集刊》，2017年第2期；張廣翔、張文華：《蘇聯(lián)趕超型的核工業(yè)發(fā)展政策——以烏拉爾地區(qū)為例》，《俄羅斯研究》，2018年第5期?？傮w來看，國內(nèi)外史學界關(guān)于核問題的研究更多的是基于宏觀視角，本文從核裂變材料的生產(chǎn)這一微觀視角出發(fā)研究蘇聯(lián)核計劃，在學界尚屬首次。筆者根據(jù)俄羅斯最新解密的檔案，

Л.Д.里亞別夫主編《蘇聯(lián)核計劃：文獻資料》共分三卷，第一卷《原子彈》（1938-1945）兩冊，Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы，Т.Ⅰ.1938-1945， Часть 1-2.М.，Наука， Физматлит；М.， Издательство МФТИ ， 1998、2002；第二卷《原子彈》（1945-1954）七冊，Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 1-7.Саров，РФЯЦ-ВНИИЭФ；М.，Наука， Физматлит ，1999、2000、2002、2003、2005、2006、2007；第三卷《氫彈》（1945-1956）三冊，Рябев Л.Д.（общ.ред.）Атомный проект СССР.Документы и материалы.Т.III.Водородная бомба.1945-1956.Книга 1-3）.М.， Наука， Физматлит ，2008、2009、2010.Е.П.韋利霍夫主編的《科學與社會：40-50年代蘇聯(lián)的核計劃史》共三卷均已出版：Велихов Е.П.（глав.ред） Наука и общество ： история советского атомного проекта （40-е -50-е годы）.Т.1-3.М.，ИздАТ， 1997、1999、2003.梳理了蘇聯(lián)為生產(chǎn)核裂變材料所進行的試驗研發(fā)、核工程的建設(shè)，以及具體的工業(yè)生產(chǎn)情況，分析這一過程中遇到的難題及其解決方案，厘清了蘇聯(lián)科學家在核裂變材料工業(yè)生產(chǎn)中的科技貢獻，以及蘇聯(lián)政府給予的行政支持，揭示了核裂變材料實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的重要軍事和戰(zhàn)略意義。一、核裂變材料生產(chǎn)的試驗研發(fā)

利用反應(yīng)堆生產(chǎn)钚-239的方案有：鈾-石墨反應(yīng)堆（簡稱“石墨堆”）、鈾-重水反應(yīng)堆（簡稱“重水堆”）和鈾-普通水反應(yīng)堆。技術(shù)咨詢機構(gòu)科學技術(shù)委員會認為，前兩套方案最有發(fā)展前途。生產(chǎn)鈾-235的方法有：氣體擴散法、電磁法和離心法。蘇聯(lián)科學家比較傾向于離心法，但是從美國獲得的核情報顯示氣體擴散法更為有效。

1.钚-239的試驗研發(fā)

石墨堆和重水堆是當時蘇聯(lián)科學界公認最有工業(yè)發(fā)展前途的方法。相較于石墨堆，重水堆的研發(fā)和投產(chǎn)之路更為曲折。一是因為蘇聯(lián)缺少試驗所必需的重水；二是最初Ю.Б.哈里頓和П.М.澤利多維奇在模擬數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，論證重水堆工作原理的合理性，得出的結(jié)論是不合理，不能發(fā)生鏈式反應(yīng)。后來，依據(jù)英美的核情報，И.В.庫爾恰托夫重新評估了重水堆的發(fā)展前景，認識到了它的可行性。但由于生產(chǎn)重水的技術(shù)難度較大，再加上重水堆的物理裝置更為復雜，所以重水堆的研發(fā)進度遠遠落后于石墨堆。

（1）實驗石墨堆—Ф-1

1944-1945年間第二實驗室成立第一研究實驗室，負責石墨堆的相關(guān)研究工作，主任是И.В.庫爾恰托夫，副主任И.С.帕納修克。此外，鐳研究所（В.Г.赫洛平任所長）協(xié)助研究從輻照鈾中分離钚的工業(yè)技術(shù)，物理化學研究所（А.Н.弗魯姆金任所長）協(xié)助研究钚的物理性質(zhì)。

石墨堆的核燃料是核純度金屬鈾

核純度金屬鈾是鈾-235的濃度為3%左右的低濃縮鈾。，它由埃列克特羅斯塔利市的12廠供應(yīng)，Ф-1裝載了45噸金屬鈾。

Михайлов В.Н.（Гл.ред.） и др.Создание первой советской ядерной бомбы.C.70.工程材料高純度石墨由莫斯科電解廠、523廠提供，截至1947年10月22日，石墨的總產(chǎn)量達1237.5噸，

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 3.М.，Наука， Физматлит， 2002.C.750.基本滿足了建設(shè)需要。1946年7月Ф-1開始建設(shè)，11月15日開始組裝石墨和金屬鈾，12月25日18時，Ф-1達到臨界狀態(tài)，這是蘇聯(lián)乃至整個歐亞大陸第一次實現(xiàn)了鏈式反應(yīng)。

Ф-1對工業(yè)反應(yīng)堆的建設(shè)和運行非常重要。首先，通過它獲得了第一批钚樣品。1947年8月，И.В.庫爾恰托夫及其同事借助Ф-1獲得了重量為6.1微克和17.3微克的钚樣品，

Курчатов Б.Нехожеными путями.Техника — молодежи.1975，№ 12.С.16-18.借助它們科學家得以研究钚的物理和化學性質(zhì)。其次，明確了反應(yīng)堆堆芯和工程材料的尺寸、大小等物理參數(shù)。如，金屬鈾棒的直徑可以是30毫米、35毫米和40毫米不等；石墨砌塊的大小是100×100×600毫米；工藝管道之間的距離不超過200毫米；反應(yīng)堆正方形柵格之間的間距是200毫米。

Михайлов В.Н.（Гл.ред.） и др.Создание первой советской ядерной бомбы.C.70.最后，檢測了金屬鈾及其鋁合金外殼、鋁制管線和其他材料的性能。

（2）實驗重水堆—7號裝置

重水問題最初由П.Л.卡皮察負責，后來由于政治原因，改由М.И.科恩菲爾德負責。1944年，第二實驗室成立第四研究實驗室，專門研究重水問題，仍由М.И.科恩菲爾德領(lǐng)導。此外，第九科學研究所的德國科學家福爾默和多佩里也同步進行相關(guān)研究工作，他們的工作進展緩慢。于是1945年12月1日在莫斯科市切列姆申科區(qū)新建了第三實驗室，學術(shù)負責人是А.И.阿里漢諾夫，助手是B.B.弗拉基米爾斯基。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 2.Саров.， РФЯЦ-ВНИИЭФ， 2000.C.74-75.第三實驗室與第二實驗室是平行的獨立機構(gòu)，它的成立強化了對重水的研究。此外，包括化學工業(yè)人民委員會（部）

根據(jù)1946年3月15日蘇聯(lián)最高蘇維埃第七次大會決議，把人民委員會改為部。據(jù)此決議，化學工業(yè)人民委員會改組為化學工業(yè)部。下屬氮工業(yè)國家研究所在內(nèi)的56家科研機構(gòu)和設(shè)計單位協(xié)助研究。

重水堆的建設(shè)需要核純度重水，而自然界中重水和輕水的比例是1∶6800，因此，分離重水是一項技術(shù)難度非常大的任務(wù)。蘇聯(lián)先后采用了同位素交換法、電解法生產(chǎn)重水。1946-1948年間重水生產(chǎn)廠有奇爾奇克電化綜合廠、莫斯科電解廠，總產(chǎn)量分別為106.46千克、2462.98千克和3942.6千克；

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 5.Саров.， РФЯЦ-ВНИИЭФ；М.，Физматлит， 2005.C.659.后來增加了第聶伯羅捷爾任斯克氮肥廠、戈爾洛夫卡氮肥廠和別列茲尼基氮肥廠，1949年、1950年的總產(chǎn)量分別為10 684.4千克、17 502.5千克。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 5.C.659.

