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作為新中國核事業主要決策者和組織者之一，周恩來總理從籌備創建、規劃發展、談判引進、隊伍組建、自主建設，直到每一次核試驗，都投入了大量的心血及精力。從1962年11月成立中央專門委員會到實施大陸第一顆原子彈爆炸試驗，不到兩年的時間裡，周恩來主持召開了9次中央專委會議，研究解決了100多個問題，有效地推進了大陸核工業建設和核武器研制。特別是1964年10月16日大陸第一顆原子彈爆炸試驗成功的前後，他的工作細致周密，不放過任何一個小問題。周恩來總理為國爭光心切、情系人民安危的滿腔熱情與愛心盡現其中。
對整個試驗過程的安保絲毫不放鬆
1964年，中國核爆試驗在即，周恩來特別關心整個試驗過程的安全保密、保衛工作。
當時，中國與美國關係敵對，與蘇聯關係惡化，與印度又進行了一場戰爭，台灣蔣介石集團亦不斷騷擾、蠢蠢欲動，派特務到大陸搗亂破壞。美國更是以「動態的」（間諜衛星、高空偵察機等）、「靜態的」（在大陸周邊設立監聽站、觀測站等）多種手段搜集大陸核試驗情況，並不斷發出打擊大陸核工廠、核基地的威脅。1964年8月底，美國情報部門根據偵察衛星圖像顯示，在一份評估報告中認為：幾乎可以肯定，羅布泊附近的一處設施是核試驗基地。但美國當時又認為中國還沒有足夠的核裂變原料，在年底之前不會進行核試驗。上述四方對中國研制核武器的進程是極其敏感、格外關注的，不管從哪一方面來說都會是一種潛在的破壞因素。這次核試驗一旦走漏風聲，勢必成為各敵對勢力干擾破壞的目標。
1964年9月9日，張愛萍、劉西堯向中央專委呈報了《首次核試驗的準備情況和正式試驗工作安排匯報提綱》，指出試驗已經準備就緒。
9月16日、17日，在中央專門委員會第九次會議上，周恩來再次要求與會人員必須絕對保密，不能對任何無關人員透露試驗內容。他以自身教育大家說：「鄧穎超是中央委員，因為她的工作與試驗無關，所以不能告訴她。」
在這次會議上，周恩來綜合各方面意見後，提出兩種方案：一是晚試，目前暫不試驗，先抓緊三線建設，繼續發展核技術，待機再試；二是早試，不懼怕核威脅，盡早進行核試驗。
這兩種方案報到毛澤東處，這位中國最高決策者作了最後裁決：「原子彈是嚇人的，不一定用。既然是嚇人的，就早響。」毛澤東一錘定音，中央決定盡快爆炸第一顆原子彈。
1964年9月23日，距離大陸國慶15周年還有一周時間，周恩來在中南海西花廳召開了一次小型會議，召集賀龍、陳毅、張愛萍、劉傑、劉西堯等人正式傳達了毛澤東和中央常委的決定。這次會議還確定大陸第一次核爆炸時間應選在10月下半個月到11月的下旬。最好選在10月15日到10月20日之間，因為那時國慶節的迎送活動差不多就告一段落了。
會上，周恩來周密地部署核試驗的各項準備工作，指出：「為了防備敵人萬一進行破壞，由總參謀部和空軍研究，作出嚴密的防空部署；由劉傑負責組織關鍵技術資料、儀器設備的安全轉移；由陳毅組織外交部進行對外宣傳工作的準備；張愛萍和劉西堯趕赴試驗現場組織指揮；除我和賀龍、羅瑞卿親自抓以外，劉傑在北京主持由二機部、國防科委組成的聯合辦公室，負責北京與試驗場的聯絡；要規定一些暗語、密碼。」他還鄭重地叮囑：「一定要保護好我們自己的專家，東西要轉移保存下一部分。不是破釜沉舟，一錘子買賣。」
