［摘 要］1945—1964年，蘇聯(lián)建成了以氣體擴(kuò)散法為核心的鈾濃縮工業(yè)。在蘇德國(guó)專家研制成功了滲透率較高的筒狀過濾器，極大提升了擴(kuò)散設(shè)備的分離能力。蘇聯(lián)機(jī)械專家Н.М.西涅夫?qū)屋S壓縮機(jī)軸承進(jìn)行了耐磨損改進(jìn)，增強(qiáng)了設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。蘇聯(lián)數(shù)學(xué)家С.Л.索博列夫與德國(guó)物理學(xué)家古斯塔夫·赫茲設(shè)計(jì)了能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)中氣體流量的控制系統(tǒng)，這是蘇聯(lián)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的重大突破。蘇聯(lián)化學(xué)家В.А.卡爾扎文解決了六氟化鈾腐蝕問題，掃除了氣體擴(kuò)散生產(chǎn)的最后一道障礙。上述問題的解決使蘇聯(lián)掌握了氣體擴(kuò)散法，開始批量生產(chǎn)核工業(yè)的基礎(chǔ)原料——濃縮鈾。蘇聯(lián)鈾濃縮研發(fā)活動(dòng)一方面加劇了美蘇核軍備競(jìng)賽，另一方面助推了和平利用原子能事業(yè)的發(fā)展，還為今天的俄羅斯留下了豐厚的“核遺產(chǎn)”。

［關(guān)鍵詞］蘇聯(lián)；氣體擴(kuò)散法；鈾濃縮；核軍備競(jìng)賽

［中圖分類號(hào)］"K512.55；K512.56"［文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼］"A"［文章編號(hào)］0583-0214（2024）08-0080-09

基金項(xiàng)目：國(guó)家社會(huì)科學(xué)基金重大項(xiàng)目“蘇聯(lián)核計(jì)劃?rùn)n案文獻(xiàn)資料翻譯整理研究”（15ZDB064）。

鈾濃縮是制造核武器和核燃料的核心技術(shù)，氣體擴(kuò)散法是20世紀(jì)40—50年代主流的鈾濃縮方法。生產(chǎn)濃縮鈾的方法有多種，但形成工業(yè)規(guī)模的只有氣體擴(kuò)散法和氣體離心法

“鈾濃縮（富集）”，http：//hnsdzy.hunan.gov.cn/dzy/c101626/c101627/c101634/202310/t20231017_31694518.html，[發(fā)布日期不詳]/2023—10—17。】。蘇聯(lián)是繼美國(guó)之后世界上第二個(gè)掌握氣體擴(kuò)散法的國(guó)家。俄羅斯國(guó)家研究中心庫爾恰托夫研究所副所長(zhǎng)Д.Ю.邱維林博士認(rèn)為，掌握氣體擴(kuò)散法是蘇聯(lián)核工業(yè)得以建立的基礎(chǔ)之一【Д.Ю.楚維林、Ю.А.穆羅姆金、С.П.納魯爾扎科夫：“紀(jì)念И.К.基科因院士誕辰110周年”（Чувилин Д.Ю.，Муромкин Ю.А.，Наурзаков С.П.，“К 110-летию со дня рождения академика И.К.Кикоина”），《俄羅斯科學(xué)院學(xué)報(bào)》（Вестник российской академии наук）2018年第4期，第341頁。】。氣體擴(kuò)散法在當(dāng)時(shí)是極為高精尖的技術(shù)，即便在美國(guó)曼哈頓計(jì)劃中，氣體擴(kuò)散法的研發(fā)也是最艱難的一關(guān)。對(duì)于蘇聯(lián)這樣一個(gè)飽經(jīng)戰(zhàn)火摧殘的后發(fā)工業(yè)國(guó)家來說，攻克該領(lǐng)域難關(guān)堪稱奇跡，不僅涉及大量的新設(shè)備研發(fā)、故障處理等技術(shù)問題，而且要解決許多基礎(chǔ)科學(xué)難題。

利用氣體擴(kuò)散法進(jìn)行鈾濃縮的設(shè)想最早是愛因斯坦提出的，原理是利用氣態(tài)六氟化鈾（鈾-235含量約0.7%）中鈾-235與鈾-238的運(yùn)動(dòng)速度差異來提純鈾-235。氣體擴(kuò)散廠的基本布局是把壓縮機(jī)和內(nèi)裝過濾器的管道串聯(lián)起來組成級(jí)聯(lián)，再通過壓縮機(jī)加壓使氣態(tài)六氟化鈾在管道中流動(dòng)【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》（Л.Д.Рябев，Атомный проект СССР：Документы и материалы.下文凡著錄該“文獻(xiàn)資料”，徑直著錄作者和書名的漢譯名稱）第2卷第4冊(cè)，薩羅夫：全俄實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究所出版社2003年版，第415～416頁?！?，最終過濾出濃縮鈾。因此，過濾器被蘇聯(lián)科學(xué)家稱為氣體擴(kuò)散廠的“心臟”，而壓縮機(jī)是“第二重要的部件”【Е.А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》（Шадрин Е.А.，История промышленности разделения изотопов урана в России）第2卷，新烏拉爾斯克：TVEL燃料公司出版社2015年版，第139頁?！俊４送?，氣體擴(kuò)散廠還須配備自動(dòng)控制系統(tǒng)來調(diào)節(jié)數(shù)百座級(jí)聯(lián)中的氣體流量，對(duì)擴(kuò)散設(shè)備進(jìn)行特殊處理以防止六氟化鈾與設(shè)備金屬內(nèi)壁發(fā)生腐蝕反應(yīng)。也就是說，過濾器、壓縮機(jī)、自動(dòng)控制系統(tǒng)和抗六氟化鈾腐蝕是氣體擴(kuò)散法的核心。1945—1950年蘇聯(lián)不計(jì)成本地集中攻克了上述難關(guān)，不僅借鑒了英美核情報(bào)，而且德國(guó)專家也發(fā)揮了重要作用【關(guān)于德國(guó)專家參與蘇聯(lián)核計(jì)劃的情況，詳見張廣翔、王金玲：《德國(guó)專家與蘇聯(lián)核計(jì)劃（1945—1956）》，《史學(xué)月刊》2021年第10期，第109～124頁?！浚罱K于1949年11月投產(chǎn)了第一座氣體擴(kuò)散綜合廠——第813綜合廠。該廠于1950年12月實(shí)現(xiàn)了濃縮鈾批量生產(chǎn)，標(biāo)志著氣體擴(kuò)散技術(shù)基本成熟。此后一直到1964年，蘇聯(lián)陸續(xù)建成了10座氣體擴(kuò)散廠。氣體擴(kuò)散法是冷戰(zhàn)時(shí)期蘇聯(lián)最主要的鈾濃縮方法，直到80年代末才被更先進(jìn)的氣體離心法取代。