1948年7號裝置開始建設(shè)，1949年4月建成并投入使用。7號裝置裝載的金屬鈾為1.5噸，

Михайлов В.Н.（гл.ред.） и др.Создание первой советской ядерной бомбы.C.303.是Ф-1的1/30。它對工業(yè)反應(yīng)堆的建設(shè)和運行也非常重要。首先，通過假設(shè)工藝管道中裝載的鈾棒直徑為22毫米，在此基礎(chǔ)上經(jīng)過反復試驗測試，最終明確了反應(yīng)堆堆芯的尺寸。其次，明確了反應(yīng)堆裝載的物理參數(shù)，初步確定產(chǎn)生鏈式反應(yīng)需要4噸重水、2.5噸金屬鈾，以及50噸石墨用作中子慢化劑。

Круглов А.К.Как создавалось атомная промышленность в СССР.2-е Изд.М.，ЦНИИ атоминформ， 1995.С.304. 最后，初步計算了工業(yè)反應(yīng)堆的運行功率。在此基礎(chǔ)上，817綜合廠第一座工業(yè)重水堆ОК-180得以完善。

2.鈾-235的試驗研發(fā)

分離鈾同位素的方法有氣體擴散法、離心法和電磁法等，最初蘇聯(lián)科學家更傾向于離心法，認為擴散法不適合重質(zhì)元素。但從美國獲得的相關(guān)核情報促使國防委員會于1943年8月16日制定了研發(fā)氣體擴散裝置的計劃，1944年蘇聯(lián)又從美國物理學家恩斯特·勞倫斯那里獲知關(guān)于電磁法的信息。此后，蘇聯(lián)在分離鈾同位素方面，以氣體擴散技術(shù)為主，電磁法為輔，兩者同時進行。

（1）氣體擴散法

1943年，第二實驗室便開始研究在氣態(tài)下分離同位素的可能性。1944年，第二實驗室成立第二研究實驗室，專門負責研究氣體擴散法，學術(shù)負責人是蘇聯(lián)科學院通訊院士И.К.基科因，氣體擴散裝置的研發(fā)工作由列寧格勒加里寧工學院水力機械系主任И.Н.沃茲涅先斯基負責，計算和理論工作由數(shù)學家С.Л.索波列夫負責，蘇聯(lián)科學院物理化學研究所、無機化學研究所、化學物理研究所、А研究所、Г研究所、В實驗室和Б實驗室等機構(gòu)共同協(xié)作。

氣體擴散法實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)需要解決以下問題：第一，真空技術(shù)。氣體擴散裝置的工作氣體六氟化鈾的化學性質(zhì)活潑，極易腐蝕設(shè)備材料及發(fā)生氟化反應(yīng)生成四氟化鈾粉末，因此，需要真空封閉技術(shù)，保障工作氣體不泄露，這項技術(shù)難題最終被真空技術(shù)研究所攻克。第二，多孔隔板。氣體擴散法主要是利用六氟化鈾的輕質(zhì)分子（鈾-235）和重質(zhì)分子（鈾-238）的運動速度不同進行分離。通過一臺擴散機的多孔隔板，鈾-235的濃度增幅不超過0.2%，隨著濃度的增加，濃度的增速減緩，而核武器對鈾-235的濃度要求是94%，這意味著工作氣體六氟化鈾需數(shù)千次通過多孔隔板。自1946年開始，先后有16家企業(yè)競標多孔隔板，最終是莫斯科硬質(zhì)合金公司和第二實驗室的合作方案中標。第三，電能。氣體擴散裝置對電能的消耗巨大，1千克武器級鈾

武器級鈾：鈾-235的濃度為3%的鈾為低濃縮鈾，是核反應(yīng)堆的燃料；鈾-235的濃度大于80%的鈾為高濃縮鈾，鈾-235的濃度大于90%的稱為武器級高濃縮鈾。所消耗的電能約是60萬千瓦·時，因此需要新建大型發(fā)電站。

氣體擴散法實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)最重要的環(huán)節(jié)是研制出合格的擴散機。它的研發(fā)工作由蘇聯(lián)工業(yè)的龍頭企業(yè)基洛夫廠和高爾基廠負責，為了完成這一任務(wù)，這兩家工廠分別成立了專門設(shè)計院。И.Н.沃茲涅先斯基認為，蘇聯(lián)不應(yīng)像美國那樣研制單級擴散機，而應(yīng)研制多級擴散機，這樣可以減少組合單元。1946年基洛夫廠根據(jù)其方案設(shè)計24級多級擴散機，但慘遭失敗。1947年6月核工業(yè)的管理機構(gòu)第一管理總局就此召開全體會議，И.Н.沃茲涅先斯基受到嚴厲批評。基洛夫廠專門設(shè)計院首席設(shè)計師Э.С.阿爾金被降職，由Н.М.西涅夫接任。同時，政府加強了技術(shù)研發(fā)力度，要求高爾基廠專門設(shè)計院參與研發(fā)。在兩家工廠競爭的情況下，高爾基廠設(shè)計的ОК系列擴散機通過了第二實驗室的檢測，于是擴散機第一階段的研發(fā)任務(wù)交給高爾基廠負責，基洛夫廠協(xié)助零部件的生產(chǎn)與設(shè)計，但基洛夫廠自身并沒有放棄研發(fā)工作。在1946-1952年間這兩家工廠共研發(fā)了40多種擴散機，有17種通過檢測，其中基洛夫廠9種，高爾基廠8種。

Синёв Н.М.Обогащённый уран для атомного оружия и энергетики： К истории создания в СССР промышленной технологии и производства высокообогащённого урана （1945-1952 гг.）.М.，ЦНИИатоминформ，1992.С.79-83；Артёмов Е.Т.， Бедель А.Э.Укрощение урана.Екатеринбург.，изд.ООО СВ-96， 1999.С.38-40.1947年底，它們完成了擴散機的加速生產(chǎn)任務(wù)。1948年初，擴散機被絡(luò)繹不絕地送抵813廠。