盡管進行了如此周到細致的準備，但仍然有相當的風險。萬一試驗失敗，消息泄露，將造成不利影響。為了絕對保守原子彈試驗的秘密，周恩來向與會人員規定了嚴格的保密紀律。他說：「保密問題，不能假手許多人。我這次小病（指8月10日至20日因病住院做手術），傳得很廣。」「希望你們對家裡人也不說，不要一高興就說出去。鄧穎超同志是老黨員、中央委員，不該說的我不向她說。任何人不該知道的，不要知道。前幾天開會的人（指出席中央專委會第九次會議人員），不一定通知。」「我們決定這件事也只是常委、軍委兩位副主席，彭真同志。」「這個時期就根本不要寫信了。你們自己除公事以外，也不要為私人打電話。上梁不正下梁歪。你們今晚要開個緊急會，具體規定幾條，從現在起就搞好保密，什麼消息也不要漏出去。」
接著，周恩來又面對張愛萍和劉西堯說：「你們兩人從今天起不要接見外賓了，埋頭苦幹，是無名的工作，決定了松不得。」
最後，周恩來又專門對後到會的陳毅強調說：「你可不能講啊！」陳毅知道周恩來這是在提醒他在以外長身份接待外賓時千萬不能說了出去。
陳毅操著四川口音爽快地回答：「我不講哇！」
時至傍晚，涼風習習、樹影婆娑中，一抹橘紅溫柔的斜陽灑射在紫光閣的總理會議室。這個重要會議還在繼續布置著工作、研討著步驟與細節……
周恩來仍然不厭其煩地叮囑大家要做好新中國首次核試驗的空中和地面布防工作。他對賀龍和羅瑞卿大將再次特別指出：「為了防止敵人動核手術，西北一線，要調飛行師和高炮部隊進去，形成對空防線和火力網。」略作停頓，周恩來繼續頗含意味地提醒大家說，「要防止破壞，防止響了以後被人報復，當然也不一定。但總是要有些準備，防空、公安保衛，總得有幾道防線。由國防科委、二機部商量，向總參提出來，如何搞，另外部署，試驗場本身是沒有防護的。」
這時，副總參謀長張愛萍站了起來，向周總理告假說：「今天晚上，外交部安排有一個外事活動，我得參加。抱歉，我要提前告退了。」
周恩來仰起頭來，對外交部有關人員說：「下不為例，以後再不要安排愛萍同志的外事活動。」
張愛萍副總長站起身來，一步邁出，剛要準備離去，卻只見周恩來突然從沙發上也一躍而起，不慌不忙地擺一下手，說：「愛萍，請留步。」
周恩來健步走了過來，堵住了張愛萍的去路。周恩來關切地說：「愛萍，你帶核試驗的文件了嗎？」
張愛萍搖了搖頭，認真地說：「總理，沒有帶啊！」
周恩來指了指張愛萍的衣兜，毫不客氣地說：「搜一搜嘛，看看裡邊有沒有紙條，你參加外事活動，首次核試驗的只言片語都不能帶出去。」
在周恩來的督導下，在會議室許多雙參會者眼睛的註視下，張愛萍實實在在將自己幾個衣兜都仔細地掏了一遍。
最終沒有掏出什麼，周總理才如釋重負地說：「保密無小事啊！首次核試驗除了中央政治局常委外，書記處也只有彭真知道，範圍很小。一旦泄露出去，就會捅破天的。我上次小病，傳得很廣，外國媒體也輿論紛紛。我老婆是老黨員、中央委員，她就不知道我們要搞核試驗，我從不對她講。」
在座的人員喟然感嘆，周總理保密觀念如此之強，真是一代楷模。周恩來以身作則的表率行為，使大家受到深刻教育，有效地保證了第一次核試驗沒有發生一起泄密事件。
暮靄湧起，紫光閣裡的光線漸次黯淡下來。將所有預想的事情都布置妥帖後，周恩來向坐在後排工作人員席位上認真埋頭做記錄的首次核試驗辦公室主任李旭閣招了招手，說：「李參謀，你過來。」李旭閣從後排站了起來，快步走到周總理跟前，請示道：「總理有什麼指示？」
周恩來強調說：「到了馬蘭後，你們與中央聯繫，全部用暗語密碼。今晚就制訂場區與北京通話的暗語，北京也就是我、賀總、羅總三人抓。你回去向愛萍副總長報告。」
