最为庞大的系统工程核潜艇工程是怎样炼成的？

我们的核潜艇往事追忆

刘 群 毛玉姣

在新中国成立初期，为了打破超级大国的核讹诈，党中央于1958年开始探讨研发核潜艇的事宜。1958年6月29日，毛主席圈阅了聂荣臻元帅上报的一份绝密报告——《关于开展研制导弹原子潜艇的报告》。1959年10月毛泽东主席发出“核潜艇，一万年也要搞出来!”的号召。我国经过长期艰苦卓绝的奋斗，1970年7月中，潜艇陆上模式反应堆在周恩来总理的关怀下启堆了，8月底达到满功率运行;同年12月26日首艇下水。经过各项试验，1974年8月1日首艇交付海军服役，中国成为世界上继美苏英法之后第五个拥有核潜艇的国家。我们有幸参加了中国核潜艇(09工程)首艇研制工作，尽了自己的职责。这一伟大工程无疑影响了我们一辈子，在奋斗中形成的观念和习惯必然会带到以后的工作中。我们回忆往事，思绪万千，终生难忘。

1963年8月，刘群毕业于中山大学核物理专业，分配到国防科委七院09研究室，参军入伍。1971年7月调入七院论证部(海字230部队)，现称中国船舶集团公司船舶系统工程研究院。在工作中，刘群成长为中共党员、高级工程师。从世界排名靠前的中国央企——中国五矿集团退休，在经济领域闯荡12年。

1960年8月，毛玉姣毕业于清华大学核反应堆工程专业，分配到科学院原子能研究所47-1室工作。毛玉姣于1972年调入武汉大学。在工作中，毛玉姣成长为中共党员、教授。

1963年年底中央军委决定，七院09研究室与原子能所47-1研究室合并，成立七院第15研究所(总字907部队)。十五所成立时，3室、4室与所部几个处和几个科在北太平庄办公。1室、2室在47-1办公室(第4层)办公。1室有物理组、屏蔽组、热工组三个专业组。我们俩都在物理组参加核潜艇首艇的研制工作。为了弘扬核潜艇精神，我们撰写了这篇文章，共同追忆五十多年前的一段难忘的往事。

1964年刘群

1964年毛玉姣

1965年天安门广场，部分物理组成员留影，前排左起：陈辅民、焦惠先、王承基;后排左起：刘群、陈曾涤、戴永源、汤勤恒。

一、反应堆物理计算 从半经验公式到四群扩散方程

1963年至1964年间，在研究室主任韩铎和昝云龙领导下，由周明生和孟希哲带领，建立了压水堆物理计算的半经验公式，用它完成了09-1反应堆物理初步设计，确定了堆芯主要参数，如核燃料浓缩度、水铀比、活性区栅格结构和材料，寿期和铀总装量等。此后，室领导指出，这些计算方法是有局限性的，从此开启了历时四、五年的设计计算方法研究。

当时国外有些公开发表的压水堆设计资料和基本的核数据，但并没有现成可用的方法。物理组先后有二十多人，分多个课题组钻研探讨。47-1室办公室距离宿舍大约25分钟路程，每天早出晚归两点一线，都一心扎到工作上，尽快创出新天地，能够完成自己所承担的那份任务。几年间，除了有一次去河里游泳外，真不记得有哪个星期天出去玩过。

物理组经常有课题报告会或交流会，每个人都把课题研究的成果整理成书面报告。我们现在还珍藏着三十多份打印的课题报告。值得提一提的是，我们与计算数学同志合作，结合09反应堆具体活性区，编写出了十多套计算机程序，把方法落到了实处，而且他们之间配套构成完整的方法。这是我们自己研制的、适用于自己的潜艇核反应堆计算的一套方法，该方法达到了当时国际反应堆设计方法的水平，也与当时计算机技术的飞速发展相适应。