（2）電磁法

電磁法最初由И.Ф.約飛負責，后被Л.А.阿爾濟莫維奇取代。1944年，第二實驗室成立第五研究實驗室，專門負責研究電磁法，仍由Л.А.阿爾濟莫維奇領(lǐng)導。蘇聯(lián)科學院烏拉爾分院的電波現(xiàn)象實驗室及位于蘇呼米市的德國科學家協(xié)助研究。

電磁裝置由列寧格勒電力生產(chǎn)廠專門設(shè)計院和中央真空實驗室負責設(shè)計，總設(shè)計師是Д.В.葉菲莫夫，它們設(shè)計的電磁裝置總重量為6000噸，鐳研究所的回旋加速器磁體的重量只有幾噸，第二實驗室的磁體重量為75噸，而814廠的重量是它們的80倍以上，這是當時蘇聯(lián)的技術(shù)條件和資源供應(yīng)能力所造成的。

總之，钚-239和鈾-235的實驗研發(fā)是同步進行的。生產(chǎn)钚-239以石墨堆為主，同時還研究了重水堆；生產(chǎn)鈾-235以氣體擴散法為主，電磁法為輔。第二實驗室是生產(chǎn)核裂變材料的理論研究中心，科學院系統(tǒng)和各部委所屬的其他科研單位輔助核反應(yīng)堆生產(chǎn)工藝、同位素分離法和核裂變材料屬性等問題的技術(shù)攻關(guān)。

二、核裂變材料生產(chǎn)廠的工程建設(shè)

核裂變材料生產(chǎn)廠主要分布在烏拉爾地區(qū)，因為這里具有地緣、自然資源、工業(yè)基礎(chǔ)和技術(shù)人才等方面的優(yōu)勢，蘊藏著發(fā)展核工業(yè)的巨大潛力，從1945年8月20日核計劃全面啟動，到1949年8月29日第一顆原子彈試爆成功，短短四年時間烏拉爾地區(qū)就建成了利用不同方法制備兩種核裂變材料的多家工廠。為了節(jié)約時間，核工程的建設(shè)與核裂變材料的實驗研發(fā)同步進行。

1.钚工廠的建設(shè)

蘇聯(lián)核工業(yè)發(fā)展初期，生產(chǎn)钚的工廠主要是817綜合廠。1945年12月1日，政府正式通過建設(shè)817綜合廠的決議。綜合考慮地形、水源、電力、交通運輸?shù)纫蛩兀?17綜合廠選址在克孜勒塔什湖附近。1946年4月26日正式施工，工程代碼是859工程。它主要由三個工程組成：A工程負責石墨堆、Б工程負責放射化學廠、B工程負責化學冶金廠，工程建設(shè)單位是內(nèi)務(wù)部859建設(shè)管理局，建設(shè)主任是М.М.察列夫斯基，總工程師是B.A.薩普雷金。

A工程的總工程師是斯維爾德洛夫斯克科學研究所所長H.A.多列扎利，石墨堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計單位有第二實驗室、第十一國家專門設(shè)計院、航空工業(yè)設(shè)計院、國防工業(yè)設(shè)計院和鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計院。A工程建設(shè)的步驟包括挖基坑、鋼筋混凝土鋪設(shè)基坑、反應(yīng)堆的設(shè)計和安裝。由于缺少機械，只能靠人工挖掘基坑，技術(shù)文件

技術(shù)文件主要是指核工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙，各種技術(shù)標準和技術(shù)資料等等。也歷經(jīng)兩次變化，基坑深度從8米加到24米再增加到43米，直到1947年5月此項工作才完成?；炷恋匿佋O(shè)、安裝鋼筋加固的工作也一再延誤，直到1947年底反應(yīng)堆的建筑框架才完成。1948年1月開始金屬鈾和主要設(shè)備的安裝，但在安裝過程中，遇到了高技術(shù)安裝人才、含鉛的金屬絲（可防腐蝕）短缺等難題。之后，需要對建筑物進行粉刷、噴漆和鋪地板等室內(nèi)裝修工作，還要種植樹木，使整個反應(yīng)堆隱藏在綠色叢林之中。根據(jù)1946年4月9日部長會議的決議，A工程應(yīng)于1947年7月1日投入使用，

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 2.C.193. 但實際上工程到1948年5月中旬才完成，耗時接近2年，耗資達5.04億盧布。

按照1945年的價格標準，100萬盧布可購買450萬塊磚，或1.3萬立方米的木材，或13萬平方米的土地等。ГФ ПО Маяк.Ф.1.Оп.3.Д.309.Л.9， 17.轉(zhuǎn)引自：Жарков О.Ю.Начальный этап освоения промышленного производства плутония в СССР.Вестник Челябинского государственного университета， 2009.№.37 （175）.История.Вып.36.С.125.最終成型的核反應(yīng)堆高度達20多米，用高純石墨塊砌成，在石墨中穿孔放置工藝管道，共計約有1168個工藝管道，

Cochran Т.В.， Norris R.S.， Russian/Soviet Nuclear Warhead Production.NWD 93-1.N.-Y.， Natural Resources Defense Council， 1993， p.49.轉(zhuǎn)引自：Холловэй Д. Сталин и бомба：Советский Союз и атомная энергия， 1939-1956. Новосибирск.， Сибирский хронограф， 1997.C.249.每個管道都放置鈾棒，其外形像氣缸，內(nèi)壁覆蓋了一層隱形防輻射保護膜。

Б工程的總工程師是Б.В.戈洛莫夫，放射化學廠的結(jié)構(gòu)設(shè)計單位是第十一國家專門設(shè)計院。1946年12月，Б工程的施工技術(shù)文件陸續(xù)完成，它的建設(shè)步驟包括挖基坑、鋪設(shè)混凝土、安裝鋼筋加固、給所有廠房加絕緣層等。它的基坑體積相對A工程小得多，但它位于巖石區(qū)，每天大約需要2噸TNT炸藥輔助挖掘工作。1947年夏基坑挖掘工作完成，比原計劃的3月底延遲了2個多月。下一階段是鋪設(shè)混凝土，共計需要鋪設(shè)4萬立方米，但截至11月15日，只鋪設(shè)了1.9萬立方米，這意味著大部分工作必須在冬天進行，致使混凝土加熱工作的難度加劇，出現(xiàn)額外的工程質(zhì)量問題。之后是為廠房安裝絕緣層，每個廠房的墻面、地板需涂上厚達2厘米的瀝青和乳膠，天花板需涂上至少厚達6厘米的瀝青。為此，Б工程大約先后建了100多個鍋爐熬制瀝青，很多一線工作人員被煮沸的瀝青嚴重燒傷，直到1948年5月底，絕緣工作才完成。此外，還需建設(shè)鋼筋混凝土隧道，用于儲存生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的放化性廢棄物。隧道深達30米，最初長度是150米，到1949年達1000米。根據(jù)1946年4月9日部長會議的決議，Б工程計劃于1947年9月1日投入使用，

