第422章 铀233与反应堆的毒物 (第2/2页)
对讲机，从抽屉里扯出一叠草稿纸，拿起铅笔。
在反应堆正常全功率运行时，铀-235在吸收热中子发生裂变后，会产生上百种不同的裂变碎片。
张森的铅笔在纸上快速写下几个化学元素符号。
“铀-235裂变……产生碲-135。”
“碲-135极不稳定，它的半衰期不到半分钟。它会迅速发生β衰变，释放出一个电子，变成碘-135。”
张森在纸上重重地画了一个箭头，指向下一个元素。
“碘-135的半衰期是六点六小时。它会继续发生β衰变，变成一种惰性气体同位素——氙-135。”
张森的手指在“氙-135”这个符号上停住了。
这就是那个隐藏在微观世界里的致命杀手。
在核物理学中，每一种原子核对热中子都有不同的吸收截面。吸收截面的单位是靶恩。吸收截面越大，原子核就越容易捕捉到周围游离的中子。
天然铀-235的热中子吸收截面大约是六百靶恩。作为控制棒材料的硼-10，吸收截面高达三千八百靶恩，所以它能用来控制反应堆。
但是，氙-135的吸收截面。
张森在草稿纸上写下了一个让人绝望的数字：两百六十万靶恩。
“它是地球上已知的最贪婪的中子吸收剂。它对热中子的吸收能力，是铀-235的四千多倍。”
张森向身旁的副操作员解释着这个微观灾难。
“在过去四十五天的高功率运转中，反应堆内部积累了海量的碘-135。碘-135不断衰变成氙-135。但是，在高功率状态下，堆芯内拥有天文数字的中子通量。”
“氙-135刚一生成，就会立刻吸收一个中子，变成氙-136。氙-136的吸收截面只有零点一靶恩，对反应堆毫无影响。这就相当于，反应堆在高速运转时，自己把产生的毒物烧掉了。产生率和烧毁率达到了动态平衡。”
张森笔尖的力度加重，将纸划破。
“但是，在过去的二十个小时里，为了配合演习，我们将功率压降到了百分之五。”
“堆芯内的中子通量断崖式下跌。中子不够了，烧不掉氙-135了。可是，那些在四十五天里积累下来的巨量碘-135，依然在按照六点六小时的半衰期，源源不断地衰变成氙-135。”
“氙-135在堆芯内疯狂积累，形成了一个巨大的氙坑。它像一个微观的超级黑洞，把我们拔出控制棒所释放出来的那点可怜的中子，全部吞噬得干干净净。”
“这就是导致我们功率不断下降、面临死堆的元凶——氙毒效应。”
找出了原因，副操作员的脸色变得惨白。
“那我们现在该怎么办？既然它是吸中子的，我们把所有的控制棒全部拔出来，释放出所有的中子，强行冲破这个坑不行吗？”
“绝对不行！”张森厉声否决了这个提议。
“氙-135的半衰期是九点二小时，它最终会衰变成稳定的铯-135。如果我们现在把控制棒全部拔出，由于氙毒的存在，反应堆看似功率不大。但是，当堆芯内的中子开始增多，把积累的氙-135烧掉一部分后。”
张森在空气中比划了一个爆炸的手势。
“这个微观黑洞一旦被打破，反应性会发生瞬间指数级的暴涨。被你拔出的控制棒无法在毫秒内插回去。反应堆会瞬间进入瞬发超临界状态。高温会在几秒钟内融化锆合金包壳，一百五十个大气压的放射性沸水会炸穿压力容器，把我们所在的这个舱室连同整艘潜艇，直接变成一个海底的切尔诺贝利。”
在微观世界中用蛮力去对抗法则，唯一的结局就是被法则碾碎。
“不能强冲，只能智取。我们要计算出一个完美的动态反应性裕度。”
张森转过身，对着后方的控制台下令。
“启动主循环回路化水系统。关闭硼酸注入阀。”
“开启去离子水补充泵。向一回路注入纯净的去离子水，稀释冷却水中的硼酸浓度。”
张森的解题思路非常清晰。控制棒是粗调，动作迟缓且具有惯性。而通过改变冷却水中的硼酸浓度，也就是化学补偿，可以进行极其平滑的微观反应性调节。
“将硼酸浓度从七百PPM，以每小时降低五十PPM的速度，进行缓慢稀释。”
“利用硼酸浓度的降低，释放出一部分中子。这部分中子去与堆芯内正在衰变产生的氙-135进行结合，把它们烧成氙-136。”
这是一个在悬崖走钢丝的流体力学操作。
副控室内，气氛紧张到了极点。