當天晚上，參加外事活動回來的張愛萍召集緊急會議，研究落實周恩來的這些指示。
李旭閣報告了周總理的指示，張愛萍副總長語重心長地吩咐：「旭閣，按總理的指示辦。」
隨後，李旭閣與二機部辦公廳主任張漢周、二機部部長劉傑的秘書李鷹翔、國防科工委的處長高建民一起編暗語。也許因為首次核試驗的原子彈是圓形，李旭閣提出，將原子彈取名為邱小姐。此議一出，大家連聲稱好，說形象隱秘，於是便將裝原子彈的平台叫梳妝台，連接火工品的電纜線像頭髮一樣長，叫梳辮子。李旭閣寫完了，便送給了張愛萍，密碼對照表上規定：正式爆炸的原子彈密語為邱小姐，原子彈裝配為穿衣，原子彈在裝配車間，密碼為住下房，吊到塔架上的工作台為住上房，原子彈插火工品，密碼為梳辮子，氣象的密碼為血壓，起爆時間為零時。有關主管也有相應的代號，周總理的代號為82號。張副總長看了後連聲說：「旭閣，編得好，既形象生動又隱秘難猜。」於是，9月24日正式報給了周恩來、賀龍和羅瑞卿，作為核試驗場與北京電話聯絡的暗號和密碼。
會後，張愛萍向周恩來寫了書面報告，並附上明密語對照表。
9月27日，張愛萍和劉西堯返回西北羅布泊核試驗基地現場。他們將中央專委會第九次會議精神和周恩來關於嚴格遵守保密紀律的指示，原原本本地向全體參試人員進行了傳達，並部署了最後階段的各項準備工作。當晚，他在自己住的帳篷上寫了一個大大的「響」字。
參加這項工作的有6000餘人，包括間接參加的共有上萬人。首次核爆炸採用塔爆形式，一座高102米的高塔已經豎立在戈壁灘上。準備工作正在緊張進行，前方人員要隨時向北京匯報。
中國首次原子彈裝置爆炸試驗進入了倒計時。
為了預防萬一，試驗前夕，周恩來指示總參謀部下達防禦任務，實行全面戒備，防止美蘇和台灣國民黨軍的空襲與破壞。一切準備停當，所有參試人員按照周恩來「一絲不茍，保響、保測、保安全，一次成功」的指示，進入發射前倒計時準備。試驗方案還擬定了各種意外情況如早爆、誤爆的處置預案等。從最壞處著想，做好了萬無一失的準備。
周恩來對待核試驗的態度，首要的是表現在「安全」二字上。在核試驗的前一天，當他得知試驗有三種結果：一是乾脆利索、二是拖泥帶水、三是完全失敗，當即叮囑負責試驗的人員說：「要做好預防萬一的準備工作。」
1964年10月14日，核試驗場區的各方面工作已處於最後待命狀態。
1964年10月15日12時，核試驗基地核試驗辦公室傳來保密請示電話：
總理、林總、賀總、聶總、總長：
經黨委常委研究，根據氣象情況，零日定為16日，零時定為15點。
請指示。
1964年10月15日12時30分，周恩來對此電話記錄作了批示：
劉傑同志並告成武同志：
請以保密電話囑張、劉，同意零時定為16日15時。
周恩來
10月15日12點半
成武是楊成武，是代總參謀長；張是指張愛萍，劉是指劉西堯，當時分別任這次核試驗的正、副總指揮。
1964年10月16日，周恩來在北京全天都守候在電話旁，12時，周恩來給劉傑寫了一封親筆信：
劉傑同志：
在12時後，當張、劉回到指揮所時，請你與他們通一次保密電話，告如無特殊變化，不要再來往請示了，零時後，不論情況如何，請他們立即同我直通一次電話。
周恩來
10月16日12時
16日凌晨，原子彈運到了鐵塔架前。李旭閣密電北京：邱小姐在梳妝台，八點鐘梳辮子。原子彈徐徐吊上塔架。李旭閣密電：邱小姐住上房。
