在“青海省第五建築工程公司”工作了三年，1961年，張深、朱穎這三口之家從青海金銀灘奉命調到甘肅蘭州。
“黃河遠上白雲間，一片孤城萬仞山。”在黃河濁水之濱，一座跟青海221基地同時建立的保密工廠，叫作“504廠”。那是中國第一座濃縮鈾生產工廠，跟張深的無機化學專業的關係更加密切。中國原子彈的鈾，就是這座工廠生產的。
跟青海的金銀灘相比，蘭州504廠畢竟在甘肅省會蘭州，生活條件要好一些，雖說這裏經常漫天風沙，冬天也非常冷，吃粗糧——跟上海霞飛路無法相比。這時，朱穎再度懷孕，生下一子，取名張肅，以紀念出生地甘肅。這樣，她家從三口之家變成四口之家。朱穎即便在那樣艱苦的條件下，一有空就教孩子學英語、學法語。她始終認為，外語能夠使山溝溝裏長大的孩子懂得外部世界。
令張深、朱穎最為振奮的是，1964年10月16日，中國第一顆原子彈爆炸成功。在他們看來，從青海到甘肅，在中國西部整整六年含辛茹苦，值！
緊接著，1967年6月17日，中國第一顆氫彈爆炸成功。張深、朱穎又一次通宵無眠，陷入無比興奮之中。
在“文革”浪潮中，許多從美國回來的教授被打成“特務”，張深還好，他所在的單位屬於“兩彈一星”係統，埋頭研究，不受外界幹擾。尤其是張深這樣的科學家，受到保護。
這時，張深的頭發漸漸稀疏了，牙齒也鬆動了。他並不在意，以為過了不惑之年之後，走向老年，這是很自然的生理現象。後來，張深感到乏力、頭昏、頭痛，他仍不在意，埋頭工作。
朱穎作為醫生，以為這些症狀必須引起注意。她建議張深做血液化驗，發現白細胞總數遠遠超過正常水平。張深卻把化驗單往衣袋裏一塞，出差新疆羅布泊。在大漠深處，有一座核基地，叫作馬蘭，因為那裏盛開紫色、嫩黃色的馬蘭花而得名。馬蘭位於羅布泊的西端，新疆巴音郭楞蒙古自治州境內。中國的第一顆原子彈、第一顆氫彈，都是在那裏組裝、試爆。
張深在馬蘭工作了兩年。當他從新疆羅布泊回到蘭州時，令朱穎嚇了一跳。他瘦了一圈，記憶力衰退、心悸。這時，張深的膝關節，在發生持續性的鈍痛，尤其在夜間，常常因疼痛而無法入眠。朱穎意識到情況不妙，要求張深到蘭州的醫院裏全麵檢查，張深卻說是在新疆羅布泊走路太多，導致右腿膝關節疼痛，不願意去醫院。
朱穎無奈，隻得報告蘭州504廠領導。張深經蘭州醫院檢查，斷定為骨癌，已經晚期！
朱穎的心碎了。她明白，這是因為張深長期接觸放射性元素鈾所造成的，隻是出於保密，她無法把張深致病的原因告訴蘭州醫院。
蘭州504廠領導獲知之後，非常重視，隨即派出副廠長帶隊，並請朱穎陪同，讓張深到北京最好的醫院作徹底治療。兩個孩子留在蘭州，由廠裏派專人照料。直到這時，張深仍不願去北京，以免耽誤工作。直至504廠領導下了命令，張深才不得不去北京。
雖然張深還夠不上高幹級別，但是經過504廠副廠長向領導彙報，讓張深住進北京醫院高幹病房，全力搶救。經過專家會診，決定做了右腿截肢手術。
失去了右腿，張深不得不坐上輪椅。他卻依舊信心滿滿地說：“我是化學家，靠雙手做實驗，少了一條腿沒有什麼。我不是足球運動員。”
嶽父朱瑾瑜、大舅子朱輝三天兩頭前來探望張深。
病魔是無情的。為時已晚，癌細胞已經擴散到張深全身。經過一年多的治療，北京一流的癌症專家也無法挽回張深的生命。1974年，53歲的張深離開了人世。
為了送別父親，蘭州504廠把19歲的張蘭和12歲的張肅送到北京，出席張深追悼會。
為了使張深的遺屬能夠得到照顧，蘭州504廠與北京大學醫院商定，讓朱穎回到那裏工作。張蘭、張肅的戶口也從蘭州遷入北京。
就這樣，朱穎帶著兩個孩子在北京安頓下來。朱穎依然住在未名湖畔才齋。春風依舊，人事全非，失去了張深，她如同失去了倚仗。