蘇聯(lián)解體后，核計(jì)劃參與者的回憶性作品相繼面世。其中，大都對(duì)氣體擴(kuò)散法的研發(fā)歷程有所涉及【Н.М.西涅夫：《用于核武器與核能的濃縮鈾：蘇聯(lián)高濃縮鈾技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn)史（1945—1952）》[Синёв Н.М.，Обогащённый уран для атомного оружия и энергетики：К истории создания в СССР промышленной технологии и производства высокообогащённого урана（1945—1952 гг.）]，莫斯科：俄羅斯聯(lián)邦原子能工業(yè)部中央管理、經(jīng)濟(jì)和信息科學(xué)研究所1992年版；А.К.克魯格洛夫：《蘇聯(lián)是如何創(chuàng)建核工業(yè)的》（Круглов А.К.，Как созавалась атомная промышленность в СССР），莫斯科：俄羅斯聯(lián)邦原子能工業(yè)部中央管理、經(jīng)濟(jì)和信息科學(xué)研究所1995年版?！?，最為全面的是2015年出版的《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》，作者Е.А.沙德林曾任第813綜合廠技術(shù)員，詳盡闡述了包括氣體擴(kuò)散法在內(nèi)的鈾濃縮技術(shù)研發(fā)歷程。從1999年起俄羅斯政府陸續(xù)解密并出版核計(jì)劃官方檔案后，俄羅斯史學(xué)界研究蘇聯(lián)核計(jì)劃的作品大量涌現(xiàn)，代表人物包括Е.Т.阿爾喬莫夫、Н.В.梅利尼科娃、В.С.托爾斯季科夫、В.Н.庫茲涅佐夫等人。研究重點(diǎn)為核工業(yè)綜合體、核科學(xué)家以及核工業(yè)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響等，但沒有專門將氣體擴(kuò)散法列為主題。目前國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)蘇聯(lián)核計(jì)劃的研究有一定基礎(chǔ)，但尚無專門研究氣體擴(kuò)散法的成果。本文旨在通過分析氣體擴(kuò)散法四大核心問題的解決過程來揭示其歷史影響，史料基礎(chǔ)為俄羅斯政府解密的核計(jì)劃官方檔案，輔以相關(guān)俄文專著與期刊文獻(xiàn)；時(shí)間跨度為1945年8月核計(jì)劃開啟至1964年蘇聯(lián)最后一座氣體擴(kuò)散綜合廠投產(chǎn)，其中1945年8月到1950年12月的技術(shù)攻關(guān)期是探討重點(diǎn)，之后氣體擴(kuò)散工業(yè)邁入了穩(wěn)步發(fā)展階段。

一 氣體擴(kuò)散法在蘇聯(lián)的確立與發(fā)展

蘇聯(lián)之所以選擇氣體擴(kuò)散法來生產(chǎn)濃縮鈾，首先是因?yàn)槠渌櫇饪s方法的研發(fā)遇阻。1942年9月28日斯大林簽署命令恢復(fù)被戰(zhàn)爭(zhēng)打斷的鈾研究后，鈾濃縮工作很快提上日程，可選方案有離心法、電磁法以及氣體擴(kuò)散法。起初德裔專家弗里茨·朗格提出的離心法較受重視，但研發(fā)過程不順利【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第2冊(cè)，薩羅夫：全俄實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究所出版社2000年版，第341～344頁。】。始建于1947年、采用電磁法的第814綜合廠因耗電量過大，生產(chǎn)了少量濃縮鈾后于1951年改為核彈頭生產(chǎn)廠。其次是因?yàn)橛⒚篮饲閳?bào)的作用。1943年3月，庫爾恰托夫從英國(guó)核情報(bào)中了解到氣體擴(kuò)散法比離心法更加簡(jiǎn)單易行

【⑤ Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第1卷第1冊(cè)，莫斯科：科學(xué)、物理數(shù)學(xué)和技術(shù)文獻(xiàn)出版社1998年版，第314～315、370頁?！俊Ｍ?月30日，庫爾恰托夫在致莫洛托夫的2號(hào)實(shí)驗(yàn)室1943年上半年工作匯報(bào)中，建議將鈾濃縮的重點(diǎn)放在氣體擴(kuò)散法上：“我國(guó)和英國(guó)、美國(guó)的物理學(xué)家們得出了一致結(jié)論：從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)角度看，最有前途的鈾濃縮方法是氣體擴(kuò)散?！雹萦谑?，戰(zhàn)爭(zhēng)期間蘇聯(lián)科學(xué)家便開始研究氣體擴(kuò)散法，取得了一些早期成果。蘇聯(lián)核計(jì)劃全面啟動(dòng)后，美國(guó)核情報(bào)使專門委員會(huì)不再猶豫，決定盡快建成氣體擴(kuò)散廠。曾任蘇聯(lián)國(guó)家原子能委員會(huì)副主席的Н.М.西涅夫博士回憶道：“1945年美國(guó)出版了亨利·史密斯關(guān)于曼哈頓計(jì)劃的專著，很快被蘇聯(lián)翻譯引進(jìn)，獲取的信息使我們下定決心選擇氣體擴(kuò)散路線。”Н.М.西涅夫：《用于核武器與核能的濃縮鈾：蘇聯(lián)高濃縮鈾技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn)史（1945—1952）》，第20頁?！?/p>

蘇聯(lián)的氣體擴(kuò)散研究由著名實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家И.К.基科因領(lǐng)導(dǎo)。基科因35歲就當(dāng)選蘇聯(lián)科學(xué)院通訊院士，20世紀(jì)30年代曾赴德國(guó)、荷蘭的實(shí)驗(yàn)室工作，接觸了當(dāng)時(shí)世界上最前沿的核物理學(xué)。1943年起，基科因被庫爾恰托夫選中參與鈾研究，很快展現(xiàn)出極強(qiáng)的科研和組織才干，成為2號(hào)實(shí)驗(yàn)室氣體擴(kuò)散部門負(fù)責(zé)人?；埔蚩偰苷_判斷合理的技術(shù)路線，在他的領(lǐng)導(dǎo)下氣體擴(kuò)散法成功實(shí)現(xiàn)了從實(shí)驗(yàn)室到工廠的跨越，為建立氣體擴(kuò)散工業(yè)立下汗馬功勞。1953年，基科因正式當(dāng)選蘇聯(lián)科學(xué)院院士【“基科因·伊薩克·康斯坦丁諾維奇”（“Кикоин Исаак Константинович”），https：//www.biblioatom.ru/persons/kikoin_isaak_konstantinovich/？ysclid=lsmyfpmq29984992258，[發(fā)布日期不詳]/2023—10—17。】。

