隨後，有關機構相繼成立，各項工作協調進展迅速，原子反應堆、迴旋加速器、鈾礦選冶提煉、生產裂變材料濃縮鈾的氣體擴散工廠、引爆裝置、原子彈$$%內爆$$%法樣彈設計、羅布泊試驗場區建設等一系列重大工作相繼展開並取得突破。1963年9月完成了原子彈圖紙設計。1963年12月24日成功進行了聚合爆轟中子試驗，1965年1月14日取得了合格的武器級濃縮鈾235。
冷戰時期一貫敵視中國的美國一直密切注視中國研製原子彈的情況。從1961年開始，美國利用從臺灣起飛的U－2高空偵察機多次飛臨蘭州等西北地區，還利用間諜衛星拍攝了多處核工廠及核設施照片。1961年1月，美軍太平洋總部呈報華盛頓的報告中稱：中國可能在1962年底試爆原子彈，將在1965年擁有小型原子彈。曾擔任過肯尼迪顧問的羅斯回憶說：$$%中國將擁有核武器的消息把大家嚇壞了。$$%肯尼迪說：$$%60年代最大的事件，也許是中國試爆核武器。$$%1961年10月，肯尼迪在接受《紐約時報》專訪時說，$$%中國一定會製成原子彈$$%。同時又無中生有地說中國有了核彈後$$%整個東南亞將被中國吃掉$$%。
1963年1月22日，肯尼迪在國家安全會議上強調，禁止核武器試驗條約的重點就是對付中國。那麼，怎麼樣才能阻止中國擁有核武器呢？當時正值中蘇關係破裂，美國覺得可以利用，最好蘇美聯手，甚至採取軍事行動，迫使中國簽署核禁試條約，放棄原子彈計劃。一個巨大的陰謀行動開始了。1963年7月14日，美國特使哈里曼赴莫斯科，帶來肯尼迪對付中國原子彈的計劃。哈里曼問赫魯曉夫：是否願意採取$$%美國行動$$%或$$%蘇聯行動$$%，阻止中國發展核武器。但哈里曼碰了一鼻子灰。赫魯曉夫拒絕把中國原子彈問題當做一個威脅，對與美國聯手的計劃也不感興趣。
美國人歷來準備兩手。在企圖與蘇聯聯手對付中國核武器的同時，也研究了單獨破壞中國核武器計劃的行動計劃，其中包括對羅布泊試驗場等目標由美國實施公開的常規空中轟炸，或由蔣軍實施空中轟炸，或實施祕密的地面襲擊，或空投特種兵破壞。在制定美蘇聯手行動計劃中，據透露，就有這樣一種建議：一架美國轟炸機和一架蘇聯轟炸機，一起飛到羅布泊上空各自投下一枚炸彈，其中一枚是核彈。
與蘇聯聯手計劃告吹，單獨幹要冒很大的政治風險和軍事風險，美國無可奈何，終於沒有采取軍事行動。中國的核武器計劃高速向前推進。1964年8月26日，美國發布了中國原子彈研製情況的特別預估，其中卻有兩個關鍵失誤：一是認爲中國原子彈不會在1964年，而會在1965年爆炸，所謂依據是：在包頭的一座鈈反應堆最快也要到1965年才能生產出足夠的供裝配原子彈所需要的鈈；二是中國首顆原子彈將用鈈並且是相對較爲簡單的$$%槍式$$%核彈，而實際上中國用的是技術先進、更爲複雜的鈾235$$%內爆式$$%核彈。1964年9月29日，美國國務卿臘斯克在新聞發佈會上突然宣佈：$$%中國很可能在不遠的將來進行原子彈試爆。$$%
1964年10月16日下午3點，位於塔高103米處的中國第一顆原子彈終於爆炸成功。中國的歷史，從此增添了濃重而光輝的一頁。10月20日，美國情報官員說：$$%從中國核試驗的放射性雲的顆粒來看，中國原子彈的裝料是鈾，不是鈈。這種原子彈的設計，比我們廣島原子彈還複雜。$$% (木子網)
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