16日上午10時，試驗程序進入清場階段，大隊人馬被撤到60公里以外的白雲崗觀察所。大家既興奮又緊張，不少人問鄧稼先有把握沒有，鄧稼先光是笑，不回答，實在躲不過去了，就擠出一句話：反正能想到的問題全想到了。
14時30分，總指揮張愛萍走進了白雲崗觀察所向周恩來電話報告：各項準備工作就緒，一切正常。周恩來批准按時起爆。
接近15時，王淦昌、彭桓武、郭永懷等科學家，陸續走進了觀察所的掩體裡，背對核爆心臥倒。李旭閣說，為了看蘑菇雲，豁出去一只眼睛了。張愛萍說：「旭閣勇氣可嘉，不可蠻幹，通知所有人不許面向爆心。」
極度緊張揪心、萬分激動人心的核爆零時，終於一分一秒地到了。
9、8、7、6、5、4、3、2、1……
1964年10月16日核爆零時，中國原子彈爆炸如期進行，試驗成功！蘑菇雲升起來了！現場沸騰了！
張愛萍抓起電話激動地向周恩來匯報說：「總理，首次核爆炸成功啦！」
周恩來接到張愛萍直通保密電話報告試驗成功喜訊，異常冷靜地進一步核準，他發問：「是不是真的核爆炸？」
張愛萍一愣，扭頭問身邊的王淦昌：「總理問是不是真的核爆炸？」
王淦昌一邊計算著蘑菇雲的高度，一邊肯定地說：「是核爆炸！」
周恩來這才肯定地當即代表中央向原子彈研制和參加試驗人員表示熱烈的祝賀。他興奮地說：「很好，我代表毛主席、黨中央、國務院，向參加首次原子彈研制和試驗的全體同志表示熱烈祝賀！」
當晚，毛澤東、劉少奇、周恩來、朱德等主管人在人民大會堂接見大型音樂舞蹈史詩《東方紅》的3000餘名演職人員。退場時，周恩來高興地對大家說：「告訴大家一個好消息：今天下午3點鐘，我們的第一顆原子彈爆炸試驗成功了！大家可以歡呼，可以鼓掌，你們要小心，可不要把地板跳塌了喲。」頓時，歡聲雷動。
關心核爆後對附近居民輻射污染問題
在進行原子彈爆炸試驗前，還有一件事使周恩來一直掛心不已——核爆炸後放射性塵埃污染和輻射的安全問題，這是一個關係人民身體健康的大問題。
為此，周恩來親自指派衛生部部長錢信忠組織衛生防護隊，分赴核試驗基地下風400公里外居民區開展監護工作。周恩來要求參試各部門採取有力措施，使這次大氣層核試驗不但不能使大陸人民、而且也不能讓鄰國人民受到超過允許劑量的放射性塵埃的污染。對此，防護隊在許多地區設置監測站點，制定並採取了種種嚴密的防護措施。由於各部門通力合作，氣象預報準確，大陸第一顆原子彈裝置爆炸試驗不僅在比較理想的條件下成功進行，而且有充分的安全保障。
當爆炸勝利結束後大家正沉浸在成功的喜悅中時，周恩來則以對人民高度負責的精神，已經在關注和考慮著爆炸後對人民健康安全的影響問題，特別是試驗地附近地區受到放射性污染的情況和下一步核武器的發展問題，叮囑劉傑要立即注意研究這個問題。他馬上指示有關人員去立即研究敦煌、蘭州一帶受到放射性污染的情況。當時放射醫學專家對放射性污染的嚴重程度可能得過高，周恩來要求專家盡快向他報告這方面的情況。
張愛萍、劉西堯奉周恩來的指示，必然十分重視對下風向地區放射性微塵的監測工作。早在原子彈爆炸前，核試驗委員會防護工作部和新疆軍區防疫檢查所就在10月14日聯合派出了15名放射性測量、分析和化驗的技術人員，在上述地區設立了監測站，並配備了監測用的儀器和收發電報的電台，原子彈爆炸後，如發現漂移過來的放射性微塵有害居民健康，立即報告試驗委員會和當地政府。10月17日晚上8點，北京177辦公室收到核試驗基地辦公室傳來監測站對下風向地區放射性微塵監測的數據報告，劉傑看後立即請軍事醫學科學院徐海超研究員前來一起研究。徐海超是研究射線防護問題的專家，他看了監測數據後，認為有的地方空氣中放射性微塵濃度已超過國家規定標準，需要趕快採取防護措施。劉傑感到問題嚴重，立即向周恩來報告。周恩來要劉傑和有關人員來到中南海西花廳，同時通知衛生部副部長錢信忠（當時兼二機部副部長，主管衛生防護工作）也來。