氣體擴(kuò)散法在蘇聯(lián)的發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。

一是1945—1950年的起步期。蘇聯(lián)內(nèi)務(wù)部下轄的軍事建筑單位開始建設(shè)第813、第816綜合廠，僅1946—1950年對(duì)兩廠建設(shè)投資就達(dá)90.91億盧布，占第四個(gè)五年計(jì)劃投資總額的2.68%【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第5冊(cè)，薩羅夫：全俄實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究所出版社2005年版，第643～646頁?！?。其中，1948年7月第813綜合廠的第一座氣體擴(kuò)散廠Д-1廠建設(shè)完成并進(jìn)入設(shè)備調(diào)試階段，1949年11月生產(chǎn)出第一批濃縮鈾。但該廠受制于平面過濾器，產(chǎn)能較低，僅解決了濃縮鈾的有無問題。為了提升產(chǎn)能，1950年12月投產(chǎn)的第二座氣體擴(kuò)散廠Д-3安裝了新研發(fā)的筒狀過濾器（關(guān)于平面與筒狀過濾器的競(jìng)爭(zhēng)詳情見下文），濃縮鈾產(chǎn)能開始爬坡。

二是1951—1954年的擴(kuò)張期。為了盡快縮小對(duì)美核力量差距，蘇聯(lián)全力加速核工業(yè)建設(shè)。1954年第813、第816綜合廠全面建成投產(chǎn)，前者下轄4座大型擴(kuò)散廠Д-1、Д-3、Д-4與СУ-3，后者下轄Д-6、СУ-1兩座大型擴(kuò)散廠。至此，蘇聯(lián)建成了規(guī)模龐大的氣體擴(kuò)散工業(yè)。

三是1954年之后的發(fā)展期。1958年春伊爾庫茨克州安加爾斯克電化學(xué)綜合廠的1號(hào)擴(kuò)散廠建成投產(chǎn)，1964年4座擴(kuò)散廠全部投產(chǎn)。至此，蘇聯(lián)共擁有10座氣體擴(kuò)散廠，生產(chǎn)的高濃縮鈾用于制造核彈頭，低濃縮鈾用于核電站與水面艦艇和潛艇的核動(dòng)力裝置，氣體擴(kuò)散工業(yè)已經(jīng)是蘇聯(lián)核工業(yè)的支柱。更先進(jìn)的氣體離心法于20世紀(jì)60年代后期在蘇聯(lián)逐步投入工業(yè)生產(chǎn)，到80年代末完全取代氣體擴(kuò)散法。

二 德國(guó)專家與筒狀過濾器

美國(guó)科學(xué)家于1941年在理論上證明了利用過濾器分離六氟化鈾的可行性，英國(guó)莫德委員會(huì)也在同年提出了利用軋制金屬網(wǎng)來生產(chǎn)平面過濾器的方案。這些情報(bào)使蘇聯(lián)科學(xué)家認(rèn)識(shí)到了過濾器的重要性。早在1943年8月18日，2號(hào)實(shí)驗(yàn)室就將過濾器研制納入了1943年下半年的工作計(jì)劃中【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第1卷第1冊(cè)，第387頁。】。曾任第一管理總局副局長(zhǎng)的А.М.彼得羅相茨少將稱過濾器為“整個(gè)擴(kuò)散分離技術(shù)的核心”，“擴(kuò)散設(shè)備的分離能力、長(zhǎng)期運(yùn)行的可靠性，以及總體效率，最終都取決于過濾器的質(zhì)量”【В.Н.米哈伊洛夫：《研制蘇聯(lián)第一枚核彈》（Михайлов В.Н.，Создание первой советской ядерной бомбы），莫斯科：原子能出版社1995年版，第260頁?！俊＿^濾器既要實(shí)現(xiàn)對(duì)六氟化鈾中鈾-235與鈾-238的分子級(jí)過濾，還須具有極強(qiáng)的耐壓與抗腐蝕能力，這對(duì)生產(chǎn)工藝要求極高。過濾器可以是平面或筒狀，平面過濾器結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)。筒狀過濾器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，生產(chǎn)難度大，但與六氟化鈾接觸面積更大，所以滲透率更高。德國(guó)專家的突破使蘇聯(lián)最終選擇了筒狀過濾器，研發(fā)工作經(jīng)歷了以下三個(gè)階段。

一是筒狀過濾器方案的勝出。1946年年初，蘇聯(lián)科學(xué)院2號(hào)實(shí)驗(yàn)室制定了過濾器技術(shù)規(guī)格。隨后，在第一管理總局組織的全國(guó)競(jìng)標(biāo)中，各單位不約而同選擇了被英美核情報(bào)所證明可行的平面過濾器，共制定出6種方案，1946年8月莫斯科硬質(zhì)合金綜合廠研發(fā)的平面鎳過濾器被選中投產(chǎn)【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第2冊(cè)，第304～305頁?！?。但平面過濾器很快暴露出滲透率不足的問題，無法利用其實(shí)現(xiàn)高效的擴(kuò)散分離，采用平面過濾器的Д-1廠分離能力相對(duì)較低。

幾乎在平面過濾器研發(fā)成功的同時(shí)，位于蘇呼米市的內(nèi)務(wù)部А、Г研究所的德國(guó)專家們另辟蹊徑，1947年8月迎來重大突破——А研究所副所長(zhǎng)彼得·蒂森教授領(lǐng)導(dǎo)的科研團(tuán)隊(duì)研制出了滲透率更高的筒狀鎳過濾器。蒂森是一位造詣極高的物理化學(xué)家，曾任德國(guó)威廉皇帝研究院物理化學(xué)研究所長(zhǎng)，納粹德國(guó)投降后為蘇聯(lián)所招募，與自己的11名下屬于1945年10月飛赴蘇聯(lián)參與核計(jì)劃工作【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第2冊(cè)，第340頁?！?。蒂森的筒狀過濾器是用鎳濾網(wǎng)制成的一根長(zhǎng)約1.5米的管道，2號(hào)實(shí)驗(yàn)室對(duì)樣品進(jìn)行測(cè)試后發(fā)現(xiàn)完全符合要求。幾乎同時(shí)，Г研究所的德國(guó)工程師雷納爾德·賴克曼成功研制出生產(chǎn)成本更低的筒狀金屬陶瓷過濾器，賴克曼意外去世后由蘇聯(lián)少校工程師В.Н.葉明繼續(xù)負(fù)責(zé)研發(fā)

【③④⑥ Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第4冊(cè)，第666～667，660，535～536，377～378、655頁。】。

但此時(shí)蘇聯(lián)專家內(nèi)部卻產(chǎn)生了爭(zhēng)論。第92廠設(shè)計(jì)局的А.С.葉良少將和А.М.薩文少將反對(duì)筒狀過濾器方案，理由是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜和脆弱，不如平面過濾器方案穩(wěn)妥。但基洛夫廠設(shè)計(jì)局的機(jī)械工程專家Н.М.西涅夫和Э.А.阿爾金則力挺筒狀方案，因?yàn)槠洹案m用于高壓環(huán)境，利于制造分離能力更強(qiáng)且工作效率更高的擴(kuò)散設(shè)備”，最終基科因支持了后者。第一管理總局局長(zhǎng)Б.Л.萬尼科夫和第一副局長(zhǎng)А.П.扎維尼亞金隨即向貝利亞匯報(bào)，稱筒狀過濾器“對(duì)于設(shè)計(jì)和制造更強(qiáng)大的氣體擴(kuò)散設(shè)備而言是必不可少的”③。待貝利亞首肯后，筒狀過濾器正式取代平面過濾器。為提高成功率，第一管理總局決定同時(shí)研發(fā)鎳與金屬陶瓷筒狀過濾器。

