第422章 铀233与反应堆的毒物 (第1/2页)
欧洲大陆因为丘吉尔的铁幕演说和柏林的陆路封锁，正陷入冷战初期的狂热对峙。美国和苏联的运输机群在狭窄的空中走廊里燃烧着海量的航空汽油，为西柏林的几百万人口输送着维持基础代谢的卡路里。而大西北，则像一个冷酷的庄家，安坐在超算中心的算法屏幕后，通过控制波斯湾和苏门答腊的能源阀门，对两个超级大国进行着隐蔽的抽血。
这是一种宏观维度的经济碾压。而在大西北自身的微观版图上，对更高阶能源形态的榨取，正不可避免地触发着大自然设下的隐蔽陷阱。
西京市西北方向，秦岭深处。
核燃料后处理联合厂。
这座庞大的工厂并没有高耸的烟囱，其核心设施全部被深埋在坚硬的花岗岩山体内部，或者被厚达数米的重晶石混凝土墙壁死死包裹。这里处理的，是在反应堆堆芯中燃烧过的乏燃料棒。
在反应堆中，铀-235发生裂变产生热能，而占据燃料棒绝大部分质量的铀-238，在吸收了快中子后，会经过两次β衰变，转化为一种全新的人造可裂变元素——钚-239。
这种元素不仅是制造高当量内爆式核弹的核心材料，更是未来快中子增殖反应堆的理想燃料。 乏燃料棒被从冷却水池中取出，送入被称为“热室”的全封闭高放射性作业区。
操作员站在一米厚的铅玻璃防辐射窗后，双手握着机械主从手柄，远程控制着热室内的不锈钢机械臂。 机械臂将高放射性的燃料棒送入剪切机，切成几厘米长的小段。随后，这些小段被投入沸腾的高浓度硝酸溶解槽中。
铀、钚以及上百种具有强放射性的裂变碎片，全部溶解在硝酸中。 接下来，是基于液液萃取原理的PUREX流程。 含有磷酸三丁酯的煤油溶剂被注入脉冲萃取塔。在特定的酸度下，TBP这种有机溶剂对铀和钚具有极强的络合能力，将它们从水相中“拉”入有机相。而那些高放射性的裂变碎片则被留在废液中。
最后，为了将铀和钚分离。化学工程师向有机相中注入含有氨基磺酸亚铁的还原剂溶液。 在微观的氧化还原反应中，钚离子的价态被从四价还原为三价。三价的钚失去了与TBP结合的能力，重新溶入水相被提取出来；而铀依然留在有机相中，实现了化学意义上的彻底分离。
在这个充满了强酸、有机溶剂和致命阿尔法、贝塔射线的车间里，大西北的化学工程师们像淘金者一样，在数以吨计的核废料中，提取着几公斤纯净的金属钚。
而在工厂的另一侧独立实验室中，赵广陵正在进行着另一条核燃料循环路线的基础测算。
“钍-232的热中子吸收截面数据确认。”赵广陵看着手里的实验报告。
大西北在白云鄂博等稀土矿区，发现了极其丰富的钍元素储量。钍-232本身不能发生链式裂变，但它具有一种奇妙的核物理转化特性。
“当在反应堆中，钍-232的原子核捕获一个热中子后，会变成钍-233。钍-233极不稳定，半衰期只有二十二分钟。它会发生一次β衰变，释放出一个电子和反中微子，转变为镤-233。”
赵广陵在黑板上写下核反应方程式。
“而镤-233的半衰期为二十七天。它会发生第二次β衰变，最终转变为铀-233。”
赵广陵在铀-233的符号上重重地画了一个圈。
“铀-233。这是一种在自然界不存在的可裂变同位素。它的每次裂变能产生二点三个以上的中子，在热中子反应堆中的核性能甚至优于铀-235。这意味着，我们可以用遍地都是的钍矿，在反应堆里烧出我们需要的核燃料。这就是钍-铀循环。”
这是核物理学向着更高维度资源利用的展望。但在此刻，现实的工程学运用，正面临着一个致命的微观危机。
视线切入渤海与黄海交界处的深海。
大西北海军091型攻击核潜艇，正处于一次代号为深海蛰伏的六十天极限潜航测试中。
这艘水下排水量五千吨的钢铁巨兽，在距离海平面两百五十米的水下，已经连续航行了四十五天。
潜艇内部，维持着一种与地球大气层完全隔绝的稳态。
生活区的二氧化碳洗涤塔内，单乙醇胺溶液日夜不停地循环，吸收着一百多名船员呼出的废气。电解水制氧机利用反应堆提供的庞大电能，将海水分解为纯净的氧气和氢气。氢气被高压压缩机泵出艇外，氧气则顺着通风管道注入每一个舱室。
在反应堆副控室。
温度恒定在二十四度。军官张森正坐在主控台前。
