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1964年10月16日，中国创造的第一颗原子弹爆炸成功。一个世纪伟人曾经这样说过：如果60年代以来，中国没有原子弹、氢弹、发射卫星，中国就不能叫有重要影响的大国，就没有现在的国际地位，这些东西，反映了一个民族的能力，也是一个民族，一个国家兴旺发达的标志；1955年1月15日，党中央做出了一个决策：创建自己核工业的战略决策。一批批充满朝气的海外学子和年轻有为的科学家，冲破西方的重重阻挠回到祖国，他们一片赤诚，夜以继日，把自己学到的专业知识和先进理念倾述给国家，倾注在新中国的国防科技事业上，主人公林俊德的故事由这展开。
1959年， 苏联单方撕毁了为我国提供原子核技术的协议，撤走了全部的一千三百九十名专家，废除了200多个科学技术合作项目，刚刚起步的新中国，遭到了极为严重的打击， 机器停运，工厂停工；西方国家的遏制封锁，国内三年自然灾害的虐袭， 新中国的经济和科技建设，进入了最困难的时期，而此时学习优异的林俊德即将毕业于浙江大学，陈德开教授在浙大招待所向林俊德、刘振国宣布了入伍的消息。
三个月的时间过去了。林俊德和刘振国的部队训练结束；林俊德和刘振国被分配为一组去哈军工学习，在这里他们唏嘘为中国的科技建设和国防建设继续努力；林俊德也遇到了难题，从原本5年的机械专业转为此前一无所知，并且需要2年学完的核爆炸力学专业，并非是件易事，他们奋斗在校园的每一个角落里。
1962年，党中央做出决定，核试验工程正式上马，第一颗原子弹即将横空出世；1963年初，由于核试验各学科领域紧缺人才，作为核试验研究储备力量的林俊德和他的同学们，在这一特殊的历史时刻，奉命提前毕业，投入了新中国核试验的科研大军之中。
经过林俊德的不断试验研究，找到了能够适用于冲击波的大功率发条。李振国把这个好消息报告给陈教授并得到了批准；所里来了新同志，她们是一批刚从部队接受训练结束来支持原子核事业的女同志，振国和静怡又相遇了，静怡被分配到了冲击波测量小组。林俊德向陈教授解释了自己设计了钟表压力自计仪，原理是用钟表发条动力，可以不用电池，这是针对昂贵的电机所做的取代，林俊德称，如果这个试验成功，那将是中国式压力自记仪，陈教授表示赞同。
刘振国和林俊德接到总部任务，西去参加核爆前的调适仪器任务，静怡和淑琴去那着请战书去向政委申请参与核试验会战，并扬言一定要参加政委答应她们会向总部请示；即时，俩人就被请去办公室，政委向她们表明总部批示了她们的请求；一行人唱着歌，诵着诗出发了，马兰，我们来了。
初到马兰的他们，面对恶劣的生存环境，狂风，孔雀河的水让这一批女同志拉了几天的肚子，他们苦中作乐，抱怨但坚持着，生活用的家具，饭桌也是靠自己的双手创造的，林俊德面对艰苦的环境倒是不在意，他在意和焦急的是运输的到的器材的玻璃膜片受损。新到的玻璃膜片比上一批质量好点，林俊德很在意，原子弹爆炸只有一次机会，如果自计仪算不到数据和算到的数据不清楚都等同于失败。在专家会议上，专家们肯定了林俊德小组的自计仪的特点，但是同时不足的地方还是测量数据问题。林俊德下定决心要准确第把回收的数据记录清楚。林俊德为了找到玻璃膜的材料学习骑马，戈壁遇风沙，林俊德迷路在戈壁。
林俊德在戈壁迷路被找了回来，并受到了严厉的批评；在发防化服的时候，静怡听这发防化服的同志说女同志没有防化服不能进场区，女性在后方纳鞋底，觉得很生气认为是性别歧视；并和常桂芳一起去找李仕武提交请战书，坚定地表明了自己要为国家做贡献的心情，林俊德等男同志们都领了防化服并进行训练，静怡和淑琴偷偷穿上防化服，静怡晕倒被李仕武发现了并受到严厉批评；林俊德忍让是土法上马，绣花针和特殊的材料，甚至木材，攻克了自计仪的技术难关，为取得核爆后清晰有效的数据前进了重要一步，林俊德与奋斗在罗布泊的战友们，边调试仪器设备，边进行着严格艰苦的体能训练，为核试验零时的到来，做充分的准备。
因为李仕武的牺牲，林俊德非常的自责和颓废，淑琴看着林俊德这个模样，骂道：都什么时候了，你还顾着悲伤，你这样子，李教官的牺牲还有意义，你身上担着重要的责任，你的压力自计仪，手表，都是为核试验提供重要因素的，你醒醒吧！你记着。林俊德打起精神，一起跟同志们参加体能训练；司令员问林俊德为什么不入党，他表示自己很想入党，但是看了党章觉得自己的条件不够格；入党仪式上，林俊德、杨静怡、王淑琴和刘振国一同宣誓着入党宣言；596工程综合预演开始。
原子弹爆炸的前日，林俊德紧张的睡不着，原子弹爆炸所记录的数据将是中国向全世界证明是真正的核爆炸的一个重要数据之一。1965年10月16日，原子弹爆炸成功，是真正的核爆炸，举国欢呼，林俊德为我国原子弹爆炸做出重要的贡献。林俊德和王淑琴喜结连理。
