調試空轉一次成功，令杜克信心大振，至少說明了比萊姆的這個設計在監控和自動化控制方面，沒有多少的問題，等工程師們將整個設備再次全面檢查一遍，重新進行一次空轉調試成功，就可以真正投入核燃料進行實際運行了。
所以，要進行真正的運行，還需要耐心等幾天時間，但是投入核反應的核燃料和杜克獨有的催化劑、慢化劑、冷卻劑和控制棒等材料都已經準備完成，等這邊調試設備到萬無一失，就可以真正投料。
空轉調試成功，杜克拒絕了召開慶功宴的提議，在他看來，沒有等到投料真正驅動發電設備發電成功，一切都只算是開端。
5天后，關鍵的時刻來了。
“監控系統啓動！”隨着杜克一聲令下，主控室中的1號操作員啓動了整個實驗堆的監控系統，拉開了杜克的實驗性反應堆第一次臨界過程。
“報告，監控系統自檢正常！”1號操作員報告道，“各個檢測點處於工作狀態。”
“控制系統檢測正常！”
“傳送系統檢測正常！”
“回收系統檢測正常！”
一陣此起彼伏的報告過後，看着巨型大屏幕上顯示一切正常，杜克閉上眼睛，深吸了一口氣，緩緩吐出來壓抑了一下自己的激動心理後，沉聲下令道：“投放1單位核燃料！”
1單位核燃料就是經過了嚴格得出來的實驗堆最小輸出功率10mw的用量。
7號核燃料投放操作員按下了投放確認鍵，大屏幕上，自動傳送系統的自動機械手，將準備好的1單位核燃料從庫房取出，然後送入傳送帶傳入實驗堆的堆芯。
“投放催化劑！”看到核燃料就位，杜克繼續下令道，這種催化劑是杜克獨家的發明創造，製造過程和配方現在也只有杜克才知道，這是杜克的核心研究成果，按照設計要求，投入催化劑後三十分鐘內，實驗堆就應該進入臨界狀態。
而只有進入了臨界狀態，才標誌着杜克這座核反應堆正式啓動進入運行狀態，爲機組併網發電和滿功率運行奠定了堅實基礎。
大屏幕上很快顯示投放催化劑成功，一旁的倒計時開始了，時間開始在一分一秒地消逝着，杜克緊張的望着大屏幕，死死盯着那個臨界反應的檢查狀態顯示，不知不覺中手心都握出了一把冷汗。
實驗覈反應堆臨界過程，非常類似常規火電站鍋爐的點火過程。只有在進入了臨界狀態後，堆芯的原子核反應才進入自持式階段，也就是啓動真正的連續核反應，開始輸出核裂變帶來的巨大能量，爲今後機組發電和滿功率運行創造條件。
當然第一次臨界後並不真正接駁發電設備直接發電，而是將進行零功率物理試驗，驗證堆芯性能、核儀表監測系統設備的可用性及堆芯裝載的正確性，從而確保機組能夠提升到功率運行狀態。
杜克感覺倒計時的時間過得太慢了，就像一個老太太半天邁不開步一樣，簡直讓人度日如年，十分鐘後，檢測中子的探測器顯示，中子的密度在逐漸增加，同時反應堆內的溫度開始快速攀升。杜克立刻感覺心開始提到嗓子眼了。
這些信息顯示中核裂變開始進行了，因爲當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸收一箇中子分裂成兩個質量較小的原子核，同時放出2—3箇中子。這裂變產生的中子又去轟擊另外的鈾235原子核，引起新的裂變。如此持續進行就是裂變的鏈式反應。
鏈式反應將以熱能的形式釋放出巨大的能量，而使用合適的材料將這些熱能導出，使之將外圍的水變成水蒸氣，就可以推動汽輪機進行發電。說起來這個過程非常簡單，但是真正做到卻很不容易。
首先要保證這個鏈式反應在人類的有效控制下持久的、在某種可控範圍內進行下去，是非常難以控制的。
因爲對於原子核裂變過程中會釋放出新的中子，要想控制得當，確保這些中子可以繼續去攻擊原子核，保證核裂變反應不會停頓，這個操作是非常困難的。
只有核裂變產生出的新中子數量剛好滿足反應堆繼續裂變的需要，整個核反應堆才能處於一個穩定持續裂變狀態，這個就是所謂的臨界狀態。