周恩來認真地聽取了177辦公室工作人員關於下風向地區放射性微塵監測點布設情況和17日晚上8點傳來的監測數據，並詢問了射線種類、劑量單位和安全邊界等方面一些問題。隨後，周恩來問徐海超有什麼看法。徐海超根據科學推斷，回答周恩來說：「從剛才念的監測到的數據看，有幾個監測點空氣中放射性微塵的強度超過了國家規定的標準。雖然超過不太多，但應引起高度重視，需要採取安全防護措施。」周恩來接著又問：「那麼應該採取什麼措施呢？」徐海超答道：「我的意見是在最近一些天裡，凡是超過國家規定標準的地區的居民要戴上口罩；蔬菜要很好洗淨再食用；嬰兒暫不吃牛奶、羊奶；人不要吃動物的甲狀腺。」
周恩來聽著徐海超的意見，緊鎖眉頭，慎重而嚴肅地詢問：「根據可靠嗎？」
雖然在這方面大陸缺乏直接的經驗，只能參考國外公布的一些數據加以推斷。但是專家還是肯定地回答說：「根據我的推斷是可靠的。」
周恩來感到事關重大，立即強調說：「要謹慎對待，不要在人民群眾中造成不必要的恐慌。」稍停片刻，他接著說：「現在的問題是放射性強度超過規定的標準，對居民究竟有了什麼影響，還缺少可靠的根據。」徐海超建議：「可不可以對這一地區的居民做采血檢查，看血象的變化？」周恩來表示：「采血檢查可以，但不能驚擾居民。可以先在駐這一地區的部隊戰士中采血，因為他們同當地居民都在超標的地區。根據對戰士采血化驗的結果再研究下一步應採取的措施。」
周恩來要秘書王亞志把楊成武副總參謀長請來。楊成武到後即向其簡要介紹了原子彈爆炸後核試驗場下風向地區有的地方放射性微塵強度超過了國家規定標準。為了搞清楚這一情況對居民健康安全有什麼影響，要楊成武「安排對駐地部隊戰士做一次采血檢查」。
周恩來還是不放心，感到問題非常嚴重。他思忖片刻之後指示馬上給駐敦煌的部隊戰士驗血，因為他們處在最前線，根據他們受到核心輻射的程度再決定下一步的措施。
18日，按照楊成武的布置，下風向地區駐軍某部的衛生機構經過對成百戰士抽血化驗，結果沒有發現任何異常。19日，張愛萍、劉西堯從核試驗基地聯名向周恩來報告，下風向地區有的監測點放射性微塵強度短期稍高，現已降到比規定的標準還低。隨後，衛生部所屬在全國各地的監測點上報的數據也表明，核試驗後各地空氣中放射性強度沒有出現十分異常現象，對居民健康無危害，對勞力力無影響。
就這樣，直到經過反復檢驗、包括給在最前沿的戰士進行抽血化驗，沒有發現異常情況。177辦公室從10月18日至30日匯集的各地監測數據反映的趨勢，各地區空氣中放射性強度已接近自然本底，無需採取任何措施。大家心中的一塊石頭才算落了地，周恩來也才最終放下心來。
對以後的核安保，事必謹慎、嚴加防范
1965年5月，周恩來指示國防科技戰線的同志說：「嚴肅認真，周到細致，穩妥可靠，萬無一失。」這一指示被作為指導大陸核試驗的十六字方針。每次進行核試驗，周恩來都要著重強調安全問題。
尤其值得一提的是，在大陸第三顆原子彈爆炸前3個小時，周恩來專門召開有關人員參加的會議，說：「按原定計劃，今天凌晨5點要進行核試驗，爆炸第三顆原子彈，但是我看到天氣預報的材料後發現，現在的風向和原預報的風向發生了變化，這樣有可能爆炸塵埃在大陸飄過時間延長，所以把你們請來，研究能不能按原計劃試驗？」
