“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。
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。
“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。
“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
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“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。
“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。
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。
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。
“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。
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。
张森挂断对讲机,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。
“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。”
第422章 铀233与反应堆的毒物 (第2/3页)
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。
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。
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