二是制定生產(chǎn)方案。筒狀鎳過濾器的管壁須極薄，鎳濾網(wǎng)的網(wǎng)孔直徑不能超過一微米，還須承受住氣態(tài)六氟化鈾的強(qiáng)腐蝕。1948年8月，Г研究所開發(fā)了模具擠壓工藝，成功將鎳網(wǎng)孔管管壁厚度降低至0.1毫米，提高了滲透率④。蒂森針對(duì)網(wǎng)孔直徑的解決方案是在鎳板上涂抹羰基鎳細(xì)粉，然后進(jìn)行燒制，使每平方厘米的鎳濾網(wǎng)中遍布7000～10 000個(gè)網(wǎng)孔。他還與Г研究所共同研發(fā)了氟化處理工藝，使鎳濾網(wǎng)在材質(zhì)上達(dá)到了抗腐蝕要求。筒狀金屬陶瓷過濾器的生產(chǎn)工藝同樣復(fù)雜，葉明的方案是將氧化鎳粉末和粘合劑混合物壓制成薄壁管，然后在氫氣爐中還原燒制В.Н.米哈伊洛夫主編：《研制蘇聯(lián)第一枚核彈》，第262頁?！?。在德國(guó)與蘇聯(lián)專家們的不懈努力下，到1949年年初兩種筒狀過濾器的生產(chǎn)方案都制定完成。

三是實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。這是蘇聯(lián)工廠首次生產(chǎn)如此精密的工業(yè)設(shè)備，蒂森與葉明都將各自的實(shí)驗(yàn)室搬到了車間，以便隨時(shí)解決問題。最先投產(chǎn)的是筒狀鎳過濾器。1949年1月15日部長(zhǎng)會(huì)議發(fā)布決議，命令第一管理總局直屬的第12廠生產(chǎn)筒狀鎳過濾器。該廠是當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)技術(shù)水平最高的軍工企業(yè)之一，在蘇德戰(zhàn)爭(zhēng)期間生產(chǎn)過火箭彈，擁有豐富的筒狀設(shè)備加工經(jīng)驗(yàn)。但起初第12廠仍因技術(shù)不過關(guān)導(dǎo)致交付延誤，只能先由德國(guó)蘇占區(qū)的一家工廠利用蘇聯(lián)對(duì)外貿(mào)易部提供的原材料與設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)⑥。待第12廠在蒂森團(tuán)隊(duì)幫助下完成技術(shù)攻關(guān)后，生產(chǎn)才得到恢復(fù)。到1951年年初第12廠共生產(chǎn)了100萬根筒狀鎳過濾器。筒狀金屬陶瓷過濾器的生產(chǎn)任務(wù)被交給當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)最頂尖的稀有金屬加工企業(yè)——莫斯科硬質(zhì)合金綜合廠，到1951年3月該廠生產(chǎn)了40萬根筒狀金屬陶瓷過濾器Е.А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》第4卷，新烏拉爾斯克：TVEL燃料公司出版社2015年版，第34頁?！俊Ｖ档靡惶岬氖?，由于生產(chǎn)筒狀過濾器消耗的各種資源甚多，部長(zhǎng)會(huì)議先后協(xié)調(diào)了13家部委、總局從蘇聯(lián)境內(nèi)外供應(yīng)原材料、人力與資金，確保了所需資源均能夠得到足額供應(yīng)。“國(guó)家最優(yōu)秀的科技力量都參與了核武器的研發(fā)。蘇聯(lián)核計(jì)劃中的資源供應(yīng)幾乎是無限制的，資金、物資和勞動(dòng)力都能夠‘按需分配’?！薄晶?Т.阿爾喬莫夫、Н.П.沃羅申：“軍事準(zhǔn)備與科技進(jìn)步：以蘇聯(lián)核計(jì)劃為例”（Артемов Е.Т.，Волошин Н.П.，“Военные приготовления и научно-технический прогресс：случай Советского атомного проекта”），《經(jīng)濟(jì)史》（Экономическая история）2015年第1期，第46頁。】

筒狀過濾器應(yīng)用于1950年12月投產(chǎn)的第813綜合廠第二座擴(kuò)散廠Д-3。該廠安裝的過濾器中有62%為筒狀過濾器【Е.А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》第3卷，新烏拉爾斯克：TVEL燃料公司出版社2015年版，第120頁?！?，極大地提升了氣體擴(kuò)散設(shè)備的分離能力。采用平面式過濾器的Д-1廠分離能力僅為9857千克SWU，而Д-3廠年分離能力達(dá)到了Д-1廠的近10倍——96 036千克SWU【Е.А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》第4卷，第64頁?！浚瑢?shí)現(xiàn)了濃縮鈾的大規(guī)模生產(chǎn)。后續(xù)建設(shè)的第813綜合廠Д-4、СУ-3廠和第816綜合廠Д-6廠、СУ-1廠，均安裝了筒狀過濾器。

三 Н.М.西涅夫與單軸壓縮機(jī)

壓縮機(jī)的功能是使氣態(tài)六氟化鈾在擴(kuò)散廠內(nèi)流動(dòng)，人民委員會(huì)于1945年12月27日將壓縮機(jī)研制任務(wù)交給了蘇聯(lián)機(jī)械制造龍頭企業(yè)——位于列寧格勒市的運(yùn)輸機(jī)器制造部基洛夫廠和位于高爾基市的軍備部第92廠【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第2冊(cè)，第88～90頁?！?。核計(jì)劃啟動(dòng)之初，蘇聯(lián)科學(xué)家從核情報(bào)中了解到美國(guó)的單軸與英國(guó)的多軸渦輪壓縮機(jī)方案，起初氣體擴(kuò)散法工程負(fù)責(zé)人沃茲涅先斯基選中了多軸方案。氣體擴(kuò)散設(shè)備對(duì)密封性的要求極高，否則六氟化鈾滲入后會(huì)造成腐蝕。但多軸壓縮機(jī)軸承與外接連接處密封不嚴(yán)的問題遲遲得不到解決，加之沃茲涅先斯基在1946年6月28日突發(fā)疾病去世，多軸方案難以推進(jìn)。此時(shí)更易密封的單軸壓縮機(jī)受到青睞，1946年11月專門委員會(huì)叫停了多軸渦輪壓縮機(jī)研發(fā)工作