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 2.C.193.實際上1948年12月初才竣工。

B工程的總工程師是Ф.М.布廖霍夫斯基，化學冶金廠的結(jié)構(gòu)設(shè)計單位有第九科學研究所、普通化學和有機化學研究所，以及第十二國家專業(yè)設(shè)計院。B工程相對于A、Б工程要簡單得多，它是在海軍炮彈倉庫和軍營基礎(chǔ)上改建的，其廠房與普通的化學實驗室一樣，裝有木制拉動柜和試驗臺，實驗儀器也十分簡單，有鉑金過濾器、玻璃杯和金色漏斗等。但它對室內(nèi)裝修的要求極高，墻壁和天花板必須要像鏡面一樣光滑，即便是細小的空中懸浮物也不能鑲嵌其中。1949年2月20日，B工程竣工。

在石墨堆建設(shè)的同時，第三實驗室重水堆的研究工作也卓有成效。工業(yè)重水堆選址在817綜合廠，重水堆的結(jié)構(gòu)設(shè)計單位是列寧格勒的中央鍋爐研究所與波多利斯克的鍋爐制造廠，但А.И.阿里漢諾夫沒有通過它們的設(shè)計方案，1949年3月26日部長會議委托高爾基廠專門設(shè)計院負責其工程設(shè)計工作。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 4.Саров.， РФЯЦ-ВНИИЭФ；М.，ФИЗМАТЛИТ， 2003.C.281. 1949年8月，反應(yīng)堆的技術(shù)設(shè)計任務(wù)完成，開始土方工程的建設(shè)，之后歷經(jīng)數(shù)次修正，施工建設(shè)工作一直持續(xù)到1950年12月。隨之，А.И.阿里漢諾夫及其助手來到施工現(xiàn)場，參與反應(yīng)堆的安裝、調(diào)試和監(jiān)督工作，1951年11月17日，ОК-180重水堆正式投入使用。

2.鈾工廠的建設(shè)

在核工業(yè)發(fā)展初期，主要有813和814兩座鈾工廠。1945年12月1日，政府通過了建設(shè)813廠的決議。綜合考慮到廠房、電力、水源和交通等因素，813廠選址在新烏拉爾斯克市上涅伊溫斯基鎮(zhèn)，工程代碼為865工程，建設(shè)任務(wù)由內(nèi)務(wù)部865建設(shè)管理局負責，建設(shè)主任先后由И.П.博伊科夫、А.С.波諾馬廖夫擔任，總工程師是Б.М.謝爾久科夫。工程分為五個建設(shè)區(qū)，第一區(qū)負責擴散廠主樓建設(shè)，第二區(qū)負責傳統(tǒng)住房建設(shè)，第三區(qū)負責道路建設(shè)，第四區(qū)負責最后的整修工作，第五區(qū)負責為囚犯建設(shè)四個獨立的營房。

813廠的結(jié)構(gòu)設(shè)計單位是第十一國家專門設(shè)計院，它對廠房的要求比較簡單，與普通的機械廠沒有明顯的技術(shù)差別，只需要建設(shè)一座可以容納數(shù)千臺擴散機的工廠，故1947年初工程的建設(shè)工作就已基本完成，比原計劃1947年9月

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 2.C.83.竣工的期限提前了半年。工廠擴散設(shè)備的安裝則是一項艱巨的任務(wù)，參與安裝工作的單位有國營鋼結(jié)構(gòu)托拉斯、烏拉爾衛(wèi)生技術(shù)設(shè)備和安裝工程托拉斯、烏拉爾電氣安裝托拉斯和隔熱設(shè)備托拉斯等。

814廠的建設(shè)則相對滯后。因為最初并沒有打算建設(shè)電磁廠，直到1946年氣體擴散裝置研發(fā)失敗，它的建設(shè)才提上日程。1947年6月10日專門委員會召開會議，討論了814廠的選址和生產(chǎn)設(shè)備問題，1947年6月19日部長會議決議，在斯維爾德洛夫斯克州伊索夫地區(qū)的原始森林中建設(shè)814廠，工程建設(shè)單位是內(nèi)務(wù)部1418建設(shè)管理局，工程主任是М.А.扎里茨基，結(jié)構(gòu)設(shè)計單位是第十一國家專門設(shè)計院。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 3.C.213-214.

814廠的電磁裝置高21米、重6000噸，為了容納如此龐大的電磁裝置，蘇聯(lián)需要建設(shè)前所未有的超大型真空車間，并提供充足的電力保障。814廠的主體建筑是一座5層高的大樓，由20個專門設(shè)計室組成。室內(nèi)設(shè)計方案復雜，由昂貴的黃銅制成，確保超深真空的絕對壓力保持在10-6mm 水銀柱，建筑物的自重在1000噸以上。由于電磁裝置耗電量極大，814廠附近不能提供足夠的電能供給，部長會議決定在尼日涅—圖林地區(qū)建設(shè)發(fā)電功率為12.9萬千瓦的國營發(fā)電站。814廠的施工技術(shù)難度極高，故未能如期完工。根據(jù)1948年4月6日部長會議的決議，它應(yīng)于1949年7月1日完工并投入使用，

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 2.C.455.而實際上1950年12月才投入使用。

核工廠的建設(shè)動用了巨大的人力、財力和物力資源。就人力而言，動用了囚犯、工兵、特殊移民和雇傭工人等一切可以動用的勞動力資源，截至1949年8月29日，參與核工程建設(shè)的建筑工人共23.425萬人，其中817、813和814廠分別為4.49萬人、2.76萬人和1.94萬人，

這是《蘇聯(lián)核計劃：文獻檔案》中的數(shù)據(jù)，還存在其他數(shù)據(jù)，本文第四部分會詳細說明。Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954 ， Книга 4.C.736-737.共計9.19萬人，約占總?cè)藬?shù)的2/5。就資金而言，1947-1949年核工廠的基建資金共計為57.22億盧布，

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы，Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954.Книга 5.C.673.817、813和814等核裂變材料生產(chǎn)廠到最后完工共耗資20.93億盧布，

Чубукова М.А.Организационно-правовые основы участия НКВД-МВД СССР в разработке и реализации советского атомного проекта （1941-1949 годы）.М.，Московский университет， 2007.C.123.也約占總支出的2/5。就物力而言，更是無法統(tǒng)計，核裂變材料廠所需的一切資源，如包括材料、儀器、車輛、工業(yè)品、日用品等物資和設(shè)備都要無條件優(yōu)先供給和運輸。雖然部分核工程沒有按時完工，但這已是當時的物質(zhì)技術(shù)條件下，最大限度地動員一切資源，用最短的時間完成的。

三、核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)

核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)具有試驗性特征，817綜合廠生產(chǎn)钚的技術(shù)、813廠的氣體擴散裝置、814廠的電磁裝置都是在工業(yè)生產(chǎn)中不斷完善的，這種試驗性注定了在工業(yè)實踐過程中會遇到諸多難題。

1.钚-239工業(yè)生產(chǎn)的形成：石墨堆與重水堆的比較

817綜合廠的學術(shù)負責人是И.В.庫爾恰托夫，前三任廠長是П.Т.貝斯特洛夫、Е.П.斯拉夫斯基和Б.Г.穆茲魯克夫。曾用代碼有車里雅賓斯克-40/65、10號基地、蘇聯(lián)工業(yè)建設(shè)總局南烏拉爾辦事處等，1967年改名為燈塔綜合廠。它建有石墨堆、重水堆、放射化學廠和化學冶金廠，截至1949年8月29日，共有 10 118名工作人員。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 4.C.720.