如果控制不當導致中子數過多，反應堆運行就會不穩定，嚴重時甚至有爆炸的危險；反之，如果中子數過少，裂變反應則會停下來。
中子探測器顯示檢測到的中子越來越多，顯示裂變的鈾235的原子核也越來越多，核心反應堆的溫度開始攀升到800度。這時候導熱系統開始工作，開始將導熱系統外圍的導入的海水變成水蒸氣輸出。
當倒計時到了28分鐘，只聽得一聲清脆的提示聲音，“反應堆進入臨界狀態！”這時候所有的人都開始歡呼起來。
這基本上標誌中本次啓動實驗覈反應堆，開始進入自持期！
也就是說，從現在開始，這個實驗堆在目前這個條件下，可以持續不斷運行下去了。
杜克雖然內心也很激動，但是卻沒有跟着大夥兒一起歡呼起來，他死死地盯着輸出的空轉水蒸氣的氣壓強度。
按照比萊姆的設計說明來看，這個時候應該穩定的輸出的二回路蒸汽壓力爲25兆帕，反應堆出口溫度爲510～550℃纔對。但是此刻杜克看到的卻遠遠不是這個指標，而是如同常規的反應堆那樣，二回路蒸汽壓力爲6—7mpa，蒸汽的溫度爲275—290℃！
這就是意味着輸出的功率遠遠低於了比萊姆設計的預期標準！
時間滴答滴答再度過去了10分鐘，杜克看到這倆個指標還是沒有明顯的增加，心中的激動隨着時間的消逝而逐漸淡去，接着變得越來越冷！
主控室中還在歡呼的人們好像發現了杜克的異常狀態一一這是杜克設計的實驗堆，有些指標值究竟是多少纔算正常，不少人都不清楚。但是看着杜克越來越沉寂下來的面容，以及大屏幕上有兩個一直提示是黃色的指標數值，彷彿像一場夏天的豪雨一般很快就澆滅了大家激動的心情。
“杜克博士，是不是輸出功率同設計相比差距較大？”坐在杜克旁邊的，是那位白髮蒼蒼的十號工程首席專家朱雲謙，他現在拿着杜克的實驗堆各個簡要指標說明表格，沉穩的問道。
“不錯，正是輸出功率不夠”杜克的這些設計參數早已提供出來供大家評審過，雖然根本就瞞不住衆人，杜克也不想瞞着誰。“按照現在的蒸汽氣壓和溫度來看，最少比設計預期參數縮小了差不多5倍左右。”
對於杜克來說，這個是一個非常要命的事情，因爲這就意味着原本預期能夠提供至少增加20倍以上效率的實驗堆，現在只能夠增加4-5倍左右，雖然比起現在主流的核反應堆效率高，但是遠遠沒有達到換代產品哪個程度。
說白了，從效率來說杜克這個堆，充其量只能夠算得上是3代半水準，根本靠不上4代核反應堆的邊。
“怎麼會這樣？比萊姆的設計爲什麼會出現這麼大的偏差？究竟什麼地方出現了問題？”一連串的問題不斷地從杜克腦海中冒起，比萊姆的設計及相關模擬實驗，杜克在麻省理工的泰坦ii超級計算機上面做個模擬分析，基本上沒有多大問題。
可是爲什麼現在開發成爲實際運行的堆，中間效果相差這麼遠呢？
杜克陷入了沉思之中，連一邊企圖招呼他的朱雲謙教授的話都沒有聽到。
看到杜克失魂落魄的樣子，朱雲謙知道一個狂熱的研究人員在實驗效果不如意情況下的痛苦，“杜克博士，雖然現在的效果不盡如人意，可是今天能夠一次性臨界成功，說明你的設計還是非常有效的。”
朱雲謙安慰道。“現在是先將今天的實驗進程先走完的時候，這個輸出功率不足的問題，我們可以接下來通過記錄的各項數據進行詳細的研究。”
“勝敗不過是兵家常事嘛。”
杜克悚然回過神來，有些尷尬地看着一臉關心的朱雲謙教授，“謝謝朱教授，這個具體的原因，接下來我會調集各種數據進行徹底的分析的。”杜克誠心誠意地道謝道。朱雲謙教授的話讓他暫時從重挫中解脫出來。
現在的確不是傷心落淚的時候，自己一貫順風順水慣了，一時間連這點挫折都感覺有些hold不住了，這個的確是一個自我膨脹到了一種新的高度的具體表現。