【⑦

Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第1冊(cè)，薩羅夫：全俄實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究所出版社1999年版，第146、270～271頁?！?。隨后在基科因的力薦下，部長(zhǎng)會(huì)議決定試研制單軸渦輪壓縮機(jī)，1947年4月第92廠的ОК-7小型單軸渦輪壓縮機(jī)通過測(cè)試并投入量產(chǎn)【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第3冊(cè)，薩羅夫：全俄實(shí)驗(yàn)物理學(xué)研究所出版社2002年版，第100、186頁?！?。同年9月，第92廠又相繼研制成功了ОК-8中型、ОК-9大型單軸渦輪壓縮機(jī)。而基洛夫廠的Т-15單軸壓縮機(jī)在軸承可靠性上遲遲不達(dá)標(biāo)，于是第一管理總局決定先為Д-1廠配備第92廠的壓縮機(jī)【В.Н.米哈伊洛夫主編：《研制蘇聯(lián)第一枚核彈》，第265頁?！俊；宸驈S后改為用第92廠提供的圖紙生產(chǎn)ОК-8壓縮機(jī)，其間該廠總設(shè)計(jì)師Н.М.西涅夫博士嶄露頭角，解決了一系列生產(chǎn)難題。他畢業(yè)于莫斯科高等技術(shù)學(xué)院（今莫斯科國(guó)立鮑曼技術(shù)大學(xué)），因戰(zhàn)爭(zhēng)期間在重型坦克設(shè)計(jì)領(lǐng)域的杰出貢獻(xiàn)而被蘇聯(lián)高層重視，參與了核計(jì)劃工作。西涅夫于1948年5月升任第813綜合廠技術(shù)部主任，開始處理ОК系列壓縮機(jī)的故障。

單軸壓縮機(jī)的軸承易磨損。Д-1廠在1948年7月開始設(shè)備調(diào)試后，ОК-7、ОК-8以及ОК-9的軸承在運(yùn)轉(zhuǎn)中頻頻卡住，導(dǎo)致設(shè)備因內(nèi)部過熱而停機(jī)。軸承原本設(shè)計(jì)壽命為數(shù)百小時(shí)，磨損后只能運(yùn)轉(zhuǎn)幾十小時(shí)，甚至發(fā)生過24小時(shí)內(nèi)50臺(tái)壓縮機(jī)停運(yùn)的事故，而更換新軸承的用時(shí)遠(yuǎn)不止24小時(shí)【Е.А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》第3卷，第74頁?！?。面對(duì)開工即停機(jī)的窘境，西涅夫決定及時(shí)維修或更換磨損軸承，要求工人在每臺(tái)壓縮機(jī)的軸承附近捆綁上水銀溫度計(jì)，然后記錄溫度變化，若溫度過高就證明磨損嚴(yán)重。他在回憶中稱這是一項(xiàng)“痛苦的”工作，須對(duì)每一臺(tái)壓縮機(jī)都建檔記錄溫度變化，沒日沒夜地修復(fù)或更換軸承。為防止六氟化鈾純度受影響，哪怕一臺(tái)壓縮機(jī)出現(xiàn)故障也只能將整座級(jí)聯(lián)（12臺(tái)壓縮機(jī)組成）停運(yùn)并抽出六氟化鈾，況且新安裝的壓縮機(jī)也未必可靠。“這種費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作完全擾亂了Д-1廠的啟動(dòng)，是一場(chǎng)真正的災(zāi)難，使一些管理人員懷疑氣體擴(kuò)散法究竟能否成功。”

【⑨

Н.М.西涅夫：《用于核武器與核能的濃縮鈾：蘇聯(lián)高濃縮鈾技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn)史（1945—1952）》，第132頁?！繛榧涌旖桓缎螺S承，專門委員會(huì)要求汽車和拖拉機(jī)工業(yè)部、運(yùn)輸機(jī)器制造部與軍備部?jī)?yōu)先為第92廠和基洛夫廠制造壓縮機(jī)軸承，由部長(zhǎng)每月匯報(bào)一次生產(chǎn)進(jìn)度，并派馬雷舍夫、基科因等10名專門委員會(huì)成員前往生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督⑦。這些行之有效的舉措確保了新軸承供應(yīng)。

然后是對(duì)現(xiàn)有軸承進(jìn)行改進(jìn)。六氟化鈾腐蝕會(huì)加速軸承磨損，化學(xué)工業(yè)部下屬的第42研究所、烏拉爾工業(yè)學(xué)院與第48廠共同研制出一種特殊潤(rùn)滑劑，涂抹在軸承上能隔絕與氣態(tài)六氟化鈾的接觸

Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第4冊(cè)，第482頁。】。1948年8月至10月，西涅夫指揮Д-1廠的數(shù)百名工作人員連續(xù)加班兩個(gè)月，連廠長(zhǎng)、總設(shè)計(jì)師與總工程師也親臨一線，為約五千五百臺(tái)壓縮機(jī)更換了涂抹特殊潤(rùn)滑劑的新軸承。最終到1948年10月，Д-1廠所有壓縮機(jī)都實(shí)現(xiàn)了正常運(yùn)轉(zhuǎn)⑨。

四 С.Л.索博列夫、古斯塔夫·赫茲與自動(dòng)控制系統(tǒng)

氣體擴(kuò)散廠的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜，設(shè)備一旦開動(dòng)就必須確保氣體流量平衡，要求每一座級(jí)聯(lián)中的氣體壓力都保持恒定【В.Н.米哈伊洛夫主編：《研制蘇聯(lián)第一枚核彈》，第266～267頁。】。這無法完全靠人工控制，必須研發(fā)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)氣體流量的控制系統(tǒng)。早在第813綜合廠動(dòng)工建設(shè)之初，基科因就將自動(dòng)控制系統(tǒng)列為主要科研任務(wù)之一。1946年7月29日，部長(zhǎng)會(huì)議將該系統(tǒng)設(shè)計(jì)交由重型機(jī)器制造部中央渦輪機(jī)械設(shè)計(jì)局、2號(hào)實(shí)驗(yàn)室與第92廠設(shè)計(jì)局共同負(fù)責(zé)【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第2冊(cè)，第271頁。】，牽頭人是庫爾恰托夫在2號(hào)實(shí)驗(yàn)室的副手С.Л.索博列夫。索博列夫是一位天才數(shù)學(xué)家，畢業(yè)于列寧格勒國(guó)立大學(xué)數(shù)學(xué)系。20世紀(jì)30年代，他在偏微分方程組、多自變量積分微分方程組的解析解方面取得了諸多重要成果，并提出了求解二階偏微分方程柯西問題的新方法，1939年30歲時(shí)便當(dāng)選蘇聯(lián)科學(xué)院院士。早在戰(zhàn)爭(zhēng)期間他便參與了鈾研究中的理論計(jì)算工作，核計(jì)劃啟動(dòng)后他是基科因團(tuán)隊(duì)中的核心成員，負(fù)責(zé)計(jì)算設(shè)備研制工作，后被基科因指定為自動(dòng)控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)人【“索博列夫·謝爾蓋·利沃維奇”（“Соболев Сергей Львович”），http：//www.biblioatom.ru/founders/sobolev_sergey_lvovich/？ysclid=lma0c00cyc196863132，[發(fā)布日期不詳]/2023—10—17。】。另外，Г研究所的德國(guó)物理學(xué)家古斯塔夫·赫茲也被基科因邀請(qǐng)參與工作。赫茲是同位素分離領(lǐng)域的元老級(jí)人物，因發(fā)現(xiàn)電子與原子碰撞定律而獲1925年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，曾于1933年在實(shí)驗(yàn)中利用氣體擴(kuò)散法實(shí)現(xiàn)了氖同位素分離【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第1卷第2冊(cè)，莫斯科：莫斯科技術(shù)物理研究所出版社2002年版，第368頁?！俊?/p>

