1960年，蘇聯從中國召回專家後，中國的原子彈研製工作並沒有因此而中斷。二機部在北京附近簡易的棚子裡著手原子彈的研製。這時，他們已經掌握了製造原子彈的基本原理，正在進行一系列部件的試製、試驗工作，只剩下一個關鍵技術問題，即核燃料生產加工問題，而且專家們認為，這個技術難題他們能夠攻克。
根據上述情況，可以肯定，經過二機部和有關方面的努力，只要進一步抓緊時間，加強組織協調技術攻關，安排好所需的配套件的研製、供應，兩三年內，即最遲在1964年，實現我國第一顆原子彈的爆炸是有可能的。二機部的同志也是朝這個目標安排工作的。所以給中央的報告裡，二機部的同志認為第一顆原子彈的爆炸，宜早不宜遲，應該儘可能抓緊時間，抓緊工作，力爭早日爆炸，於是就寫上了兩三年時間實現第一顆原子彈的爆炸。他們確信，只要抓緊，這是可以實現的。
1962年8月，二機部黨組向中共中央報告，在1964年，不遲於1965年上半年實現第一顆原子彈爆炸的兩年規劃。中國人民解放軍總參謀長羅瑞卿審閱後提出力爭在1964年實現規劃的要求，即要爭取在1964年試爆第一顆原子彈。當時，根據劉少奇的建議，成立了以周恩來為首的原子能15人專門委員會，加強領導，保證這個規劃的實現。
1964年6月，不帶核燃料的原子彈模擬裝置試驗成功。這樣，有關原子彈的最後一個技術問題解決了。接著，開始了第一顆原子彈爆炸試驗的準備工作。
爆炸第一顆原子彈的準備工作一切就緒後，張愛萍、劉西堯向周恩來作了彙報。周恩來問劉西堯，假若暫時不試驗行不行？劉西堯回答說，估計沒有問題。但是，為了研製氫彈，還得首先爆炸原子彈，弄清原子彈的梯恩梯當量才行。周恩來為什麼要提出暫緩核試驗？因為當時的國際形勢極其嚴峻，霸權主義者揚言，中國若進行核試驗，他們就摧毀我們的核設施、核基地。於是，中央專門委員會經過多次研究，提出兩個方案：一個是早試；另一個是晚試，先抓緊“三線建設”，待時機成熟後再試。但是，經反覆考慮，主要是戰略上進行認真分析後，毛澤東認為，原子彈是嚇人的，不一定用，既然是嚇人的，就要早響。於是，中共中央果斷地選擇了早試的方案。
1964年10月16日，北京時間下午3時，中國第一顆原子彈爆炸試驗成功，其威力在2萬噸梯恩梯當量以上。
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