1945年7月16日，美国试爆了世界上第一颗原子弹并用于战争，苏联为了拥有与其争霸世界的军事资本，也必须尽快拥有自己的核武器。但对于刚经历战争摧残的苏联来说，核武器的研制是一项十分复杂的任务，其中难度最大的环节便是核裂变材料的生产。美国氢弹之父爱德华·泰勒曾说，“生产核裂变材料是研制原子弹过程中技术难度最大的环节，一旦这个环节被攻克，那之后用几个月的时间就可以制造出原子弹”。①事实亦是如此，1945年8月20日斯大林签署《国防委员会专门委员会》第9887cc/оп号密令，苏联全面启动核计划。1949年4月15日原子弹的设计单位第十一设计院完成了第一颗原子弹的结构设计任务，但它的试爆却是在1949年8月9日817综合厂交付钚材料的三周之后，即8月29日实现的。 核裂变材料有钚-239和铀-235两种，由于苏联第一颗原子弹使用的核裂变材料是钚-239，所以国内外学界更关注苏联钚-239的生产，而忽视了铀-235的生产。事实上，为了尽快打破美国的核垄断，最大限度地缩短研制原子弹的时间，苏联采取了钚弹和铀弹两种方案的原子弹同时研发的策略，因此，钚-239和铀-235的研发和生产工作也是同步进行的。 生产核裂变材料是苏联时期核工业部门最重要的任务之一，主要在乌拉尔地区进行。乌拉尔地区作为核裂变材料最重要的生产基地，成为俄罗斯史学家研究区域性核计划实施情况的重要对象。一是研究其核工业发展史，②将其分为起步、完善和成熟三个历史阶段。二是研究其核工业发展政策，将核工业的发展视为苏联历史上的第一个全民计划，而乌拉尔地区是动员型经济发展模式成功的典型。③三是研究其核工业发展产生的社会生态影响。④四是研究其核工业的重要分布地，即核保密城市的政治、经济、文化和社会生活，乃至居民社会心理的变化。⑤随着俄罗斯档案文献的陆续解密，国内史学界也开始依据解密的档案，梳理苏联核工业发展的历史概况、探究其发展政策。⑥总体来看，国内外史学界关于核问题的研究更多的是基于宏观视角，本文从核裂变材料的生产这一微观视角出发研究苏联核计划，在学界尚属首次。笔者根据俄罗斯最新解密的档案，⑦梳理了苏联为生产核裂变材料所进行的试验研发、核工程的建设，以及具体的工业生产情况，分析这一过程中遇到的难题及其解决方案，厘清了苏联科学家在核裂变材料工业生产中的科技贡献，以及苏联政府给予的行政支持，揭示了核裂变材料实现工业生产的重要军事和战略意义。 一、核裂变材料生产的试验研发 利用反应堆生产钚-239的方案有：铀-石墨反应堆(简称“石墨堆”)、铀-重水反应堆(简称“重水堆”)和铀-普通水反应堆。技术咨询机构科学技术委员会认为，前两套方案最有发展前途。生产铀-235的方法有：气体扩散法、电磁法和离心法。苏联科学家比较倾向于离心法，但是从美国获得的核情报显示气体扩散法更为有效。 1.钚-239的试验研发 石墨堆和重水堆是当时苏联科学界公认最有工业发展前途的方法。相较于石墨堆，重水堆的研发和投产之路更为曲折。一是因为苏联缺少试验所必需的重水；二是最初Ю.Б.哈里顿和П.М.泽利多维奇在模拟数据的基础上，论证重水堆工作原理的合理性，得出的结论是不合理，不能发生链式反应。后来，依据英美的核情报，И.В.库尔恰托夫重新评估了重水堆的发展前景，认识到了它的可行性。但由于生产重水的技术难度较大，再加上重水堆的物理装置更为复杂，所以重水堆的研发进度远远落后于石墨堆。 (1)实验石墨堆-Ф-1 1944-1945年间第二实验室成立第一研究实验室，负责石墨堆的相关研究工作，主任是И.В.库尔恰托夫，副主任И.С.帕纳修克。此外，镭研究所(В.Г.赫洛平任所长)协助研究从辐照铀中分离钚的工业技术，物理化学研究所(А.Н.弗鲁姆金任所长)协助研究钚的物理性质。 石墨堆的核燃料是核纯度金属铀⑧，它由埃列克特罗斯塔利市的12厂供应，Ф-1装载了45吨金属铀。⑨工程材料高纯度石墨由莫斯科电解厂、523厂提供，截至1947年10月22日，石墨的总产量达1237.5吨，⑩基本满足了建设需要。1946年7月Ф-1开始建设，11月15日开始组装石墨和金属铀，12月25日18时，Ф-1达到临界状态，这是苏联乃至整个欧亚大陆第一次实现了链式反应。 Ф-1对工业反应堆的建设和运行非常重要。首先，通过它获得了第一批钚样品。1947年8月，И.В.库尔恰托夫及其同事借助Ф-1获得了重量为6.1微克和17.3微克的钚样品，(11)借助它们科学家得以研究钚的物理和化学性质。其次，明确了反应堆堆芯和工程材料的尺寸、大小等物理参数。如，金属铀棒的直径可以是30毫米、35毫米和40毫米不等；石墨砌块的大小是100×100×600毫米；工艺管道之间的距离不超过200毫米；反应堆正方形栅格之间的间距是200毫米。(12)最后，检测了金属铀及其铝合金外壳、铝制管线和其他材料的性能。