在20世紀(jì)40年代，工業(yè)領(lǐng)域的自動(dòng)控制是一項(xiàng)剛剛起步的高精尖技術(shù)，要在復(fù)雜的氣體擴(kuò)散設(shè)備上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制堪稱空前挑戰(zhàn)。索博列夫的思路一是要實(shí)時(shí)監(jiān)控管道中的氣體流量數(shù)據(jù)，二是要對(duì)氣體流量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。為此，他設(shè)計(jì)的自動(dòng)控制系統(tǒng)由監(jiān)控器和調(diào)節(jié)器兩部分組成，監(jiān)控器實(shí)時(shí)獲取管道中的氣體壓力數(shù)據(jù)，調(diào)節(jié)器根據(jù)壓力情況實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中的氣體流量，而這需要許多蘇聯(lián)工廠此前從未生產(chǎn)過的精密零部件，為此專門委員會(huì)協(xié)調(diào)了多家儀器儀表設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)與生產(chǎn)廠進(jìn)行定制研發(fā)與生產(chǎn)。但接下來的真正難點(diǎn)在于如何傳遞控制指令并收集流量數(shù)據(jù)，這需要高精度傳感器，而當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)在此領(lǐng)域存在短板。難題被赫茲與蘇聯(lián)理論物理學(xué)家Ю.А.克魯特科夫合作解決。他們借鑒了德國(guó)在電阻式傳感器領(lǐng)域的技術(shù)成就，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)扼流線圈電阻值可實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜裝置的指令下達(dá)與即時(shí)反饋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)級(jí)聯(lián)的自動(dòng)控制【Е.А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》第2卷，第218頁；第3卷，第72頁?！?。索博列夫?qū)⑦@一成果運(yùn)用于系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，于1946年年底拿出了完整方案，核心零部件是監(jiān)控器與調(diào)節(jié)器，由第92廠負(fù)責(zé)生產(chǎn)。1947年年初2號(hào)實(shí)驗(yàn)室利用120管道的小型級(jí)聯(lián)測(cè)試了自動(dòng)控制系統(tǒng)，運(yùn)轉(zhuǎn)一切正?！晶?А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》第2卷，第204、271頁?！?。

在設(shè)計(jì)得到進(jìn)一步完善后，1948年1月，第92廠、基洛夫廠、涅瓦廠與航空工業(yè)部第133廠開始批量生產(chǎn)自動(dòng)控制系統(tǒng)，并由航空工業(yè)部負(fù)責(zé)為第813綜合廠安裝【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第3冊(cè)，第301頁?！?。到同年7月Д-1廠開始設(shè)備調(diào)試時(shí)，自動(dòng)控制系統(tǒng)是少有的未發(fā)生故障的設(shè)備，索博列夫的設(shè)計(jì)被證明足夠可靠。在Д-1廠生產(chǎn)出第一批濃縮鈾后不久，部長(zhǎng)會(huì)議將他任命為第813綜合廠中央實(shí)驗(yàn)室理論計(jì)算研究室主任【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第4冊(cè)，第363～364頁?！?。氣體擴(kuò)散廠的自動(dòng)控制系統(tǒng)是蘇聯(lián)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的早期摸索，為后來計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程控制論的發(fā)展起到了促進(jìn)作用。索博列夫在50年代努力為被打成“偽科學(xué)”的控制論辯護(hù)，畢竟參與核計(jì)劃的經(jīng)歷使他深刻認(rèn)識(shí)到自動(dòng)控制對(duì)于工業(yè)的重要性。1952年起他擔(dān)任莫斯科大學(xué)計(jì)算數(shù)學(xué)系主任，1955年發(fā)起創(chuàng)建了蘇聯(lián)最強(qiáng)大的計(jì)算科研機(jī)構(gòu)——莫大計(jì)算中心，在成立頭幾年其計(jì)算能力占當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)所有計(jì)算機(jī)總算力的10%以上?！氨M管蘇聯(lián)計(jì)算機(jī)的出現(xiàn)與核計(jì)劃無關(guān)，但它在核計(jì)劃中獲得了發(fā)展動(dòng)力?！薄晶?А.克拉依涅娃：“蘇聯(lián)核計(jì)劃中的索博列夫院士”（Крайнева И.А.，“Академик Сергей Львович Соболев в советском атомном проекте”），《人文矢量》（Гуманитарный вектор）2019年第6期，第78頁。】

五 В.А.卡爾扎文與六氟化鈾腐蝕問題

六氟化鈾是氣體擴(kuò)散廠的原材料，是常溫下唯一以氣態(tài)形式存在的鈾化合物，具有極強(qiáng)的腐蝕性，易與金屬材料反應(yīng)。1948年10月，Д-1廠在試生產(chǎn)時(shí)六氟化鈾經(jīng)常莫名其妙地“消失”，從級(jí)聯(lián)末端流出的大都是四氟化鈾粉末，鈾-235濃度完全達(dá)不到要求。

起初基科因邀請(qǐng)了德國(guó)專家前來支援，但德國(guó)人用了幾天時(shí)間熟悉Д-1廠設(shè)備后表示無計(jì)可施。起初基科因認(rèn)為德國(guó)人消極怠工，后來才得知原來他們真的拿不出解決方案。正當(dāng)?shù)?13綜合廠領(lǐng)導(dǎo)層一籌莫展之際，1949年10月15至17日貝利亞親自來到廠駐地。據(jù)時(shí)任第一管理總局副局長(zhǎng)А.М.彼得羅相茨少將回憶，貝利亞用帶有威脅的口氣告訴基科因等專家們：國(guó)家在戰(zhàn)后困難的條件下給了你們所需的一切，我現(xiàn)在有權(quán)要求你們?nèi)嫱瓿扇蝿?wù)，如果在3個(gè)月內(nèi)完不成那就怪你們自己【В.Н.米哈伊洛夫主編：《研制蘇聯(lián)第一枚核彈》，第278頁?！?。在給專家們施壓的同時(shí)，貝利亞還將Г研究所蒂森團(tuán)隊(duì)中的蘇聯(lián)化學(xué)家В.А.卡爾扎文教授調(diào)往第813綜合廠任中央實(shí)驗(yàn)室腐蝕研究室主任，負(fù)責(zé)解決六氟化鈾腐蝕問題。

