十年動亂中，周恩來等老一輩無產階級革命家對核工業採取了一系列保護措施，同林彪、江青反革命集團的干擾破壞進行了針鋒相對的鬥爭，使核工業在動亂中仍能繼續有所發展。
1967年春，全面奪權、兩派武鬥的風暴殃及核工業，二機部負責人劉傑已「靠邊站」了。許多工廠和研究機構也先後發生了奪權、武鬥，乃至出現了停產等嚴重問題，廣大職工生活受到影響，工廠安全受到威脅。針對這一狀況，在1967年3月中旬到11月底的8個半月時間裡，周恩來親自多次打電話，並簽發了11封特急電報，明確指出：這些單位「是國家重要的國防絕密工廠，對國防建設、加強戰備具有極其重要的意義」，要「保證工廠絕對安全，保證工廠穩定生產」。他還兩次派調查團（組）到原子能聯合企業和核武器研製基地了解情況，制止武鬥，維護正常生產。所有這些保護措施，對核工業在「文化大革命」開始後相當一段時間，各項工作大體仍能按計畫進行起了重大作用。
1969年，林彪一夥利用所謂備戰，決定核燃料工廠搬遷。反應堆和核燃料後處理工廠具有強烈放射性，根本不能搬遷，其他核工廠搬遷也必然中斷生產。核事業面臨著一場災難。1969年8月12日，周恩來主持專委會討論這個問題，他針鋒相對地指出：「一線工廠不能搬，要繼續生產，加緊生產，力爭多生產多儲備。」周恩來確定的這一正確方針，避免了搬遷可能帶給核工業的致命的破壞。
1970年初到1974年，特別是後兩年，周恩來的處境越來越困難了。一方面，「四人幫」對他的迫害越來越瘋狂；另一方面，癌症對他的折磨也日益加重。然而，為了民族的繁榮昌盛，國家的安全富強，周恩來以壓倒一切的英雄氣概和堅韌不拔的毅力，頂著「四人幫」的壓力，忍著病痛，在全國動亂之中，主持著黨和國家的要務。在這種危難的情況下，他仍然擠出難得的寶貴時間，繼續為發展我國尖端事業嘔心瀝血。在這段時間裡，他克服了重重困難，親自主持召開了20多次專委會議，對我國尖端事業各個領域的發展，做了一系列重大的決策性的指示。這些指示，直到今天仍然具有現實的指導意義。1970年2月、7月、11月，他先後3次指出我國要搞核電站，要靠發展核電解決上海的用電問題。
1974年3月31日、4月12日，是周恩來生前親自主持召開的最後一次專委會議，看得出，他是以驚人的毅力忍受了巨大的病痛，主持這次會議的。也許他已估計到參加專委會議的時間不多了，在這次會議上，他做長篇講話，對我國尖端事業的發展提出了許多寶貴的意見。
3月31日，周恩來主持專委會審查批准了上海核電站工程（即現在的浙江秦山核電站）的建設方案，要求絕對安全可靠，並指示有關部門選派好的設計人員支援上海，通過這個工程鍛煉一支又紅又專的技術隊伍；他要求二機部、七機部、國防科委、國防工辦，要總結經驗，並指派了專人抓這件事；他指示在南方選址要注意防潮、防腐蝕、防風化；他十分關心「三廢」（廢渣、廢液、廢氣）的處理，詳細詢問了各種處理方案，一一作了指示；他強調，要想到21、22世紀，要為子孫後代著想；並指出，尖端科研隊伍已被林彪一夥搞亂了，要整頓，要從體制上抓。
周恩來多次指示以後，一機部、水電部、上海市、二機部的有關廠、院（所）和高等院校，在科研設計、設備試製和元件研製方面做了不少工作。但是，由於十年動亂，國家對核電建設不可能有明確的方針和全面的規劃，各有關方面也難以協同動作，以周恩來1970年2月8日提出搞核電站的時間命名的「7·28工程」（即今日的秦山核電廠）在「文化大革命」期間始終未動一鍬一鎬。
4月12日，周恩來主持專委會議審查另一項工程時再次談到，要清除林彪反革命集團的影響，要克服派性，和派性作鬥爭，要採取措施進行整頓。他詳細聽取了有關工程設計的彙報，對原設計方案提出了尖銳批評。他指出，沒有鑽探，水文、地質不搞清楚就定點，是很危險的；他認為搞成「洞內洞外連成一片」、「門當戶對」的設計，是嚴重的失誤；他語重心長地告誡大家，今後搞基本建設，一定要注意用水量的問題。他說，水抽多了，地面要下沉，不懂這些就要出漏洞。他一再叮吟大家，一定要牢記我國的尖端事業現在還處在初級階段，要爭取時間儘快搞上去。
1974年8月，已經病重住院的周恩來最後一次聽取二機部的工作彙報，並作了許多重要指示。此後僅一年多時間，為我國國防尖端事業發展嘔心瀝血、辛勤操勞的周總理，便永遠地離開了我們。
周恩來總理在為新中國向現代科學技術進軍、特別是統領「兩彈一星」尖端事業的研製過程中，高瞻遠矚，精心指導，功勛卓著，彪炳青史。正如我國尖端科技發展的見證人、著名科學家朱光亞所言：「『兩彈一星』的成功，是周總理在我國科技事業上建立的不朽功績的光輝篇章。那些成功的經驗，都閃耀著他的智慧火花。他的一言一行，為我們樹立了光輝的典範。」
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