1964年10月10日0时30分，604团奉命从丹东（安东）乘特快专列，经过31个小时，秘密进至青海省海晏县金沙滩生产原子弹二二一厂地域，保卫第一颗原子弹爆炸试验的空中安全。16日下午3点半，中国第一颗原子弹试爆成功。这一成功大大鼓舞了中国人民的志气，彻底打破了美苏两霸的核垄断，对全世界爱好和平的人民也是极大的鼓舞。该团在大西北驻扎了两年零两个月，还保卫和掩护了后续十几次大大小小的核试验。虽然地处高原，空气稀薄，条件艰苦，但全团指战员深知这次任务的特殊性、重要性和艰巨性，完成好这次任务是军人的无上光荣。直至1966年12月归建，准备遂行援越抗美任务。