我們的核潛艇往事追憶
劉 群 毛玉姣
在新中國成立初期，為了打破超級大國的核訛詐，黨中央于1958年開始探討研發(fā)核潛艇的事宜。1958年6月29日，毛主席圈閱了聶榮臻元帥上報的一份絕密報告——《關(guān)于開展研制導(dǎo)彈原子潛艇的報告》。1959年10月毛澤東主席發(fā)出“核潛艇，一萬年也要搞出來!”的號召。我國經(jīng)過長期艱苦卓絕的奮斗，1970年7月中，潛艇陸上模式反應(yīng)堆在周恩來總理的關(guān)懷下啟堆了，8月底達(dá)到滿功率運行;同年12月26日首艇下水。經(jīng)過各項試驗，1974年8月1日首艇交付海軍服役，中國成為世界上繼美蘇英法之后第五個擁有核潛艇的國家。我們有幸參加了中國核潛艇(09工程)首艇研制工作，盡了自己的職責(zé)。這一偉大工程無疑影響了我們一輩子，在奮斗中形成的觀念和習(xí)慣必然會帶到以后的工作中。我們回憶往事，思緒萬千，終生難忘。
1963年8月，劉群畢業(yè)于中山大學(xué)核物理專業(yè)，分配到國防科委七院09研究室，參軍入伍。1971年7月調(diào)入七院論證部(海字230部隊)，現(xiàn)稱中國船舶集團(tuán)公司船舶系統(tǒng)工程研究院。在工作中，劉群成長為中共黨員、高級工程師。從世界排名靠前的中國央企——中國五礦集團(tuán)退休，在經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域闖蕩12年。
1960年8月，毛玉姣畢業(yè)于清華大學(xué)核反應(yīng)堆工程專業(yè)，分配到科學(xué)院原子能研究所47-1室工作。毛玉姣于1972年調(diào)入武漢大學(xué)。在工作中，毛玉姣成長為中共黨員、教授。
1963年年底中央軍委決定，七院09研究室與原子能所47-1研究室合并，成立七院第15研究所(總字907部隊)。十五所成立時，3室、4室與所部幾個處和幾個科在北太平莊辦公。1室、2室在47-1辦公室(第4層)辦公。1室有物理組、屏蔽組、熱工組三個專業(yè)組。我們倆都在物理組參加核潛艇首艇的研制工作。為了弘揚核潛艇精神，我們撰寫了這篇文章，共同追憶五十多年前的一段難忘的往事。
1964年劉群
1964年毛玉姣
1965年天安門廣場，部分物理組成員留影，前排左起：陳輔民、焦惠先、王承基;后排左起：劉群、陳曾滌、戴永源、湯勤恒。
一、反應(yīng)堆物理計算 從半經(jīng)驗公式到四群擴(kuò)散方程
1963年至1964年間，在研究室主任韓鐸和昝云龍領(lǐng)導(dǎo)下，由周明生和孟希哲帶領(lǐng)，建立了壓水堆物理計算的半經(jīng)驗公式，用它完成了09-1反應(yīng)堆物理初步設(shè)計，確定了堆芯主要參數(shù)，如核燃料濃縮度、水鈾比、活性區(qū)柵格結(jié)構(gòu)和材料，壽期和鈾總裝量等。此后，室領(lǐng)導(dǎo)指出，這些計算方法是有局限性的，從此開啟了歷時四、五年的設(shè)計計算方法研究。
當(dāng)時國外有些公開發(fā)表的壓水堆設(shè)計資料和基本的核數(shù)據(jù)，但并沒有現(xiàn)成可用的方法。物理組先后有二十多人，分多個課題組鉆研探討。47-1室辦公室距離宿舍大約25分鐘路程，每天早出晚歸兩點一線，都一心扎到工作上，盡快創(chuàng)出新天地，能夠完成自己所承擔(dān)的那份任務(wù)。幾年間，除了有一次去河里游泳外，真不記得有哪個星期天出去玩過。
物理組經(jīng)常有課題報告會或交流會，每個人都把課題研究的成果整理成書面報告。我們現(xiàn)在還珍藏著三十多份打印的課題報告。值得提一提的是，我們與計算數(shù)學(xué)同志合作，結(jié)合09反應(yīng)堆具體活性區(qū)，編寫出了十多套計算機程序，把方法落到了實處，而且他們之間配套構(gòu)成完整的方法。這是我們自己研制的、適用于自己的潛艇核反應(yīng)堆計算的一套方法，該方法達(dá)到了當(dāng)時國際反應(yīng)堆設(shè)計方法的水平，也與當(dāng)時計算機技術(shù)的飛速發(fā)展相適應(yīng)。
二、我們參與的反應(yīng)堆物理設(shè)計的兩個課題組
我們曾參與反應(yīng)堆兩維燃耗計算程序的兩個課題的工作。
1.反應(yīng)堆兩維(r,z)燃耗計算程序，編在武漢X-1機上。周明生、毛玉姣、劉旭東與計算數(shù)學(xué)人員李大圖、衷仁保、包有紅等合作完成。