出身帝俄貴族家庭的В.А.卡爾扎文是一位“百科全書式化學(xué)家”，畢業(yè)于莫斯科化學(xué)技術(shù)學(xué)院（今俄羅斯門捷列夫化工大學(xué)），曾長(zhǎng)期從事催化研究。1946年11月參與核計(jì)劃后，在Г研究所與蒂森共同研究金屬在氟化介質(zhì)中的腐蝕問題，開發(fā)出了多種腐蝕測(cè)量法。來到第813綜合廠后，卡爾扎文先努力尋找“病因”，發(fā)現(xiàn)是氣態(tài)六氟化鈾與級(jí)聯(lián)管道發(fā)生了腐蝕反應(yīng)。六氟化鈾分解為固態(tài)四氟化鈾粉末，并在設(shè)備內(nèi)壁上形成一層氟化膜，導(dǎo)致原料被大量浪費(fèi)，級(jí)聯(lián)中的氣體流動(dòng)也受阻，Д-1廠工作人員僅在拆除故障管道的過程中就回收了多達(dá)700克固態(tài)四氟化鈾粉末【Н.М.西涅夫：《用于核武器與核能的濃縮鈾：蘇聯(lián)高濃縮鈾技術(shù)開發(fā)與生產(chǎn)史（1945—1952）》，第132頁?！?。同時(shí)ОК-7與ОК-8型壓縮機(jī)安裝的ДТ型驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作溫度過高，級(jí)聯(lián)管道的密封又不夠嚴(yán)，外部水汽滲入設(shè)備內(nèi)部后造成了濕熱環(huán)境，進(jìn)一步加速了六氟化鈾的腐蝕反應(yīng)。

在了解了六氟化鈾腐蝕問題的形成機(jī)制后，腐蝕研究室的科研人員在卡爾扎文的領(lǐng)導(dǎo)下，制定出四項(xiàng)措施。一是防止附著。卡爾扎文采用此前在Г研究所開發(fā)的熱氟化工藝，對(duì)級(jí)聯(lián)管道內(nèi)壁進(jìn)行鈍化處理，使氣態(tài)六氟化鈾不再與金屬內(nèi)壁發(fā)生腐蝕反應(yīng)。二是阻隔接觸，用覆有樹脂涂層的陶瓷板將壓縮機(jī)電機(jī)的定子與轉(zhuǎn)子密封起來，使電機(jī)不與外部空氣接觸，從而隔絕溫度擴(kuò)散。三是加強(qiáng)除濕，用鋼板將每座級(jí)聯(lián)都包裹起來，再接入一座裝有硅膠過濾器的大型空氣干燥站。Д-1廠的工作人員們加班加點(diǎn)，建成了這座長(zhǎng)寬高尺寸200×20×10米的大型裝置，每小時(shí)能夠干燥4萬立方米空氣。四是加強(qiáng)級(jí)聯(lián)管道的密封性，防止水汽滲入。之前采用的鋼管是熱軋法制造的，密封性較差。起初許多科研人員傾向于采用純鎳管，但卡爾扎文從史密斯的專著中了解到美國(guó)氣體擴(kuò)散廠使用的純鎳管也存在密封不嚴(yán)的問題。于是，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)與第92廠的工程師們深入合作，創(chuàng)新性地借鑒炮管制造工藝，用鉆孔鍛造法取代熱軋法生產(chǎn)鋼管，并對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行鍍鎳處理，新管道在密封性能上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了熱軋鋼管和美國(guó)人使用的純鎳管【Е.А.沙德林：《俄羅斯鈾同位素分離工業(yè)史》第3卷，第75～77頁?！俊?/p>

上述措施的落實(shí)耗費(fèi)了近一年時(shí)間，到1949年10月底，六氟化鈾終于能夠在Д-1廠的級(jí)聯(lián)系統(tǒng)中無損流動(dòng)，不再發(fā)生腐蝕，卡爾扎文及其團(tuán)隊(duì)掃除了濃縮鈾生產(chǎn)的最后一道障礙。1949年11月，Д-1廠生產(chǎn)出第一批75%濃度的鈾-235，經(jīng)第814綜合廠加工到94%的武器級(jí)濃度后，應(yīng)用于1951年10月18日試爆的蘇聯(lián)第一枚鈾钚混合裝藥原子彈РДС-3，標(biāo)志著蘇聯(lián)的氣體擴(kuò)散法已經(jīng)成熟，相關(guān)技術(shù)經(jīng)受住了實(shí)踐檢驗(yàn)，后續(xù)開始大舉建設(shè)新的氣體擴(kuò)散廠?；埔蚓偷?13綜合廠工作狀況進(jìn)行總結(jié)匯報(bào)時(shí)自豪地指出：“毫無疑問，美國(guó)人做出的蘇聯(lián)無法建成氣體擴(kuò)散廠的預(yù)測(cè)是錯(cuò)誤的?！薄晶?Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第4冊(cè)，第484頁?！?/p>

六 歷史影響

盡管在當(dāng)今的濃縮鈾生產(chǎn)中，氣體擴(kuò)散法已在80年代末被更先進(jìn)的氣體離心法取代，但作為蘇聯(lián)核技術(shù)的重大突破，氣體擴(kuò)散法的歷史影響是深遠(yuǎn)的，具體表現(xiàn)在以下三個(gè)方面。

第一，間接加劇了冷戰(zhàn)中的核軍備競(jìng)賽。核軍備競(jìng)賽是冷戰(zhàn)時(shí)期蘇美兩個(gè)超級(jí)大國(guó)間軍備競(jìng)賽的重要組成部分，以氣體擴(kuò)散法為核心的濃縮鈾生產(chǎn)是這場(chǎng)競(jìng)賽的“助推劑”。蘇聯(lián)在50年代初掌握了濃縮鈾與濃縮钚兩種核裝藥的生產(chǎn)能力后，開始加足馬力擴(kuò)大產(chǎn)能，力圖填平蘇美間核力量的差距。由于鈾相比于钚具有更低的臨界質(zhì)量、制造難度與更高的生產(chǎn)安全性，因此鈾裝藥受到了更多青睞。到1954年蘇聯(lián)已擁有150枚核彈頭，其中絕大多數(shù)是鈾原子彈，裝藥由第813、第816綜合廠提供【Ю.Б.哈里頓、А.А.布里什：“核武器”（Ю.Б.Харитон，А.А.Бриш，“Ядерное вооружение”），А.В.米納耶夫主編：《俄羅斯武器：蘇聯(lián)軍事力量（文集）》（А.В.Минаев，Вооружение России，Т.Ⅰ：Советская военная мощь.）第1卷，莫斯科：武器與技術(shù)出版社2010年版，第199頁。】。盡管此時(shí)在數(shù)量上仍遠(yuǎn)低于美國(guó)的1750枚，但已打破了美國(guó)核壟斷。與此同時(shí)，蘇聯(lián)擁核顯然也刺激到了對(duì)手。1953年年底蘇聯(lián)情報(bào)機(jī)構(gòu)發(fā)現(xiàn)美國(guó)正加緊擴(kuò)大濃縮鈾生產(chǎn)，新建了帕杜卡和樸茨茅斯氣體擴(kuò)散工廠，同時(shí)擴(kuò)建橡樹嶺工廠【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第5冊(cè)，第803～804頁?！?。作為回應(yīng)，蘇聯(lián)持續(xù)提升濃縮鈾產(chǎn)能，擴(kuò)建了第816綜合廠，并在伊爾庫茨克州新建了安加爾斯克電化學(xué)綜合廠，總投資達(dá)75億盧布，到1958年全蘇濃縮鈾日產(chǎn)能已達(dá)31.5公斤，已經(jīng)是1950年底蘇聯(lián)氣體擴(kuò)散工業(yè)生產(chǎn)初步成熟時(shí)的24倍，在充沛的濃縮鈾供應(yīng)下，蘇聯(lián)核彈頭數(shù)量超過了660枚【Л.Д.里亞別夫主編：《蘇聯(lián)核計(jì)劃：文獻(xiàn)資料》第2卷第5冊(cè)，第803～804頁；Ю.Б.哈里頓、А.А.布里什：“核武器”，第199頁?！?。濃縮鈾產(chǎn)能的提升使蘇聯(lián)核力量羽翼豐滿，到20世紀(jì)50年代末開始“以核制核”地應(yīng)對(duì)美國(guó)的核部署【趙萬鑫、張廣翔：《冷戰(zhàn)、核軍備競(jìng)賽與蘇聯(lián)核中心的活動(dòng)——以核研究與核部署為中心》，《華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)》2022年第3期，第66頁?！俊?/p>