A石墨堆的主要任務(wù)是通過核反應(yīng)堆輻照金屬鈾，獲得輻照鈾。1948年6月19日，石墨堆投入使用，它是亞歐大陸上第一個核能工業(yè)裝置，從此，蘇聯(lián)開始了钚-239的生產(chǎn)歷史。但由于遇到一些技術(shù)故障，直到1948年底，石墨堆才生產(chǎn)出第一批輻照鈾溶液，1949年3月26日之后開足馬力全面運行。

石墨堆運行中遇到的最為嚴重的問題是鈾棒的鋁外殼遭到強烈腐蝕，隨著其腐蝕的加劇，鈾棒膨脹、鈾表面出現(xiàn)褶皺和凸起，鈾棒被卡在冷卻管道中，導致在1948年底管道出現(xiàn)大規(guī)模泄露，1949年1月20日石墨堆被迫停止運行。為了消除故障，需對鋁外殼進行陽極氧化處理。由于當時蘇聯(lián)沒有備用的鈾塊，如何在替換外殼的同時，還保存有價值的鈾塊和輻照鈾，這是一道難題。當時制定了兩套方案，一是從反應(yīng)堆的底部卸載鈾棒，二是從反應(yīng)堆的頂部用“吸盤”吸出鈾棒。由于第一套方案容易破壞鈾塊，最終采取了第二套方案，共吸出了約3.9萬個鈾塊，耗時34天，

Ларин В.А.Комбинат “Маяк”-полвека проблем.М.，КМК，1996.С.71.經(jīng)過干燥處理后，鈾塊再次裝載到經(jīng)過陽極氧化處理的新鋁合金管道中。這一過程的污染性特別強，存在γ射線的高度輻射，作業(yè)人員大都承受了過度輻射。

Б放射化學廠的主要任務(wù)是利用放射化學法從輻照鈾中分離出钚-239，并清除裂變的衍生物和所有雜質(zhì)。首任廠長是П.И.多切內(nèi)，學術(shù)負責人是蘇聯(lián)科學院通訊院士、鐳研究所副所長Б.А.尼基京，鐳研究所和第九科學研究所協(xié)助濃縮钚溶液放化技術(shù)的研發(fā)工作。該廠包括2號部門（輻照鈾塊的溶解）、3號部門（從分裂物中純化鈾與钚）、6號部門（從鈾基巖中分離钚）、7號部門（富集钚）、8號部門（鑭-氟化法濃縮和純化钚）、12號部門（利用萃取法從鈾殘渣與裂變產(chǎn)物中濃縮和凈化钚）。

1948年12月22日，A反應(yīng)堆生產(chǎn)出的第一批輻照鈾用鋁制外殼包裹送到Б廠進行加工，Б廠利用钚和鑭組成的氟化物，通過化學方法分離高活性裂變物，從而獲得濃縮钚溶液，它是獲得武器級钚

武器級钚：钚-239的純度達到92%～93%稱為武器級钚。的原料。在放射環(huán)境中，管道和壓縮機有多處管道泄露，導致出現(xiàn)钚“消失”的情況（钚沉淀在設(shè)備和運輸管道內(nèi)）。為此，需要大量的技術(shù)人員、工程師、操作人員、電工、焊工和鉗工，定期更換閥門、補焊管道等，在沒有任何保護的情況下，工作人員遭到了嚴重的輻射。雖然代價巨大，但Б廠最終獲得了科學和技術(shù)上的成功。在設(shè)備材料上，抗腐蝕的有機玻璃、聚氯乙烯塑料等人工合成材料替代金、銀等貴金屬。在技術(shù)方法上，最初純化钚的醋酸氟化法被乙醚萃取法所取代。最終于1947底，Б廠獲得第一批微克質(zhì)量的钚濃縮物，1948年獲得毫克質(zhì)量的钚濃縮物，1949年2月26日生產(chǎn)出第一批硝酸钚溶液送到B廠進行深加工。

B化學冶金廠的主要任務(wù)是利用化學冶金法從钚溶液中提純金屬钚，并通過機械鍛造法將其加工成原子彈的部件。首任廠長是А.В.弗洛羅夫，學術(shù)負責人是A.A.博奇瓦爾，參與研發(fā)提純金屬钚的機構(gòu)是第九科學研究所、普通化學和有機化學研究所。該廠由9號化學車間、冶金部門和4號鑄造-機械車間組成。

1949年2月20日，B廠開始運行，2月26日24點開始對從Б 廠獲得的第一批钚溶液進行提純工作。第一步是要分離雜質(zhì)，深度凈化钚，這項工作由9號化學車間完成。它最突出的貢獻是推翻了第九科學研究所提供的精煉技術(shù)——硝酸钚沉淀法，確定了草酸钚的硫化物純化法和重結(jié)晶法，這大大增加了從硝酸钚溶液中提取钚的濃度，消除過氧化物的沉積，將提取率從50%提升到90%。一個半月后B廠獲得了第一批光譜純度的二氧化钚，約10克。

Шубарина Л.В.Становление и развитие оборонно-промышленного комплекса на Урале：1945-1965 гг.Челябинск.，Челябинскийгосударственный университет ， 2011.C.169.它被送到冶金部門進行氯化，1949年4月19日，獲得第一批氯化物，重8.7克。

Сохина Л.П.Страницы истории химико-металлургического завода 20 по Маяк .Озёрск.，Изд.Озёрск，1998.С.15.同日，它被送到?jīng)_壓部門，制成蘇聯(lián)的第一塊钚錠。但此時钚的萃取率相對較低，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，爐渣中殘留大量的钚，特別是襯里。

在工程材料中，襯里是指在管道或容器內(nèi)表面復合的一層耐蝕材料。 襯里的材質(zhì)用氧化鎂替換氧化鈣之后，萃取率提高到97%。最后一個環(huán)節(jié)是在4號車間完成的，車間主任是A.A.博奇瓦爾和A.C.扎伊莫夫斯基，它由鑄造部門、模壓部門、金相實驗室和切割加工部門組成。1949年4月，钚錠從9號車間送往4號車間。4號車間的工作人員首先借助牙鉆或手術(shù)刀剔除钚錠中的夾渣。之后，開始用鎵鑄造钚合金錠，并用專門的工具研磨光滑。為了便于驗收，在最終產(chǎn)品的表面涂上一層鎳，并進行氧化處理。

在這一過程中，從美國獲得的關(guān)于“小胖子”原子彈

“小胖子”原子彈是1945年8月9日美國在日本長崎投放的原子彈，它是內(nèi)爆式钚彈。 結(jié)構(gòu)的核情報幫助817綜合廠明確了钚部件的體積和重量，以及可容許的雜質(zhì)范圍。1949年8月5日，817綜合廠生產(chǎn)出了足夠量的钚材料，并加工成零部件，于8月9日通過原子彈的總設(shè)計師Ю.Б.哈里頓院士、軍事代表В.Г.庫茲涅佐夫的驗收，三周之后，即1949年8月29日蘇聯(lián)成功試爆了第一顆原子彈。

