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后，于敏并没有如他当年所想，重新开始他感兴趣的基础研究。他已经把自己和中国的核武器研制事业融为一体。在中国核武器的发展历程中，于敏继续着自己的探索和努力。
1986年，邓稼先和于敏就核试验问题向党中央递交建议书，规划了中国核试验的未来方向。1992年，在一次谈话中，于敏分析了核禁试的前景。他说：“1963年的美、苏、英《部分禁止核试验条约》，是因为它们大气层试验做够了，但地下试验还必须做，以了解实现核武器小型化的途径。1974年美苏签订的《限制地下核试验当量条件》，是因为它们大当量的做够了，可以限制15万吨了。现在，在核试问题上，它们的每步棋也各有底牌。”经过一番分析，他认为“全面禁止核试验或分步骤达到禁试都是可能的”，并强调：“要保持技巧、水准、人才，这是十分重要的。因此，要强调实验室工作的加强。在经过有限的核试验之后，通过实验室工作，可以解决安全、可靠问题。”
后来几年的实际情况，基本上就是按照于敏分析的那样。于敏，又一次为中国的核武器发展指出了方向。
1999年9月18日，在庆祝中华人民共和国成立50周年之际，党中央、国务院、中央军委对当年为研制“两弹一星”做出突出贡献的23位科技专家予以表彰。23人里，有21人有海外留学经历，只有于敏和钱骥，是我国“土生土长”的专家。钱骥是搞人造卫星的，于敏便成了核武器研究专家中唯一一个“土专家”。
就是这个“土专家”，在关键时刻，为中国的氢弹和核武器事业指明了方向，为中国成为具有世界影响力的大国，为中华民族的安全，做出了不可磨灭的贡献。
如此经历，堪称传奇。
于敏如今安度晚年，但他仍保持着从小养成的两大爱好：看京戏和古典文学。上世纪六七十年代时，他常和邓稼先等好友到戏院门前“钓退票”。在他家的客厅里悬挂着诸葛亮《诫子书》中的一句话：淡泊以明志，宁静以致远。
上世纪80年代初，在核试验场等待氢弹试验结果时，物理学家陈能宽感慨系之，脱口背起了诸葛亮的《出师表》，于敏听后也和着背诵起来，背到动情处，慷慨激昂，在场的人无不为之动容。