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在王淦昌、朱光亞、陳能寬等科學家的親切關懷和指導下，第二生產部副主任孫維昌精心組織，親自參與201車間炸藥部件的研制，用四臺帶有蒸汽夾層的球形底不銹鋼藥爐，把材料用木棒攪拌熔化后，制成懸浮體進行澆注。1964年3月28日，通過了全尺寸主藥球的成型工藝定型。202車間工人師傅一絲不茍，通過遠距離電視精心操作，生產出合格的炸藥部件。在郭永懷副所長和設計部龍文光副主任指導下，結合理論設計和爆轟試驗，開展了原子彈總體結構設計和力學、環境條件適應性試驗。他們乘坐解放牌卡車，自帶干糧，到四廠區進行力學、環境試驗。

當時設計部的辦公樓還未交工，他們在未通暖氣的單身宿舍內，為地面核試驗設計了引爆控制系統，還步行到所屬的一廠區103車間，完成了引爆控制系統的試制。他們在艱苦條件下，提前完成了原子彈總體結構設計、力學、環境試驗和引爆控制系統設計和試制任務。三機部所屬的西安和沈陽兩家航空發動機廠，組織技術人員和工人師傅，破解了一道道技術難關，提前完成了原子彈精密金屬部件的制造任務。

1963年11月20日，進行了同步聚焦爆轟點火裝置的冷試驗并取得成功。爆轟波圖像表明，中子點火裝置產生了理想的中子，隨即決定進行縮小比例1：2聚合爆轟出中子試驗。爆轟試驗取得成功，它標志著向心爆轟波和點火裝置均達到技術指標，原子彈研究有了新的突破。

6月6日，在六廠區610工號進行了全尺寸爆轟模擬出中子試驗。本次試驗除鈾235用代用品外，全部為真品，是對原子彈理論、結構設計、加工制造、測試手段及試驗隊伍的全面考驗。試驗取得圓滿成功。它凝聚著核科技人員幾年的心血和汗水，為我國第一顆原子彈爆炸成功奠定了基礎。中央專委發來賀電，張愛萍同志還在現場賦詩一首，贈朱光亞及九院同志：

賀第一顆原子彈冷試驗成功

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經過三個月設備系統調試和人員培訓，1964年8月，在221七廠701大廳開始了第一次臨界實驗，這也是我國第一次進行快中子臨界實驗。李覺等院領導和各部門的領導親臨現場。隨著兩個半球(鈾235)的接近，中子增殖也隨之增加，計數器的計數加快，領導和全體參試人員的心都懸了起來。但從裝配曲線判斷，實驗進行得十分順利。當月下旬完成了數據處理。用一個月時間完成了產品出廠前的物理參數測定和產品裝配過程中的次臨界安全檢驗任務，為研制原子彈取得寶貴的臨界次臨界數據，保證了核裝置裝配運輸貯存等過程的次臨界安全。