由于技術(shù)水平有限，蘇聯(lián)核原料的有效利用系數(shù)極低，钚-239的造價極高，1950年為1515.2萬盧布/千克；

817綜合廠在1949年生產(chǎn)钚-239的造價更高，因為1949年Б廠和В廠的有效利用系數(shù)分別為89%、84.8%，1950年分別為94.4%、92.9%。Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 5.C.712.生產(chǎn)效率也極低，產(chǎn)量不超過100克/天，每年的產(chǎn)量僅夠制造兩三顆钚彈，為了批量生產(chǎn)核彈頭，817綜合廠必須不斷改進生產(chǎn)技術(shù)、擴大生產(chǎn)規(guī)模。

重水堆生產(chǎn)钚的工藝流程與石墨堆類似，可以與其共用放射化學廠和化學冶金廠。ОК-180工業(yè)重水堆于1951年11月17日運行，不久之后，它的運行就遇到了緊急情況，11月份克孜勒塔什湖的水溫下降至0-3℃。熱交換器的溫度低于3.8℃，重水就會結(jié)冰，反應(yīng)堆中的重水循環(huán)停止，然而由于鈾塊剩余能量的釋放，部分重水又開始沸騰，導致重水堆被迫停止運行。為了避免此類事故，餾出物的溫度絕不能低于8℃。ОК-180重水堆遇到的最嚴重的問題是反應(yīng)堆排放裝置（由高爾基廠專門設(shè)計院設(shè)計）故障，當鈾塊從工藝管道卸載時，钚被卡在鍋爐的排放裝置內(nèi)，以致剩余熱量較大的塊體積聚，不僅導致塊體本身過熱乃至熔化，還導致水力傳導元件的燒毀，以及整個反應(yīng)堆排放系統(tǒng)的失效。為了消除該故障，反應(yīng)堆長期關(guān)閉，最終于1966年被拆除。之后，又新建了一座與之運行原理截然不同的重水堆ОК-190М。

總之，在钚材料生產(chǎn)的初期階段，石墨堆、重水堆同步運行。相較于石墨堆，重水堆的優(yōu)勢是所需核原料少、產(chǎn)量高、有效利用率高，ОК-180重水堆裝載的鈾量是A石墨堆的1/10，對缺乏鈾的蘇聯(lián)來說，這是非常適用的。但重水堆在發(fā)展初期就遇到了一系列技術(shù)難題，以致于其投入運行的時間比石墨堆晚了3年，最終是石墨堆為蘇聯(lián)的第一顆原子彈提供了钚材料。

2.鈾-235工業(yè)生產(chǎn)的形成：氣體擴散法和電磁法的結(jié)合

813廠的首任廠長是А.И.丘林、學術(shù)負責人是И.К.基科因，曾用代碼有5號基地、蘇聯(lián)城市建設(shè)總局烏拉爾地區(qū)技術(shù)裝備基地、上涅伊溫斯基國有機械制造廠，1954年改名為烏拉爾電化綜合廠。截至1949年8月29日，共有6335名工作人員。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 4.C.720.

在主要設(shè)備尚未完成測試的情況下，813廠就已經(jīng)著手設(shè)備的安裝工作。813廠安裝的擴散機主要有三種類型：ОК-7（小型）、ОК-8（中型）和ОК-9（大型），安裝順序先是小型擴散機，后是中型和大型擴散機。第一批ОК-7于1948年初運達，5月完成安裝并投入使用，但不久之后便大量停機，原因是水壓系統(tǒng)出現(xiàn)空氣泄露的情況。在機器運行過程中，發(fā)動機的轉(zhuǎn)子與定子分離，陶瓷套爆裂，進而導致泄漏。這需要更換新轉(zhuǎn)子，消除氟化鈾與變壓器鐵芯之間的相互作用。但更換后，ОК-7、ОК-8級聯(lián)仍舊無法正常工作，原因是壓縮機電氣驅(qū)動裝置的滾珠軸承滯塞或軸承高度磨損導致機械停止運行。解決這一問題，需要更換5500臺機器的軸承并調(diào)整裝配，以消除軸承故障。

更嚴重的問題是在級聯(lián)中工作氣體六氟化鈾無法實現(xiàn)高度分解，導致高濃度六氟化鈾的液流實際上沒有達到終端級，大部分六氟化鈾轉(zhuǎn)化為四氟化鈾粉末沉淀在機器的內(nèi)壁上，經(jīng)過整個級聯(lián)之后釋放出的是四氟化鈾，這意味著一切都回到了原點。為此，И.К.基科因向政府請求派德國科學家來813廠考察?？疾旌螅聡茖W家認為，813廠的技術(shù)還很落后，距離真正掌握氣體擴散技術(shù)還很遙遠。之后，貝利亞也來到現(xiàn)場，聽取了И.К.基科因等人的匯報之后，他說道：“我知道你們已經(jīng)做了很多工作。在戰(zhàn)后國家經(jīng)濟十分困難的情況下，政府給了你們所要求的一切。我現(xiàn)在有權(quán)要求你們完成任務(wù)。我給你們?nèi)齻€月的時間，如果不能完成，那么后果自負?！?/p>

Петросьянц A.M.Как это было.Атом-пресса.1995， май.Вып.17.

貝利亞命令蘇聯(lián)科學家А.Н.弗魯姆金、А.П.維諾格拉多夫、В.А.卡爾扎溫，以及德國科學家П.А.蒂森等人協(xié)助查找氣態(tài)六氟化鈾轉(zhuǎn)化為四氟化鈾粉末的原因。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，主要是OK-7和OK-8發(fā)動機的定子和轉(zhuǎn)子的表面化學性質(zhì)極不穩(wěn)定。在工作狀態(tài)下，發(fā)動機溫度上升，腐蝕加劇。于是專門委員會決定將其替換成最新研發(fā)的機器OK-6，它有可熔酚醛樹脂做成的陶塊隔墻，表面涂上干燥油，發(fā)動機的定子與轉(zhuǎn)子分開。此外，П.А.蒂森和В.А.卡爾扎溫建議對所有級聯(lián)機器管道的內(nèi)壁表面用加熱的空氣氟化混合物進行鈍化處理。

1949年11月，813廠交付了第一批產(chǎn)品，鈾-235濃度為75%的鈾。但OK-7和OK-8的更換，以及機器內(nèi)壁和多孔過濾器的鈍化處理直到1950年才完成，此后蘇聯(lián)科學家才真正掌握了氣體擴散技術(shù)。全面運行后，813廠共安裝了1.056萬臺氣體擴散機。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 5.C.649. 但由于六氟化鈾的損失比預計的高5～6倍，其獲得的鈾-235濃度僅為75%，而鈾彈所需的濃度為94%，因此，813廠并沒有徹底完成武器級鈾的生產(chǎn)任務(wù)，這個任務(wù)交由814廠繼續(xù)進行，直到1954年，813廠新建的分廠Д-4投入使用后，它才可以獨立生產(chǎn)出鈾-235的濃度為94%的武器級鈾。

814廠是利用電磁法分離同位素鈾的工廠，首任廠長是Д.Е.瓦西里耶夫，學術(shù)負責人是Л.А.阿爾濟莫維奇，曾用代碼斯維爾德洛夫斯克-45。截至1949年8月29日，共有1266名工作人員。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 4.C.720.

