1955年4月27日，中蘇簽訂《關于為國民經濟發(fā)展需要利用原子能的協(xié)定》。根據(jù)協(xié)議，蘇聯(lián)將向我國提供一座重水型實驗性反應堆和一臺回旋加速器，并接受我國工程技術和科研人員赴蘇進行培訓和實習。1956年5月26日，“一堆一器”開工興建，并先后于1958年6月建成。同年9月27日，“一堆一器”移交使用揭幕典禮在原子能院隆重舉行，開啟了我國原子能事業(yè)的新紀元，我國原子能科學技術從此步入迅速發(fā)展的軌道，原子能院也開始進入一個新的發(fā)展時期。

“一堆一器”開啟中國原子能時代

1958年，喜訊接連傳來：6月10日，我國第一臺回旋加速器首次得到質子束并且達到內靶上；6月13日，我國第一座重水反應堆（101堆）首次達臨界。6月14日，二機部黨組向聶榮臻副總理、周恩來總理并報毛主席、黨中央，發(fā)出《關于原子能研究中心幾件喜訊的報告》。同年10月，毛澤東等中央領導人參觀中國科學院舉辦的自然科學躍進成果展覽時，在重水反應堆模型前詳細詢問了基地的建設情況。周恩來、朱德、鄧小平、董必武、彭德懷等等中央領導和各民主黨派負責人，以及人民解放軍高級將領、國家機關各部委、各省市黨政負責人相繼前來視察，對建成這座原子能科研基地表示了巨大關懷和殷切希望。一時間，這個地處北京西南郊的偏僻山村沸騰起來了。

1958年9月27日，一個值得紀念的日子?！耙欢岩黄鳌币平皇褂媒夷坏涠Y在原子能院隆重舉行。陳毅副總理剪彩，聶榮臻副總理簽字驗收，中科院院長郭沫若講話，副院長張勁夫主持典禮。蘇方派了以葉夫列莫夫為團長的代表團參加典禮并講話。

聶榮臻在典禮儀式上說：“原子反應堆和回旋加速器的建成，將促進我國原子能科學技術迅速發(fā)展。原子武器并不是帝國主義所能壟斷得了的?！彼€強調：“我國發(fā)展原子能科學技術是用來造福人民的！”

這是一場空前盛大的典禮，中外來賓及全體職工近兩千人喜氣洋洋，歡聚一堂，熱烈慶?！耙欢岩黄鳌苯ǔ?。當天晚上，錢三強專門邀請他的老朋友梅蘭芳到職工家屬區(qū)廣場唱戲。那天晚上，整個廣場燈火輝煌、人山人海，除了原子能院的職工，周邊的村民也在民兵帶領下趕來觀看梅蘭芳先生的演出，對于他們很多人來說都是平生唯一一次親眼見到梅蘭芳。

整整一個晚上，梅蘭芳先生唱了好幾出戲。盡管當時他已經五十多歲了，扮演楊貴妃時其中一個身段需要他往后側倒去扮喝酒，以他當時的身體條件去完成這個動作是非常不易的。事實上當時的梅蘭芳已經很長時間不登臺表演了，但出于對國家原子能事業(yè)的期望以及與錢三強的深厚友誼，他親自來到原子能院，用自己的演出為“一堆一器”的建成表示祝賀。

《人民日報》頭版頭條對“一堆一器”移交使用作了報道，盛贊“它們的建成，標志著我國已經跨進了原子能時代?！弊源?，中國原子能科學發(fā)展步入了新的征程。為紀念這輝煌燦爛的一天，原子能院將9月27日定為院慶日。

“一堆一器”的建成，不僅為中國核科學技術研究奠定了基礎，也為核工業(yè)的建立提供了重要的科學實驗條件。從基礎研究到“兩彈一艇”技術攻關，再到和平利用原子能，“一堆一器”為原子能院的發(fā)展、為中國核事業(yè)的發(fā)展，做出了不可磨滅的歷史貢獻。1984年和2007年，回旋加速器和重水反應堆先后完成它們的歷史使命，光榮退役。“一堆一器”不僅是我國核科技發(fā)展的象征，更是精神和文化的象征，先后入選中央企業(yè)工業(yè)文化遺產和國家工業(yè)遺產。

核領域的“國寶級”重水反應堆

我國第一座重水反應堆建成之后的幾十年間，為我國“兩彈一艇”的研制、核科學技術的發(fā)展以及核科技人才的培養(yǎng)，做出了歷史性貢獻。期間它經歷了兩次工程改建，為我國核工業(yè)的發(fā)展交出了一份漂亮的答卷。

20世紀70年代中期，經過多年運行，我國第一座重水反應堆設備陸續(xù)出現(xiàn)老化現(xiàn)象，反應堆被迫降功率運行。另外，隨著我國核技術的廣泛應用，特別是放射性同位素生產的用戶，對擴大放射性同位素產量、增加品種、改善質量提出了更多需求，而反應堆的中子注量率和輻照孔道卻不能很好滿足這種需要，處于全國老大地位的重水反應堆“壓力山大”。

是勉強維持、繼續(xù)等待，還是主動改造、換來新生？前者結果可能是反應堆被迫關閉，勢必給科研生產造成巨大損失，專業(yè)人才也會流失；后者則技術難度極大，難點很多，成敗未卜。面對這一現(xiàn)實，曾有過不少爭論。最后在101室總工程師馬福邦等主持下，經過專家們的綜合分析論證，作出了改造舊堆的正確抉擇。

從1978年11月開始停堆進行大修改建，經過一年零七個月的艱苦努力，改建后的反應堆于1980年6月27日凌晨達到臨界，一期改建工程勝利完成。重水堆改建工程在我國是首次，當時在國際上也不多見。它的改建成功，不僅使舊堆“返老還童”，而且其技術性能大大超過老堆的指標，最大功率提高了50%，熱中子通量及活性區(qū)內可利用的實驗孔道均增加了一倍多，延續(xù)了反應堆的使用壽命，而總投資卻只有新建堆的1/10。更可貴的是，培養(yǎng)與鍛煉了一支堆工程建設隊伍。

改建的成功引起了強烈的社會反響。《人民日報》在1981年1月15日就此進行了報道，盛贊科技人員和工人的聰明才智。一位美國核管會高級專家曾說，改建是你們反應堆的驕傲，中國的驕傲。

1980-1982年，四〇一所又完成了二期改建工程。1985年，101重水研究堆改建工程獲國家科技進步一等獎。從引進蘇聯(lián)技術，到我國科研人員消化、吸收，再到自主創(chuàng)新進行改建，四〇一所廣大科技工作者在我國第一座重水反應堆改建工程中敢想、敢拼，走出了一條自主化的創(chuàng)新之路。

經過近50年的安全運行，2007年底，101堆永久停閉，進入安全關閉期等待退役。2019年11月4日，101堆退役獲得國家立項批復。如今“一堆一器”已入選中央企業(yè)工業(yè)文化遺產、國家工業(yè)遺產及全國重點文物保護單位。