2.反應(yīng)堆兩維(x,y)燃耗計算程序，編在北京中關(guān)村的109-丙機和東高地的109-丙機。周明生、劉群、周胃清與科學(xué)院計算數(shù)學(xué)所的崔蘊中、曾繼云、邵毓華、張榮肖、唐權(quán)鈞、張季生等合作完成。
這兩個程序的不同，在于表述中子通量分布時，一個在“豎向”直觀清晰，另一個在于“平面方向”直觀清晰。這兩個程序有共同點：
1.需要把“蒙特卡羅熱中子譜”程序的計算結(jié)果，作為本程序的輸入?yún)?shù)，都需要把“B-1近似快中子譜”程序的計算結(jié)果，作為輸入?yún)?shù)。“熱譜”程序是由焦惠先和張立吾等完成的，“快譜”程序是由王英明和李大圖等合作完成的。
而有關(guān)的熱中子譜和快中子譜程序又要求輸入多群中子核截面數(shù)據(jù)，且常常與其他課題組，或其他專業(yè)組如結(jié)構(gòu)組、熱工組互相核準(zhǔn)數(shù)據(jù)。
2.程序都很大，為保證核計算精度，堆芯活性區(qū)內(nèi)網(wǎng)格的密度要足夠大，空間上兩維是相乘的關(guān)系。但是密度越大，對計算機內(nèi)存儲量和運算速度的要求越高。當(dāng)時全國最大的計算機有4臺，我們用了3臺。這個級別的計算機算一個燃耗全壽期方案，要求機器連續(xù)無故障運行8-10小時。在109-丙機上，“蒙特卡羅熱中子譜”程序算一個方案也要3-5小時。這個方法使用統(tǒng)計模擬兩萬五千多個中子在柵格中的行為才能保證計算精度。
3.兩個燃耗計算程序的輸入?yún)?shù)都很多，多達(dá)上千個，每次計算準(zhǔn)備都要仔細(xì)審查。
1967年夏天，北京舉行了有關(guān)核潛艇工程的香山會議，正是這次會議簽了有關(guān)協(xié)議，科學(xué)院計算所派強有力的科技人員與我們合作完成反應(yīng)堆物理的編程和計算任務(wù)。
從這以后我們直接向國防科委袁參謀要大計算機的時間，每個月向七機部一院馮連成申請東高地109-丙上機時間，以及向九院滕洪深申請中關(guān)村109-丙上機時間。他們基本上都能滿足我們的要求，常常給我們晚上的時間，一干就是通宵。雖然辛苦一點，與以前要不到上機時間比起來，大家都無比高興。我們都深深感受到毛主席、周總理、黨中央對核潛艇工程(09工程)的關(guān)懷，國家各個部門都給09工程開綠燈，干活很痛快。
三、從北京和武漢到909基地24號
1969年年中，獲得18號小堆零功率第一批實驗結(jié)果后，開始了計算與實驗的校核。先后在武漢和北京計算了這些零功率試驗，有些計算值偏離了實驗值。這樣現(xiàn)有的十幾組控制棒加上幾十根可燃毒物管控制不住反應(yīng)堆。這可是大事啊!在室領(lǐng)導(dǎo)組織下，同時展開了兩方面的工作。
1.計算方法方面，問題出在哪里?對十多個實驗的理論分析，找出模型的近似處理中幾處可能會產(chǎn)生誤差的地方，用了經(jīng)過實驗驗證的半經(jīng)驗的參數(shù)作修正，效果相當(dāng)好。研究成果編入196反應(yīng)堆物理設(shè)計說明書。
2.反應(yīng)堆的核控制如何解決?經(jīng)過各方同事的討論，曾提出過六種方案，我們也做了一些計算，大多都被否定了。我們計算了“加厚可燃毒物管”方案，硼鋼管厚度從0.0X厘米到0.XX厘米，冷態(tài)中子增值因子逐步降低，在0.XX厘米時就有了足夠的停堆深度，從0.XX到0.XX區(qū)間效果降低，自屏蔽作用明顯。用長途電話報告周明生，幫助領(lǐng)導(dǎo)下決心，采用厚度為0.XX厘米的硼鋼管，即派袁耀初到廠里加工新的硼鋼管。
1969年，十五所從北京整體搬遷到909基地。核反應(yīng)堆的物理設(shè)計離不開實驗，也離不開計算機。18號是物理實驗基地，24號是計算機基地，它們是基地建設(shè)的兩個重要項目。1970年初，配齊了數(shù)學(xué)人員和計算機人員，及時安裝了108-乙機。咱們有了自己的計算機，這大大促進(jìn)了我們的交流。在這臺機器上內(nèi)存容量能完成蒙特卡羅熱譜計算程序，也能完成兩維燃耗計算，雖然用機時間長一點。
為新的機器要重新編寫計算程序，還要重新提出編程序的任務(wù)書。計算程序人員是技術(shù)熟練的老手啦，上得很快，沒多久幾個主要計算機程序就搬到108-乙機上來啦。兩維(r,z)燃耗計算程序轉(zhuǎn)過來了，蒙特卡羅熱譜計算程序，B-1近似快譜計算程序也轉(zhuǎn)過來了。
四、核潛艇模式反應(yīng)堆能夠達(dá)到滿功率嗎?