自1950年春開始，814廠進行安裝、調(diào)試和試運行工作，1950年第四季度投入使用，813廠將鈾-235的濃度為75%的鈾送到這里繼續(xù)加工，最初，其計劃產(chǎn)量為4-5微克/小時；進入工業(yè)生產(chǎn)之后，為150克/天。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 1.Саров.， РФЯЦ-ВНИИЭФ， 1999.C.92.1950年12月，814廠生產(chǎn)出第一批鈾-235的濃度為94%的武器級鈾，1951年它為第一顆鈾彈提供了鈾裝料。盡管電磁裝置存在一些缺點，妨礙了電磁法在工業(yè)中的推廣，但正是電磁法在蘇聯(lián)獲得第一顆鈾彈所需的武器級鈾中發(fā)揮了關(guān)鍵性作用。這一時期，武器級鈾的造價很高，1950年為1233.5萬盧布/千克。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 5.C.712.

總之，813廠和814廠合作為第一顆鈾彈提供了鈾裝料。與氣體擴散法相比，電磁法的主要優(yōu)點是：在相同周期內(nèi)分離系數(shù)更高；有通用性，可以在同一設(shè)備上分離各種穩(wěn)定和放射性元素的同位素。缺點是：生產(chǎn)效率低，如果出現(xiàn)重大損失鈾不可回收，能源消耗大，運營成本高。因此，利用電磁法生產(chǎn)的武器級鈾十分有限，只能滿足蘇聯(lián)第一顆鈾彈的需要。第一顆鈾彈試爆之后，814廠由于生產(chǎn)成本高昂而被改組成418廠，生產(chǎn)核聚變材料鋰-6和批量生產(chǎn)核武器零部件，813廠則繼續(xù)武器級鈾的生產(chǎn)。

四、認識與評價

經(jīng)歷戰(zhàn)爭創(chuàng)傷的蘇聯(lián)僅用了四年多的時間便實現(xiàn)了耗資巨大、技術(shù)難度極高、人員投入極多的核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)，不可避免地會導致外界對其產(chǎn)生誤解，因此，客觀地認識以下問題十分必要：

第一，蘇聯(lián)科學家的科技貢獻。1949年8月29日蘇聯(lián)原子彈橫空出世，引起人們的紛紛猜測。特別是眾人悉知，蘇聯(lián)從英美獲得的核情報數(shù)量達1萬余份，其中有大量關(guān)于工業(yè)核反應(yīng)堆，以及擴散機結(jié)構(gòu)等方面的資料，一時之間情報論甚囂塵上。

劉玉寶：《蘇聯(lián)第一顆原子彈成功研制的決定性因素分析——基于蘇聯(lián)核計劃解密檔案文獻資料的研究》，《史學集刊》，2018年第6期，第40頁。令人不禁疑問，蘇聯(lián)科學家在核裂變材料工業(yè)生產(chǎn)中的貢獻是什么？關(guān)于核情報在核計劃中的作用張廣翔和劉玉寶在《國外核情報與蘇聯(lián)原子彈的研制》

劉玉寶、張廣翔：《國外核情報與蘇聯(lián)原子彈的研制——基于俄羅斯解密檔案文獻的研究》，《歷史研究》，2015年第1期。 一文中已經(jīng)詳細闡釋，本文不再贅述，在此我們重點厘清蘇聯(lián)科學家的貢獻。

在核工程的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面。美國漢德福钚綜合廠的石墨堆鈾棒采用水平放置方案，但H.A.多列扎利為A石墨堆創(chuàng)造性地改用垂直放置方案，垂直方案避免了美國水平方案遇到的諸如水平工藝管道結(jié)構(gòu)構(gòu)件容易變形等問題，大大增加了反應(yīng)堆的效能，直到現(xiàn)在仍被世界上許多國家沿用。

在離心法分離同位素鈾方面。蘇聯(lián)科學家早在1942年就開始研究離心法，但后來由于掌握了美國成功實施擴散方法的情報，貝利亞下令暫停離心法，優(yōu)先發(fā)展氣體擴散法。1951年第一顆鈾彈試爆之后，蘇聯(lián)恢復離心法的研究。1957年烏拉爾電化綜合廠（過去的813廠）生產(chǎn)出世界上第一批用離心法獲得的高濃縮鈾，20世紀60年代蘇聯(lián)確立了離心法在同位素分離中的主導地位，迄今為止，繼承了蘇聯(lián)主要核遺產(chǎn)的俄羅斯聯(lián)邦國家仍因掌握離心技術(shù)優(yōu)勢在同位素分離領(lǐng)域獨占鰲頭，目前其低濃縮鈾的出口占世界同類產(chǎn)品的80%以上。

Краткие итоги деятельности 2017 （Уральский электрохимический комбинат ）.С.4-5.http：//www.ueip.ru/Pages/default.aspx

在核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)方面。蘇聯(lián)科學家解決了我們在上文中提到的諸多技術(shù)難題，真正在工業(yè)規(guī)模上掌握了生產(chǎn)核裂變材料的技術(shù)，并且在工業(yè)生產(chǎn)中不斷降低造價、提高生產(chǎn)效率，以滿足核彈頭批量生產(chǎn)的需要。

在核裝料的結(jié)構(gòu)設(shè)計方面。蘇聯(lián)在第一顆原子彈РДС-1的核裝料結(jié)構(gòu)設(shè)計方面進行了以下改進：在钚球和帶有中子反射器的推進器之間引入了氣腔結(jié)構(gòu)；為球形核裝料設(shè)計內(nèi)腔，以便更有效地實現(xiàn)“內(nèi)部坍塌”。因此，РДС-1與美國的“小胖子”原子彈相比，減少了核裂變材料的消耗，同時還減輕了重量、減小了體積。

第二，關(guān)于政府提供的行政支持和獲得的回報。蘇聯(lián)在短期內(nèi)完成核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)，這離不開政府強有力的行政支持。首先是資金支持。核裂變材料生產(chǎn)過程中所需的財政撥款可以不做預算，根據(jù)實際消費開支，甚至無須在財政部門登記留底。據(jù)統(tǒng)計，1947-1949年間關(guān)于817、813和814等核裂變材料生產(chǎn)廠工程基建投資達20.93億盧布；813廠的設(shè)備價值7.3億盧布，814廠的電磁設(shè)備以及為滿足其運行所擴建的發(fā)電廠總耗資達10億盧布。

