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　　上世紀50年代，于敏率先在國內(nèi)開展原子核物理理論研究，與合作者找出原子核相干結(jié)構(gòu)模型，填補了中國原子核物理的空白。他曾與北京大學楊立銘教授編輯出版中國第一部原子核理論專著《原子核理論講義》。他還是中國慣性約束聚變和X光激光領(lǐng)域理論研究的開拓者。

　　于敏不僅是核物理學家，也是中國核武器研究和國防高技術(shù)發(fā)展的杰出領(lǐng)軍人物之一，他在核武器理論研究和設(shè)計方面屢有突破。

　　在氫彈突破中，于敏組織攻克實現(xiàn)氫彈自持熱核燃燒的關(guān)鍵，形成從原理、材料到構(gòu)型完整的氫彈物理設(shè)計方案，帶領(lǐng)科研隊伍完成了核裝置的理論設(shè)計，并定型為中國第一代核武器�！皻鋸椡黄坪臀淦骰�”項目獲1985年度國家科學技術(shù)進步獎特等獎。

　　在核武器小型化方面，于敏領(lǐng)導突破了一系列關(guān)鍵問題，為中國第二代核武器研制奠定可靠基礎(chǔ)，該項工作獲1987年度國家科學技術(shù)進步獎特等獎。

　　在中子彈突破中，于敏作為主要領(lǐng)導人和參加者，提出了中子彈的設(shè)計指標、明確了中子彈探索的主攻方向，指出了某些關(guān)鍵技術(shù)問題和難點，該項工作獲1988年度國家科學技術(shù)進步獎特等獎。

　　在核武器基礎(chǔ)理論發(fā)展中，于敏揭示了武器核反應(yīng)內(nèi)爆過程的運動規(guī)律，解決了輻射與物質(zhì)的相互作用及弛豫過程，輻射波與沖擊波的傳播規(guī)律等一系列基礎(chǔ)問題。他參與的“原子彈氫彈設(shè)計原理中的物理力學數(shù)學理論問題”研究獲1982年度國家自然科學獎一等獎。

　　在核武器發(fā)展戰(zhàn)略中，他曾與鄧稼先聯(lián)合提出“加快核試驗進程”建議，中央果斷決策，在簽署《全面禁止核試驗條約》前提早規(guī)劃，為中國提升核武器水平發(fā)揮了重要的前瞻作用。

　　上世紀70年代起，于敏在倡導、推動國防高科技項目尤其是中國慣性約束核聚變研究中發(fā)揮了重要作用，是中國慣性約束聚變和X光激光領(lǐng)域理論研究的開拓者。