二、我们参与的反应堆物理设计的两个课题组

我们曾参与反应堆两维燃耗计算程序的两个课题的工作。

1.反应堆两维(r,z)燃耗计算程序，编在武汉X-1机上。周明生、毛玉姣、刘旭东与计算数学人员李大图、衷仁保、包有红等合作完成。

2.反应堆两维(x,y)燃耗计算程序，编在北京中关村的109-丙机和东高地的109-丙机。周明生、刘群、周胃清与科学院计算数学所的崔蕴中、曾继云、邵毓华、张荣肖、唐权钧、张季生等合作完成。

这两个程序的不同，在于表述中子通量分布时，一个在“竖向”直观清晰，另一个在于“平面方向”直观清晰。这两个程序有共同点：

1.需要把“蒙特卡罗热中子谱”程序的计算结果，作为本程序的输入参数，都需要把“B-1近似快中子谱”程序的计算结果，作为输入参数。“热谱”程序是由焦惠先和张立吾等完成的，“快谱”程序是由王英明和李大图等合作完成的。

而有关的热中子谱和快中子谱程序又要求输入多群中子核截面数据，且常常与其他课题组，或其他专业组如结构组、热工组互相核准数据。

2.程序都很大，为保证核计算精度，堆芯活性区内网格的密度要足够大，空间上两维是相乘的关系。但是密度越大，对计算机内存储量和运算速度的要求越高。当时全国最大的计算机有4台，我们用了3台。这个级别的计算机算一个燃耗全寿期方案，要求机器连续无故障运行8-10小时。在109-丙机上，“蒙特卡罗热中子谱”程序算一个方案也要3-5小时。这个方法使用统计模拟两万五千多个中子在栅格中的行为才能保证计算精度。

3.两个燃耗计算程序的输入参数都很多，多达上千个，每次计算准备都要仔细审查。

1967年夏天，北京举行了有关核潜艇工程的香山会议，正是这次会议签了有关协议，科学院计算所派强有力的科技人员与我们合作完成反应堆物理的编程和计算任务。

从这以后我们直接向国防科委袁参谋要大计算机的时间，每个月向七机部一院冯连成申请东高地109-丙上机时间，以及向九院滕洪深申请中关村109-丙上机时间。他们基本上都能满足我们的要求，常常给我们晚上的时间，一干就是通宵。虽然辛苦一点，与以前要不到上机时间比起来，大家都无比高兴。我们都深深感受到毛主席、周总理、党中央对核潜艇工程(09工程)的关怀，国家各个部门都给09工程开绿灯，干活很痛快。

三、从北京和武汉到909基地24号

1969年年中，获得18号小堆零功率第一批实验结果后，开始了计算与实验的校核。先后在武汉和北京计算了这些零功率试验，有些计算值偏离了实验值。这样现有的十几组控制棒加上几十根可燃毒物管控制不住反应堆。这可是大事啊!在室领导组织下，同时展开了两方面的工作。

1.计算方法方面，问题出在哪里?对十多个实验的理论分析，找出模型的近似处理中几处可能会产生误差的地方，用了经过实验验证的半经验的参数作修正，效果相当好。研究成果编入196反应堆物理设计说明书。

2.反应堆的核控制如何解决?经过各方同事的讨论，曾提出过六种方案，我们也做了一些计算，大多都被否定了。我们计算了“加厚可燃毒物管”方案，硼钢管厚度从0.0X厘米到0.XX厘米，冷态中子增值因子逐步降低，在0.XX厘米时就有了足够的停堆深度，从0.XX到0.XX区间效果降低，自屏蔽作用明显。用长途电话报告周明生，帮助领导下决心，采用厚度为0.XX厘米的硼钢管，即派袁耀初到厂里加工新的硼钢管。

1969年，十五所从北京整体搬迁到909基地。核反应堆的物理设计离不开实验，也离不开计算机。18号是物理实验基地，24号是计算机基地，它们是基地建设的两个重要项目。1970年初，配齐了数学人员和计算机人员，及时安装了108-乙机。咱们有了自己的计算机，这大大促进了我们的交流。在这台机器上内存容量能完成蒙特卡罗热谱计算程序，也能完成两维燃耗计算，虽然用机时间长一点。

为新的机器要重新编写计算程序，还要重新提出编程序的任务书。计算程序人员是技术熟练的老手啦，上得很快，没多久几个主要计算机程序就搬到108-乙机上来啦。两维(r,z)燃耗计算程序转过来了，蒙特卡罗热谱计算程序，B-1近似快谱计算程序也转过来了。

四、核潜艇模式反应堆能够达到满功率吗?