20.93億盧布和7.3億盧布上文已經(jīng)標注，10億盧布參見Алексеев В.В.， Литвинов Б.В.Советский атомный проект как феномен мобилизационной экономики.Вестн.Рос.акад.наук.，1998.Т.68.№1.С.6. 根據(jù)1996年估算的數(shù)據(jù)，1945-1949年間蘇聯(lián)核計劃的花費達85億盧布，這一時期核計劃的支出占國民總收入的比重逐年增加，分別是0.9%、2.0%、3.0%、3.6%、4.1%。

Цит.по Бюлл.Центра общ.Информ.По атомной энергии ，1996.No.1.С.34.轉(zhuǎn)引自：Котельников Р.Б.， Тумбаков В.А.Атомный проект СССР-дерево целей， ресурсы， усилия， результаты （1945-1950 гг.） // Наука и общество： история советского атомного проекта （1940-1950 гг.）.Т.2.М.， ИздАТ， 1999.С.328.據(jù)歷史學家Н.С.西蒙諾夫1999年考證的數(shù)據(jù)，僅1947-1949年間蘇聯(lián)核計劃的開支就達145億盧布。

Симонов Н.С.Военно-промышленный комплекс СССР в 1920-1950-е годы темпы экономического роста структура организауия производства и управление.М.， РОССПЭН， 1996.С.242.但以俄羅斯科學院歷史研究所的И.В.貝斯特洛娃為代表的部分學者認為，這些數(shù)據(jù)的準確性有待考證，實際花費應(yīng)該更高。

其次是人力支持。根據(jù)《蘇聯(lián)核計劃：文獻資料》公布的數(shù)據(jù)，截至1949年8月29日，參與烏拉爾地區(qū)核工程建設(shè)的建筑工人有91 900人，參與其工廠運行的工人數(shù)量達17 719人。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР： Документы и материалы， Т.Ⅱ.Атомная бомба， 1945-1954， Книга 4.C.737-738.但В.Н.諾沃肖洛夫認為，實際參與的人數(shù)更多，因為在核計劃初期缺乏對核工業(yè)發(fā)展的長遠計劃，所以參與該地區(qū)核工程建設(shè)的工人數(shù)量波動很大，在1947-1949年間人數(shù)最多可達25萬人。

Подсчитано по годовым балансовым отчетам Управлений строительств уральских строек ПГУ за 1947-1949 гг.轉(zhuǎn)引自：Новоселов В.Н.Создание атомной промышленности на Урале.Челябинск.，Урал.Акад.，1999.C.196.此外，還有數(shù)十萬人從事核原料的勘探、運輸和存儲等方面的工作。

最后是政策支持。為了讓核工廠的工作人員心無旁騖地工作，政府竭盡全力為他們創(chuàng)造良好的工作和生活條件。一是住房保障。在全蘇住房緊張的情況下，基本上保障所有工作人員擁有自己的住房。二是高工資。核工廠中級工程師的工資是1300盧布，高級工程師是其2～3倍以上，

Жучихин В.И.Первая атомная：Записки инженера-исследователя.М.， ИздАТ， 1993.С.22.而當時全蘇工人的平均工資是700盧布。

Лельчука В.С.，Пивовар Е.И.（Под ред.） СССР и холодная война.М.， Мосгорархив，1995.С.152.三是物質(zhì)獎勵。按時完成或超額完成“特殊工作”可獲得額外的物質(zhì)獎勵，如額外的工資補貼、糧票。核科技發(fā)明可以獲得10～100萬盧布不等的獎金，社會主義勞動英雄稱號的獲得者、斯大林獎?wù)碌墨@得者可以獲得小轎車、私人別墅等獎勵，享有公費旅游（國內(nèi)外）、子女在全蘇范圍內(nèi)任擇學校、在某些領(lǐng)域的工作是雙倍工資等優(yōu)惠政策。

Рябев Л.Д.（общ.ред.） Атомный проект СССР：Документы и материалы， Т.Ⅱ， Атомная бомба， 1945-1954， Книга 1.C.92.

在付出巨大代價的同時，蘇聯(lián)達到了預期目標，僅用了四年多的時間就實現(xiàn)了核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)，打破了美國的核壟斷。50年代中期到60年代中期蘇聯(lián)的核潛力發(fā)展迅猛，70年代下半期蘇聯(lián)實現(xiàn)了在核彈頭的數(shù)量上趕超美國的軍事和戰(zhàn)略目標（見表1）。

第三，關(guān)于核裂變材料實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的軍事和戰(zhàn)略意義。蘇聯(lián)核裂變材料的生產(chǎn)是在冷戰(zhàn)背景下進行的，冷戰(zhàn)的激烈化迫使蘇聯(lián)不計成本和代價，以求盡快實現(xiàn)其工業(yè)生產(chǎn)，而這又進一步加劇了冷戰(zhàn)。核競賽成為美蘇兩國在冷戰(zhàn)狀態(tài)下展開斗爭的重要手段，以核武器為核心的軍備競賽成為冷戰(zhàn)的主要形式之一。因此，蘇聯(lián)以最快的方式實現(xiàn)核裂變材料的工業(yè)生產(chǎn)，具有重要的軍事和戰(zhàn)略意義。它打亂了美國的戰(zhàn)略部署，引起美國社會的恐慌。因為，基于對戰(zhàn)后蘇聯(lián)科技水平和經(jīng)濟實力的分析，1948年美國的核工程師D.F.霍頓和美國的俄國通E.雷蒙德指出，蘇聯(lián)最早在1954年才能獲得研制原子彈所需要的足夠量的钚-239，在此之前它絕不可能制造出原子彈。

Хогертон Д.Ф.， Рэймонд Э.Когда Россия будет иметь атомную бомбу？ М.，Гос.издательство Иностранной литературы， 1948.С.38-39. 蘇聯(lián)的進展比美國的預期快了4年多，為了應(yīng)對蘇聯(lián)的新變化，杜魯門總統(tǒng)于1949年10月批準了擴大原子彈的生產(chǎn)計劃，并做出了關(guān)于緊急研制氫彈的決定，美蘇軍備競賽升級。

責任編輯：宋 鷗

Abstract： Nuclear fission materials mainly include plutonium -239 and uranium-235. There are two main ways to produce plutonium-239： uranium-graphite reactor and uranium-heavy water reactor. As for uranium-235， there are three main methods to produce it： gaseous diffusion method， electromagnetic method and centrifugal method. From 1945 to 1949， the Soviet Union built the 817 Integrated Plant which contained the A Uranium-Graphite Reactor and the ОК-180 Uranium-Heavy Water Reactor， the 813 Gas Diffusion Plant and the 814 Electromagnetic Plant. The 817 Integrated Plant provided the plutonium loading for the first plutonium bomb that was tested in 1949， and the 813 and 814 Plants jointly supplied uranium loading for the first uranium bomb that was tested in 1951.The industrial production of Soviet nuclear fission materials resulted from the efforts of domestic scientists themselves， and also from the full support of the funds， technology， talents and materials given by the government. Under the combined effect of the above factors， the Soviet Union achieved the industrial production of nuclear fissile materials at the fastest speed， breaking the nuclear monopoly of the U.S.， and was of great military and strategic significance.

Key words： nuclear fission materials； Ural region； nuclear industry； nuclear program