在這個緊張的時刻討論這一問題，參加會議的同志都深深感覺出周恩來總理的擔憂，大家展開了討論。有的同志在發言中介紹了美國在比基尼亞島的核爆炸試驗對大陸南海漁場的污染的監測材料和蘇聯進行核試驗後對大陸新疆北部人民和羊群影響的監測材料，並且提出這次試驗的噸位和塵埃飄過的時間可能與美蘇進行試驗後的情況相似。
周恩來聽後馬上指出：「這兩份調查材料很有參考價值。」
大家進行了一番認真的討論。隨後，周恩來綜合了大家的意見，並且分析了可能出現的水源和蔬菜的污染，態度堅定地強調說：「盡管如此，為了保證試驗區附近人民群眾的安全，我們必須採取嚴格的防范措施。」
在場的同志肯定地告訴周恩來說：「已經通知有關地區的群眾做好了準備。」
最後，周恩來請秘書將會議討論的情況和提出的一些具體措施迅速通知甘肅省和有關部門，做好預防工作。
待會議結束時，第三顆原子彈爆炸的試驗已經迫在眉睫了。但與會者都從周恩來當時的態度意識到：如果大家認為這次核試驗會影響到群眾的安全，他會毫不猶豫地決定停止進行試驗。因為人民的安危，在周恩來的心中高於一切。
1970年4月24日晚，中國成功地發射了第一顆人造地球衛星「東方紅一號」。在此之前的4月20日，周恩來又通過國防科工委副主任羅舜初發出指示：第一顆衛星的發射要做到「安全可靠，萬無一失，準確入軌，及時預報」。在衛星準備發射期間，周恩來還要求參加此項工作的工程技術人員：要認真地、仔細地、一絲不茍、一個螺絲釘都不放過地進行發射前的準備工作。
進入晚年的周恩來，是以驚人的毅力忍著癌症的病痛主管中國的尖端科技事業的。
1970年，周恩來又在一次專委會上明確大陸的核電站建設應該遵循「安全、適用、經濟、自力更生」的方針，並把「安全」放在首位。
1974年3月31日和4月12日。周恩來再次主持召開中央專門委員會會議，主要討論的是有關和平利用原子能的核電站工程問題。這時，他即將進入醫院接受手術治療。
在3月31日的中央專委會會議上，周恩來聽取了「728秦山核電站工程」技術情況的匯報。周恩來最為擔心的是核電站的安全問題。他提出：「必須注意核電站的安全問題。」「核電站的設計建設，必須絕對安全可靠，特別對放射性廢水、廢氣、廢物的處理，必須從長遠考慮。一定要以不污染國土、不危害人民為原則。對這項工程來說，掌握核電技術的目的大於發電。」
周恩來深思了一會兒，叮囑與會人員說：「在南方選址要注意防潮、防腐蝕、防風化；要想到21、22世紀，要為子孫後代著想。」他還指示有關部門：「一定要選派優秀設計人員支援該項工程建設，以此鍛煉一支又紅又專的技術隊伍。」
在4月12日周恩來主持的審查另一工程項目的中央專委會會議上，他詳細聽取了這一工程的設計方案，詢問了其中的問題後對原設計方案提出了尖銳的批評：「你們沒有把鑽探、水文、地質的情況搞清楚就要定點，這是很不正確的，也是很危險的，你們要搞‘洞裡洞外連成一片’的設計方案是不對的，是嚴重的失誤。」周恩來停了一下又說：「今後在基本建設中，一定要注意用水的水量問題，不能沒有控制地向地下抽水，地下水抽得過量，會導致地面下沉，不注意這些就會帶來大問題，產生後患……」周恩來在會議快結束時，用滿懷深情和希望的眼神看著與會人員，叮嚀大家說：「一定要牢記，大陸的尖端事業現在還處在初級階段，一定要爭取時間，盡快搞上去！」