这台九十兆瓦热功率的压水型核反应堆，在过去的四十五天里，表现出了机械齿轮般的稳定性。一回路系统保压在一百五十兆帕，高温高压水在屏蔽主泵的驱动下，将堆芯产生的热量平稳地输送给二回路的蒸汽发生器。
“今天下午两点，进行战术规避机动演练。”艇长林渊在指挥舱内通过内部对讲机下达指令。
“模拟敌方驱逐舰编队在正上方投掷深水炸弹。全舰进入静音隐蔽状态。反应堆功率输出必须在三分钟内降至百分之五的最低维持功率。关闭主循环泵，转为自然对流冷却。”
这是一次标准的潜艇战术操作。在面临水面强敌反潜搜索时，核潜艇最大的噪音源来自于一回路的主循环水泵和减速齿轮箱。通过降低反应堆功率，关闭水泵，依靠水温差产生的密度梯度进行自然热对流循环，潜艇可以将自身的声学特征降到最低。
“收到。开始执行功率压降程序。”
张森转动主控台上的控制旋钮。
机械驱动机构接收到指令，将原本悬停在堆芯上方的银-铟-镉控制棒，缓慢地向下插入燃料组件的导向管中。
控制棒如同微观世界的海绵，开始大量吸收燃料棒裂变产生的热中子。
“控制棒插入十厘米。中子通量下降。K值低于一。”副操作员看着跳动的仪表指针汇报道。
“一回路入口温度下降至两百六十度。热力学输出减少。”
在短短几分钟内，反应堆的功率平稳地滑落到了百分之五的待机状态。主循环水泵被切断电源，潜艇依靠着蓄电池的微弱电能维持着低速潜航。
演练持续了整整二十个小时。这期间，潜艇内部保持着绝对的安静，只有海水摩擦耐压壳发出的低频底噪。
次日上午十点。演练结束指令下达。
“恢复正常巡航状态。反应堆功率提升至百分之八十。启动主循环水泵。”林渊在指挥舱下令。
张森坐在主控台前，反向转动旋钮，准备将昨天插入的控制棒重新抽拔出来。
“解锁驱动机构电磁离合器。第一组补偿棒，上提十毫米。”张森下达操作口令。
步进电机发出轻微的转动声。
按照正常的核动力学逻辑，随着控制棒被抽出，阻挡中子的屏障减少，堆芯内的链式反应速率应该立刻攀升，中子通量仪表上的指针应该随之跃升。
但是，控制台上发生的一幕，让张森的瞳孔猛地收缩了一下。
“控制棒已抽出十毫米。”副操作员盯着仪表，“中子通量没有变化。热功率维持在百分之五。”
张森皱了皱眉。
“可能是在低功率状态下，堆芯温度下降，负温度系数导致的反应性补偿不足。继续提棒。第二组调节棒，上提十毫米。”
步进电机再次运转。控制棒又被抽出了一段距离。
然而，中子通量仪表的指针就像被焊死在刻度盘上一样，不仅没有上升，反而出现了一丝微弱的向下滑落趋势。
“功率降至百分之四点八。”副操作员的声音带上了一丝慌乱。
“怎么可能？”张森一把推开副手，亲自盯着那些仪表。
“一回路硼酸浓度检测结果是多少？”他大声问道，怀疑是化学补偿系统出现了故障，导致过多的中子吸收剂留在了冷却水中。
“一回路水质分析十分钟前刚做过，硼酸浓度维持在七百PPM的正常停堆稀释标准，没有任何异常注入。”化学技师在后方大声回答。
机械控制棒被拔出了，水中的硼酸浓度没有增加。这就意味着，在堆芯内部，本该用于维持链式反应的热中子，被某种看不见的黑洞无情地吞噬了。
张森的额头上瞬间渗出了一层冷汗。
“立刻停止提棒！锁定所有驱动机构！”他按下了紧急锁定按钮。
“功率还在下降……百分之四点五……百分之四点二。”副操作员看着不断滑落的指针，声音发抖。
如果反应堆的功率持续下降到无法维持自身辅助设备运转的底线，整个核动力系统就会陷入一种被称为死堆的停摆状态。在两百五十米深的深海，一艘失去了主要动力和制氧电能来源的潜艇，将在几十个小时内耗尽电池，最终沉入几千米的海沟深渊。
“报告艇长。反应堆出现未知负反应性插入。提升功率操作失败，目前功率正在不受控制地衰减。存在死堆风险。”张森抓起对讲机，语气凝重地向指挥舱汇报。
指挥舱内的空气瞬间降到了冰点。
“原因是什么？机械故障还是回路泄漏？”林渊的声音依然平稳。
“不是机械故障，一回路保压正常一百五十兆帕。”张森在主控台前，大脑如同高速运转的计算机，疯狂地检索着在第零号研究所看过的各种文献。
“是微观层面的问题。给我十分钟，我需要进行衰变常数推演。”
张森挂断
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