第422章铀233与反应堆的毒物

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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。”

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