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1955年1月18日，也就是中南海决策后的第三天，赫鲁晓夫公开宣布，将帮助中国和东欧其他四个社会主义国家进行和平利用原子能方面的研究。又过了仅仅两天，北京和莫斯科签订了一项秘密协定，主要内容是由两国合营，在中国境内进行铀矿普查勘探。协议规定，对有工业价值的铀矿床，由中国方面组织开采，铀矿石除满足中国自己的需要外，其余由苏联收购。

中苏在尖端领域方面的合作有着深刻的国际背景，一方面，苏联本身随着核工业的迅速发展，需要同中国合作从而获得部分铀矿石，另一方面，国际风云变幻莫测，苏联在客观上需要增进同中国的友好关系，巩固苏联在社会主义阵营中的中心地位。西方一些学者分析说，毛泽东1957年中期的反右运动，减小了赫鲁晓夫对共产主义在中国的命运的担忧，苏联领导人认为毛泽东是反对在波兰和匈牙利流行的反苏潮流的。此外，以美国为首的西方盟国已开始在核领域进行相关合作，签署了几十个双边协定，苏联亦顺应时代潮流，与自己的几个友好国家进行核能方面的交流。美苏在这方面的竞争中，各自既可以获得经济收益，又可以在政治上捞取好处。苏联认为，加强苏中双边的防御伙伴关系，中国便可以成为莫斯科在东方与美日对抗的一个强大堡垒，有利于壮大苏联及社会主义阵营的力量。1954年9月29日至10月12日，立足未稳且又受到美国核威胁的赫鲁晓夫对中国进行了首次访问。访问期间，双方就防务问题进行了磋商，其中一个主要话题就是如何通过援助中国来加强苏联的安全。赫鲁晓夫后来在回忆录中写道：为了加强中国，最终巩固社会主义阵营，我们同意派遣军事专家，提供火炮、枪支及其他武器。他这时或许是出于这样一种考虑，就是如果中国开始涉足一点原子弹，对美国也会形成一种压力，从而使苏联受到的压力有所减轻。

1955年4月，刘杰和钱三强率代表团赴苏联签订了苏联帮助中国建设研究性重水反应堆和回旋加速器的协议，并且参观了一些苏联的核科学研究机构和苏联的第一座实验性核电站。以后又派出有黄祖洽等专家参加的实习团赴苏联学习。

黄祖洽说，有一次钱先生找我去谈话，说国家要发展原子能事业，反应堆理论方面没有人才，希望我转向，从原来基础理论的方向转过来，从事反应堆理论研究。所以1955年我们到苏联接触一堆一器的时候，我已经有了相当的基础。

钱三强组织的实习团中，还有几位是正在苏联学习的研究生。钱皋韵曾在1952年4月准备到苏联学习核物理。因为这个专业在苏联是非常敏感的，以致临走的时候，他还拿不到签证。直到1953年夏天，钱皋韵改学电子物理，这才进了莫斯科大学，研究真空中的高频放电。钱皋韵说，我从小喜欢物理，爱好无线电，起因是中学一位物理老师讲课特别引人入胜。后来考上汪精卫政府的交通大学，可蒋介石回来后，说交大的学生都是伪学生。我便又考了一次大学，读物理系。1955年10月份，我在准备写论文，再过一年就要答辩了，突然大使馆一个电话打给我，是留学生管理处打来的，说钱皋韵，现在国内有个代表团到莫斯科，准备在苏联的一个研究所进行实习，他们点名要把你调过去。那个时候思想非常明确，反正只要祖国需要什么都干，结果第二天就去报到。当时代表团住在莫斯科大剧院后面的一个小旅馆，那个旅馆叫十月旅馆，我还记得很清楚，住在那，每天上下班，由实习单位派车来接送。这个实习单位叫热工实验室，其实是个研究所。实际上是研究加速器、反应堆的。所长哈里哈诺夫是很有名的一位院士。当时分工分了几摊，钱三强指定我在反应堆方面工作。后来我才知道，苏联援助我们原子能所的7000千瓦的重水实验堆，就是这个单位设计的。

苏联援助中国的反应堆和加速器选择安装地点前，李富春副总理曾指示：为了保密，要靠近山区，尽量少占良田。如果交通不便，可修铁路。为此，刘杰去找当时的北京市委第二书记刘仁，请这位当年的北京地下工作者提供地理情况。后来刘杰和钱三强等人又做了许多实地勘察，最后将北京房山一片开阔的荒滩作为安装地点。

核武器