程开甲在与科研人员探讨技术问题。
我这辈子最大的幸福，就是自己所做的一切，都和祖国紧紧地联系在一起
1956年入党之后，程开甲对自己在各方面要求更高了。除了搞好教学、科研之外，他还尽量广泛涉猎各种知识。他精通英语，懂德语，又开始学习俄语。在此期间，他培养和辅导了许多优秀的学生。后来，这些学生不少都成为国家的栋梁之材。
1959年2月国务院决定调程开甲参加搞原子弹。在一份历史文献上有这样的记载：“1959年7月，二机部把核物理专家朱光亚从原子能所调到核武器研究所任副所长，协助李觉、吴际霖抓科技组织与协调工作。1960年1月，中共中央总书记邓小平批准从全国选调陈能宽、龙文光、郭永怀、程开甲等105名高中级科技骨干参加原子弹的研制。接着王淦昌、彭桓武、程开甲等科学家先后调到核武器研究所任副所长。他们和先期从原子能所调来的邓稼先等会集在一起，壮大了核武器的研制队伍，从根本上保证了原子弹研制工作的顺利进行。”
程开甲遇到的第一个难题就是如何用化学炸药引爆原子弹。于是他开始学习《高压流体力学》。
程开甲在南京大学研究过费米·汤姆斯统计理论和固体物理关于高压方程的理论，他分析了如何运用到高压的原子弹实际，将设想变为可以理解和应用的科学计算法，为闯过原子弹引爆的第一关作出了贡献。
此后，程开甲又集中力量，研究冲击波聚心问题，利用微扰方法得到化爆聚心精度的要求和可行性，取得可喜成果。
1962年秋，程开甲被调到国防科委工作。他虽然还兼任核武器研究所副所长，但主要是去核试验基地组建核技术研究所，为爆炸第一颗原子弹做技术准备。
把一个研究所建立在渺无人烟的戈壁滩上，程开甲在这里一干就是20多年！
有一次程开甲从西安出发，陪张爱萍、张震寰去核试验场检查工作。乘坐的伊尔-14飞机刚起飞20分钟，一个发动机停车了。无奈只好冒险降落。西安正值大雨，雷电交加。用一个发动机，总算安全着陆了，机场人员为他们捏了一把汗。第二天另派一架飞机飞往兰州。
上世纪70年代初，从内地请来了一位地质专家协助分析核试验区的岩石情况，程开甲多次搬着梯子爬数百米高的石头山。山上无草木、无水，全是风化的碎石。有一次，他蹬着梯子刚爬上去，一脚踏在流动的风化石上，摔了个大跟头，险些掉下山崖。
平洞式地下核试验爆炸成功两年后，他和王淦昌、邓稼先要进洞视察。有人把这洞称为“虎穴”，他们偏要去虎穴追踪；也有人把这洞称作“死亡之海”,他们偏要去这“死海”中游泳。科学家总是有科学家的眼光和胆识。这平洞等于是通向原子弹爆心的地下通道。洞口，凉风习习。他们穿上防护衣，戴上口罩、手套、安全帽、测量仪，便往爆心走去。没走几步，温度升高了，一看温度计已是摄氏40度。每个人都汗流浃背。他用手电指点着：“这是花岗岩，瞧，烧成了黝黑的琉璃体；这是石灰岩，碎石还在往下落；这下面是‘锅底’，是一个‘空腔’，足有一个大礼堂那么大的洞。”
三位科学家在洞内考察爆炸冲击波在岩石内传播的规律和后果；考察“当量”的理论值与实际值的差距；考察测量仪的安放位置是否得当……好久好久，科学家们从洞里出来了。人们见到，他们个个汗水湿透了衣衫。但是，他们却泰然自若，谈笑风生，为第一次进洞探险，获取第一手材料而无比高兴。
核试验场流传着许多程开甲工作和生活中的故事。有些事听起来令人难以置信，然而讲述者却是亲眼所见。
一次核试验前，程开甲住在核试验场的一个帐篷里，经常工作到凌晨2点多。公务员任万德负责他的衣食住行。那天晚上，程开甲和别人在讨论一个重要参数的探测技术问题，任万德把饭热了4次，可程开甲一直没来得及吃饭。凌晨，他把被子摊开准备睡觉，突然滚出来两个苹果。“哪来的苹果？哎呀，我还没吃饭，怪不得肚子在叫。”于是，程开甲拿起苹果往嘴里放，还没吃完就睡着了。夜里风沙很大，清晨起来，程开甲被子上蒙了一层细沙，嘴里含着没吃完的苹果，沾满了沙尘。
那一次，试验准备工作一切就绪，周总理召集他和基地司令员一起去汇报准备工作情况。周总理询问得很细致，程开甲对答如流，从多大当量、多少探头、测多少数据，到多大风速、有多大危害等等，他如数家珍，了解得一清二楚。临近汇报完毕，周总理问了一句：“程开甲同志，你今年多大年龄？”程开甲突然愣住了，想了半天，居然很长时间没有回答出周总理的提问。一个能把圆周率记住60多位数的人，居然记不住自己的年龄，这不是令人难以置信吗？然而这却是真的。
1984年，组织上调程开甲来北京工作，任国防科技委常任委员。他和老伴搬到北京，他的孩子们都留在了新疆。其实，程开甲舍不得新疆，把保密柜、保密本及许多资料都留在研究所。他这样说道：“我的科研基地还在新疆。”两年后，在研究所工作的儿子提出要调回北京工作，然而程开甲说：“到北京有什么好处？咱那个研究所很好嘛！别调了！”他的儿子曾在吉林大学上学。毕业分配时，有人建议程开甲向吉林大学校长、他的老朋友唐敖庆教授说一声，把儿子分到北京来。然而,程开甲不肯。最后，还是把儿子分回到戈壁滩。这大概也是程开甲所期许的“子承父业”。
笔者曾问程开甲先生：您现在主要在考虑什么？干什么呢？记得两年前您就说过，“靠科学家的良心制止不了核武器竞赛。除非经济力量与政治、军事、科技及其他力量结合起来，制止超级大国发动战争，否则无法消灭核战争的威胁”。
程开甲思考一下，回答说：“我现在研究的项目，实际上是如何摸索探求世界持久和平的理论。”“我在研究高压物理、大功率微波、中微子问题、重新研究超导理论及其应用问题……争取有朝一日能为祖国作出更多贡献。”“我依然在探索。”
2017年7月28日，在人民军队迎来90岁生日之际，习主席亲自将“八一勋章”颁授给他。
在程开甲百岁生日的时候，他说：“我这辈子最大的幸福，就是自己所做的一切，都和祖国紧紧地联系在一起。”
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