1970年4月至5月间，新旧硼钢管都到货了，立即做了1:1零功率实验，发现功率不均匀系数太大，也即反应堆达不到满功率。一旦909基地有了计算机，又有了相关的计算程序，设计计算就可以立即进行。离启堆时间还有几个月，为了解决达到满功率的问题，物理设计组、实验组、计算数学组和机器组等各方面技术人员，夜以继日，苦干快干，会战数月。五十多年过去了，仍然记忆犹新。

开会讨论研究，再上机计算，再开会分析结果，提出计算要求，这个过程几天又来一次。开会主要在物理人员集中的18号工地办公室，上机计算在2号点24号机房。

活性区平面图挂出来，原来几十根硼钢管的位置一目了然。硼钢管的厚度变了，位置变不变?数量变不变?先后收集过大家的意见，定性分析，有许多办法，例如：(1)堆芯中心通量峰大，要减少边沿的硼钢管;(2)通量分布平面倾斜，要六面均匀布置硼钢管，包括调整测量管的位置;(3)19组控制棒中，每组X根，提起后，局部峰值大了，为减小这种峰值，可将X根中的中心一根控制棒换成硼钢管，又能保证反应性控制效率。

堆芯硼钢管布置的变化，要保证反应性控制安全，又要降低通量峰值，能到什么程度，上机计算拿数据。这时运用两维程序的前一部分功能，静态计算，较快就能出结果。计算了许多方案，比较之后，选择了XX根新硼钢管的布置方案。各项物理设计参数，研究成果编入了196反应堆物理设计说明书。

在燃料燃烧过程中，整个寿期能否保持满功率?我们要做全寿期燃耗计算，多方案计算来选择最佳控制棒提升方式。每计算一个燃耗方案，要在108-乙机上连续计算15个小时左右。因为事情紧急，机器是自己的，常常是24小时连轴转。困了扒在桌上打个盹，饿了拿出准备好的馒头啃啃，到室外旧菜地拔点葱叶就着吃，也很香。

几个月先后算了二十多个全寿期燃耗计算，选出了最佳提棒方案，其中两个是100-EC-1和200-EC-1。运行初期用E圈三组作为调节棒，中期切换为C圈三组作为调节棒。195反应堆物理设计说明书中列出了10个提棒方式的计算结果。最后采纳的方案，都经过各级领导审核。还要说明，我们计算的通量不均匀系数还要提供给热工组，由他们分析是否整个寿期都能达到满功率。在196反应堆上和195反应堆上，运行实践检验，证明方案可行。也许还会有许多困难的事情要做，但不会出现颠覆性大事。

五、核潜艇精神永存

历史是最好的教科书，优秀传统文化是最深厚的文化软实力。红色基因、红色传统、红色资源是中国共产党人创造的宝贵思想和文化财富。我们退休后，多年来参加研制核潜艇工作的老战友坚持聚会活动，共叙09情，弘扬核潜艇精神。近年来，不少老战友过世，触动我们内心，需要抢救历史的记录，赓续红色基因，传承核潜艇精神。

2007年5月19日，715所战友相聚北京系统工程部合影，前排左起:林鹤雄、罗见明、黄士龙、仇世民、张延飞、彭士禄、马淑英、刘芳源、林钧清;后排左起:刘国成、虞忠祥、陆洪宝、刘群、陈国柱、李家琪、洪蓉、魏书斌。