1970年4月至5月間，新舊硼鋼管都到貨了，立即做了1:1零功率實驗，發(fā)現(xiàn)功率不均勻系數(shù)太大，也即反應(yīng)堆達(dá)不到滿功率。一旦909基地有了計算機，又有了相關(guān)的計算程序，設(shè)計計算就可以立即進(jìn)行。離啟堆時間還有幾個月，為了解決達(dá)到滿功率的問題，物理設(shè)計組、實驗組、計算數(shù)學(xué)組和機器組等各方面技術(shù)人員，夜以繼日，苦干快干，會戰(zhàn)數(shù)月。五十多年過去了，仍然記憶猶新。
開會討論研究，再上機計算，再開會分析結(jié)果，提出計算要求，這個過程幾天又來一次。開會主要在物理人員集中的18號工地辦公室，上機計算在2號點24號機房。
活性區(qū)平面圖掛出來，原來幾十根硼鋼管的位置一目了然。硼鋼管的厚度變了，位置變不變?數(shù)量變不變?先后收集過大家的意見，定性分析，有許多辦法，例如：(1)堆芯中心通量峰大，要減少邊沿的硼鋼管;(2)通量分布平面傾斜，要六面均勻布置硼鋼管，包括調(diào)整測量管的位置;(3)19組控制棒中，每組X根，提起后，局部峰值大了，為減小這種峰值，可將X根中的中心一根控制棒換成硼鋼管，又能保證反應(yīng)性控制效率。
堆芯硼鋼管布置的變化，要保證反應(yīng)性控制安全，又要降低通量峰值，能到什么程度，上機計算拿數(shù)據(jù)。這時運用兩維程序的前一部分功能，靜態(tài)計算，較快就能出結(jié)果。計算了許多方案，比較之后，選擇了XX根新硼鋼管的布置方案。各項物理設(shè)計參數(shù)，研究成果編入了196反應(yīng)堆物理設(shè)計說明書。
在燃料燃燒過程中，整個壽期能否保持滿功率?我們要做全壽期燃耗計算，多方案計算來選擇最佳控制棒提升方式。每計算一個燃耗方案，要在108-乙機上連續(xù)計算15個小時左右。因為事情緊急，機器是自己的，常常是24小時連軸轉(zhuǎn)。困了扒在桌上打個盹，餓了拿出準(zhǔn)備好的饅頭啃啃，到室外舊菜地拔點蔥葉就著吃，也很香。
幾個月先后算了二十多個全壽期燃耗計算，選出了最佳提棒方案，其中兩個是100-EC-1和200-EC-1。運行初期用E圈三組作為調(diào)節(jié)棒，中期切換為C圈三組作為調(diào)節(jié)棒。195反應(yīng)堆物理設(shè)計說明書中列出了10個提棒方式的計算結(jié)果。最后采納的方案，都經(jīng)過各級領(lǐng)導(dǎo)審核。還要說明，我們計算的通量不均勻系數(shù)還要提供給熱工組，由他們分析是否整個壽期都能達(dá)到滿功率。在196反應(yīng)堆上和195反應(yīng)堆上，運行實踐檢驗，證明方案可行。也許還會有許多困難的事情要做，但不會出現(xiàn)顛覆性大事。
五、核潛艇精神永存
歷史是最好的教科書，優(yōu)秀傳統(tǒng)文化是最深厚的文化軟實力。紅色基因、紅色傳統(tǒng)、紅色資源是中國共產(chǎn)黨人創(chuàng)造的寶貴思想和文化財富。我們退休后，多年來參加研制核潛艇工作的老戰(zhàn)友堅持聚會活動，共敘09情，弘揚核潛艇精神。近年來，不少老戰(zhàn)友過世，觸動我們內(nèi)心，需要搶救歷史的記錄，賡續(xù)紅色基因，傳承核潛艇精神。
2007年5月19日，715所戰(zhàn)友相聚北京系統(tǒng)工程部合影，前排左起:林鶴雄、羅見明、黃士龍、仇世民、張延飛、彭士祿、馬淑英、劉芳源、林鈞清;后排左起:劉國成、虞忠祥、陸洪寶、劉群、陳國柱、李家琪、洪蓉、魏書斌。