第二，助推了和平利用原子能事業(yè)。1954年起第813綜合廠開始生產(chǎn)用作核反應(yīng)堆與艦船核動(dòng)力裝置燃料的低濃縮鈾

【⑦“‘烏拉爾電化學(xué)綜合廠’股份公司發(fā)展簡(jiǎn)史”（“История УЭХК”），http：//www.ueip.ru/AboutCompany/Pages/history.aspx，[發(fā)布日期不詳]/2023—10—17。】。同年6月26日投產(chǎn)的世界上第一座商用核電站——奧布寧斯克核電站就裝載了第813綜合廠生產(chǎn)的560公斤濃度為5%的低濃縮鈾【Ю.В.庫濟(jì)明：“從政權(quán)設(shè)施到博物館：奧布寧斯克核電站的歷史”（Кузьмин Ю.В.，“От режимного объекта к музею：к истории Обнинской АЭС”），《自然科學(xué)與技術(shù)史問題》（Вопросы истории естествознания и техники）2019年第2期，第267頁。】。1973年，第813綜合廠開始進(jìn)軍國(guó)際市場(chǎng)，向幾乎所有擁有核電站的國(guó)家供應(yīng)低濃縮鈾⑦。另外，1957年12月蘇聯(lián)建成下水了世界上第一艘核動(dòng)力艦船——“列寧”號(hào)破冰船，于1959年12月7日首航，比美國(guó)第一艘核動(dòng)力艦船“長(zhǎng)灘”號(hào)導(dǎo)彈巡洋艦早了兩年多時(shí)間?！傲袑帯碧?hào)ОК-150型核動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)使用的燃料，正是第813綜合廠生產(chǎn)的5%低濃縮鈾“第一艘核動(dòng)力破冰船”（“Первый ледокол с атомной энергетической установкой”），https：//www.biblioatom.ru/archievements/pervyj-ledokol/？ysclid=lvetr2vm5z670019246，[發(fā)布日期不詳]/2023—10—17?！?。

第三，為蘇聯(lián)和后來的俄羅斯聯(lián)邦留下了豐厚的“核遺產(chǎn)”。曾經(jīng)的氣體擴(kuò)散廠今天仍是俄羅斯重要的核燃料生產(chǎn)企業(yè)，維系著核工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)并為國(guó)家賺取外匯。第813綜合廠于1953年劃歸中型機(jī)器制造部管理，1975年更名為烏拉爾電化學(xué)綜合廠，今天隸屬于俄羅斯國(guó)家原子能集團(tuán)旗下的TVEL燃料公司，安加爾斯克電化學(xué)綜合廠與第816綜合廠現(xiàn)也隸屬于該公司。TVEL是俄羅斯核工業(yè)體系中的骨干成員，也是重要的出口創(chuàng)匯企業(yè)，中國(guó)與俄羅斯在福建霞浦合作建設(shè)的CFR-600快中子反應(yīng)堆便由該公司提供核燃料【“俄政府允許俄原子能集團(tuán)向中國(guó)出口鈾豐度達(dá)30%的核燃料”，https：//sputniknews.cn/20230503/1050025294.html，2023—05—03/2023—10—17。】。第816綜合廠今名為西伯利亞化工綜合廠股份公司，是世界上少數(shù)能夠?qū)⒎θ剂显偬幚頌闈饪s鈾的企業(yè)，法國(guó)全部核電站的乏燃料回收均依賴該公司【“俄羅斯擁有世界上唯一對(duì)法國(guó)核電廠的乏燃料進(jìn)行后處理的工廠”（“В России есть единственный в мире завод по переработке отработанного урана с французских АЭС”），https：//inosmi.ru/20221129/uran-258341783.html，2022—11—29/2023—10—17?！俊?019年以來西伯利亞化工綜合廠股份公司還積極參與了謝韋爾斯克社會(huì)經(jīng)濟(jì)超前發(fā)展區(qū)的建設(shè)【“‘西伯利亞化工綜合廠’股份公司發(fā)展簡(jiǎn)史”（“История СХК”），http：//atomsib.ru/%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%B8%D1%8F-%D1%81%D1%85%D0%BA，[發(fā)布日期不詳]/2023—10—17。】。

收稿日期 2023—12—20

作者師成，吉林大學(xué)東北亞研究中心博士研究生；張廣翔，歷史學(xué)博士，吉林大學(xué)東北亞研究中心教授。吉林，長(zhǎng)春，130012。

The Gaseous Diffusion Method，the Uranium Enrichmentand the Soviet Nuclear Industry，1945—1964

Shi Cheng and Zhang Guangxiang

From 1945 to 1964，the Soviet Union established the uranium enrichment industry based on the gaseous diffusion method.German specialists successfully developed cartridge filters，which greatly increased the separation capacity of gaseous diffusion plants.Mechanical expert N.M.Sinev improved the wear-resistance of single-axis compressor bearings，which enabled the stable operation of the gaseous diffusion plant.Mathematician С.L.Sobolev and physicist Gustav Hertz designed an automatic control system，which was the first Soviet practice in the field of automatic control of complex systems.Chemist V.A.Karzavin solved the problem of spontaneous decomposition of uranium hexafluoride by improving the equipment of the diffusion plant，removing the last obstacle to industrial production of gaseous diffusion.The solution of the above-mentioned problems marked the Soviet Union’s mastery of enriched uranium production capabilities.On the one hand，the Soviet Union’s uranium enrichment research and development activity intensified the US-Soviet nuclear arms race.On the other hand，it promoted the development of the peaceful use of atomic energy and left a rich “nuclear legacy” for today’s Russia.

Soviet Union；Gaseous Diffusion Method；Uranium Enrichment;Nuclear Arms Race

【責(zé)任編校 周祥森】