去离子水被高压泵压入一回路。化学检测仪上的硼酸浓度数字开始缓慢下降。六百八十……六百五十……六百。
同时，张森的手指搭在控制棒的微调旋钮上。
“第一组控制棒，每十分钟上提三毫米。”
他在用机械的抽拔和化学的稀释，双管齐下地向堆芯内一点点地注入中子，试探着那个氙坑的深度。
中子通量仪表的指针在下降到百分之二的极限危险边缘后，终于停住了。
此时，堆芯内部正在进行着一场惨烈的拉锯战。
刚刚被释放出来的热中子，像敢死队一样冲向那些庞大的氙-135原子核，瞬间被吞噬。但随着中子数量的持续微弱增加，氙-135的烧毁速度终于开始追赶上它的生成速度。
“功率曲线止跌。维持在百分之二点一。”副操作员死死地盯着走纸记录仪上的墨水线条。
“不要放松警惕。”张森双眼通红，他已经在控制台前连续坐了四个小时。
“随着氙毒被烧毁，反应性会随时出现反弹。一旦功率曲线上升斜率变陡，立刻停止注水，准备插入控制棒。”
时间一分一秒地过去。
潜艇内部的照明灯光因为蓄电池电量下降而变得有些昏暗。空气循环系统也降低了功率，闷热感在舱内蔓延。
当一回路硼酸浓度下降到四百PPM时。
中子通量仪表的指针，发生了一次微小但坚定的向右跳动。
“功率百分之二点五……百分之三……百分之四！”副操作员的声音在颤抖。
“氙坑的底部已经被我们打穿了。氙-135的消耗速度超过了生成速度。反应性开始反弹了。”张森的神经瞬间紧绷到了极限。
这是一个极其危险的拐点。随着毒物消失，刚才为了对抗毒物而抽出的控制棒和稀释的硼水，现在变成了多余的正反应性。如果不加以限制，功率会像脱缰的野马一样飙升。
“切断去离子水注入！”
“启动高浓度硼酸泵，以每分钟十PPM的速率向一回路回注硼酸。”
“第一组控制棒，准备回插。步进电机下调十毫米。”
张森在控制台上进行着反向的压制操作。
在接下来的三个小时里。张森就像一个在惊涛骇浪中驾驶帆船的舵手，通过不断微调控制棒的深度和冷却水的化学浓度，将反应堆的功率输出死死地压制在一条平稳上升的曲线上。
当指针重新回到百分之八十的额定输出位置时。
一回路的温度恢复到了二百九十度，二回路的蒸汽发生器发出了震耳欲聋的高压嘶鸣声。
“蒸汽压力达到额定值。主蒸汽隔离阀开启。”
巨大的齿轮传动蒸汽轮机在获得了充沛的热能后，重新爆发出强劲的轴马力。
螺旋桨在深海中高速旋转，五千吨级的091核潜艇重新获得了向前的庞大动能。
张森瘫坐在主控台前的椅子上，背后的衣服已经完全被冷汗湿透，紧紧地贴在皮肤上。
“报告艇长。氙毒危机解除。反应堆功率已稳定在百分之八十。主循环泵工作正常。全舰恢复常规机动能力。”张森按下对讲机，声音中带着一种历劫余生的疲惫。
指挥舱内，林渊长长地舒了一口气。
“干得好。全舰航速提升至二十五节。保持三百米深度，继续执行巡航测试任务。”
在这场长达十几个小时的危机中，没有发射一枚鱼雷，没有敌人的雷达锁定。
大西北的核动力工程师们，在几百米深的冰冷海水中，依靠着对常数、半衰期和流体力学的精确推演，战胜了微观原子世界设下的一道致命陷阱。
这起事件的全部遥测数据，在潜艇结束六十天潜航浮出水面后，被第一时间送回了西京。
在第零号研究所的分析会议上。
赵广陵看着这些数据，在黑板上写下了一条关于核潜艇操作的铁律。
“自然界的法则，不会因为我们的工业产能庞大而对我们有任何的宽容。”
赵广陵敲击着黑板。
“死堆危机暴露了我们在动态反应性控制上的认知盲区。从今以后，所有压水堆的操作规程必须加入氙毒预测曲线算法模型。”
“当反应堆进行剧烈的功率压降后，必须在十个小时内进行功率回升操作，利用残余的中子烧掉早期的氙毒。如果错过了这个窗口期，氙坑形成，严禁强行提棒拔出。必须等待三十个小时以上，让氙-135通过自然的放射性衰变转化为铯-135，毒物自行消散后，才能重新启动反应堆。”
大西北对这头名为核裂变的巨兽的驾驭，不仅建立在厚重的金属铅板和锆合金包壳上，更建立在这些用冷汗和数据推演换来的微观铁律之上。