2007年5月19日，七院和海軍部分戰(zhàn)友相聚北京系統(tǒng)工程部合影，第一排左起：仇世民、黃平濤、尤子平、李元烈、汪祖輝、彭士祿、范豫康、蒲錫文、張家瑞、姜應(yīng)東、歐陽瑞生、王傳恩;第二排左起：胡祖芳、劉春、曹葳、鄭菊芳、胡世聰、時其華、馬淑英、戚春芝、孫長娥、馬春香、岑秀娟、徐琴秀、秦佳敏、秦佳林、洪蓉、魏本菊、羅見明、朱紹文;第三排左起：孫成富、劉玉琴、李廷、馬引田、黃勤石、馬干、程緒安、陸登巧、徐友義、鄧伯裕、張廷飛、劉芳源、趙熙秀、桂根廷;第四排左起：朱麗、陳國柱、林鶴雄、李家琪、魏書斌、黃士龍、林鈞清、黃俊華、虞忠祥、陸洪寶、劉群、劉國成、叢者彥、沈洪源。
2017年物理組老戰(zhàn)友于深圳聚會合影，左起：湯勤恒、陳開惠、王英明、昝云龍、劉群、陳輔民、陳增滌、姚增華。
2018年老一室戰(zhàn)友于青島聚會合影，劉群、姚增華、郭豐守、昝云龍、焦增庚、陳陪翼、湯勤恒、陳開惠、陳輔民、劉靜貞。
2019年物理組戰(zhàn)友于武漢聚會合影，左起：姚增華、陳開惠、郭豐守、陳輔民、毛玉姣、劉群、陳曾滌。
2019年老一室戰(zhàn)友于武漢聚會合影，前排：姚增華、郭天覺、陳輔民、陳開惠、昝云龍、舒長富、董木蘭、郭豐守;后排：劉靜貞、李德春、陳曾滌、沈德貴、陶少平、劉群、韓容、李志芳、李潔、舒丹。
2019年47-1室戰(zhàn)友于武漢聚會合影，前排：曲秀民、董立新、郭豐守、孫先科、王克強、萬安泰、王天錫、耿愛國、霍桂云、毛玉姣、姚增華;后排：施華明、冷承木、張曰智、周匯東、王明棣、陳開惠、劉群、楊長年、陳輔民、郭天覺、陳曾滌、羅鈞德、樊均福。
長期以來，習(xí)近平總書記對核潛艇的發(fā)展和核潛艇部隊的建設(shè)給予了厚愛和期待，多次視察核潛艇部隊和核潛艇建造廠，視察核潛艇海上閱兵儀式，他要求從事核潛艇建設(shè)事業(yè)的單位要接續(xù)搞好新一代核潛艇。習(xí)近平總書記在黨的十九大報告中提出：“要把紅色資源利用好、把紅色傳統(tǒng)發(fā)揚好、把紅色基因傳承好。”
第一代核潛艇的研制是我國最為龐大的系統(tǒng)工程，參加工作的有24個省、市、自治區(qū)，21個工業(yè)部、研究院，2000多個工廠、研究所、院校和海、陸、空部隊。中國核潛艇是高科技產(chǎn)物，從無到有，快速研制成功，靠的是有志氣、有情操、有能力、有智慧的一大群人，他們團(tuán)結(jié)協(xié)作，勇于攀登，不折不撓、艱苦奮戰(zhàn)。
他們有共同的目標(biāo)，“一定要建設(shè)強大的海軍”，“核潛艇一萬年也要搞出來”。
他們團(tuán)結(jié)合作，課題間的合作，專業(yè)組間的合作，各院所的合作，各部委的合作，五湖四海而來，軍民一家親，所以有力量。
他們有強烈的進(jìn)取心，積極向上，不怕難，勤學(xué)習(xí)，理論聯(lián)系實際，設(shè)計與實驗結(jié)合，克服難題，永遠(yuǎn)向前。
他們愛國無私奉獻(xiàn)，不怕艱苦，勇于承擔(dān)責(zé)任，腳踏實地干活。
他們不重名利，謙虛謹(jǐn)慎，誠實做人，忠實于為人民服務(wù)。
在第一代核潛艇研制過程中，整個909基地各專業(yè)組會戰(zhàn)，很多同事參與討論，參與值班，不顧個人得失，團(tuán)結(jié)協(xié)作，共同完成了工程關(guān)鍵時刻出現(xiàn)的任務(wù)，我們不在這兒一一列出名字。在此，毛玉姣和劉群表示，永遠(yuǎn)感謝同事們，永遠(yuǎn)祝福同事們。
(作者單位：劉群，中國五礦集團(tuán)有限公司;毛玉姣，武漢大學(xué)。)