2007年5月19日，七院和海军部分战友相聚北京系统工程部合影，第一排左起：仇世民、黄平涛、尤子平、李元烈、汪祖辉、彭士禄、范豫康、蒲锡文、张家瑞、姜应东、欧阳瑞生、王传恩;第二排左起：胡祖芳、刘春、曹葳、郑菊芳、胡世聪、时其华、马淑英、戚春芝、孙长娥、马春香、岑秀娟、徐琴秀、秦佳敏、秦佳林、洪蓉、魏本菊、罗见明、朱绍文;第三排左起：孙成富、刘玉琴、李廷、马引田、黄勤石、马干、程绪安、陆登巧、徐友义、邓伯裕、张廷飞、刘芳源、赵熙秀、桂根廷;第四排左起：朱丽、陈国柱、林鶴雄、李家琪、魏书斌、黄士龙、林钧清、黄俊华、虞忠祥、陸洪宝、刘群、刘国成、丛者彦、沈洪源。

2017年物理组老战友于深圳聚会合影，左起：汤勤恒、陈开惠、王英明、昝云龙、刘群、陈辅民、陈增涤、姚增华。

2018年老一室战友于青岛聚会合影，刘群、姚增华、郭丰守、昝云龙、焦增庚、陈陪翼、汤勤恒、陈开惠、陈辅民、刘静贞。

2019年物理组战友于武汉聚会合影，左起：姚增华、陈开惠、郭丰守、陈辅民、毛玉姣、刘群、陈曾涤。

2019年老一室战友于武汉聚会合影，前排：姚增华、郭天觉、陈辅民、陈开惠、昝云龙、舒长富、董木兰、郭丰守;后排：刘静贞、李德春、陈曾涤、沈德贵、陶少平、刘群、韩容、李志芳、李洁、舒丹。

2019年47-1室战友于武汉聚会合影，前排：曲秀民、董立新、郭丰守、孙先科、王克强、万安泰、王天锡、耿爱国、霍桂云、毛玉姣、姚增华;后排：施华明、冷承木、张曰智、周汇东、王明棣、陈开惠、刘群、杨长年、陈辅民、郭天觉、陈曾涤、罗钧德、樊均福。

长期以来，习近平总书记对核潜艇的发展和核潜艇部队的建设给予了厚爱和期待，多次视察核潜艇部队和核潜艇建造厂，视察核潜艇海上阅兵仪式，他要求从事核潜艇建设事业的单位要接续搞好新一代核潜艇。习近平总书记在党的十九大报告中提出：“要把红色资源利用好、把红色传统发扬好、把红色基因传承好。”

第一代核潜艇的研制是我国最为庞大的系统工程，参加工作的有24个省、市、自治区，21个工业部、研究院，2000多个工厂、研究所、院校和海、陆、空部队。中国核潜艇是高科技产物，从无到有，快速研制成功，靠的是有志气、有情操、有能力、有智慧的一大群人，他们团结协作，勇于攀登，不折不挠、艰苦奋战。

他们有共同的目标，“一定要建设强大的海军”，“核潜艇一万年也要搞出来”。

他们团结合作，课题间的合作，专业组间的合作，各院所的合作，各部委的合作，五湖四海而来，军民一家亲，所以有力量。

他们有强烈的进取心，积极向上，不怕难，勤学习，理论联系实际，设计与实验结合，克服难题，永远向前。

他们爱国无私奉献，不怕艰苦，勇于承担责任，脚踏实地干活。

他们不重名利，谦虚谨慎，诚实做人，忠实于为人民服务。

在第一代核潜艇研制过程中，整个909基地各专业组会战，很多同事参与讨论，参与值班，不顾个人得失，团结协作，共同完成了工程关键时刻出现的任务，我们不在这儿一一列出名字。在此，毛玉姣和刘群表示，永远感谢同事们，永远祝福同事们。

(作者单位：刘群，中国五矿集团有限公司;毛玉姣，武汉大学。)

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