调试空转一次成功，令杜克信心大振，至少说明了比莱姆的这个设计在监控和自动化控制方面，没有多少的问题，等工程师们将整个设备再次全面检查一遍，重新进行一次空转调试成功，就可以真正投入核燃料进行实际运行了。
所以，要进行真正的运行，还需要耐心等几天时间，但是投入核反应的核燃料和杜克独有的催化剂、慢化剂、冷却剂和控制棒等材料都已经准备完成，等这边调试设备到万无一失，就可以真正投料。
空转调试成功，杜克拒绝了召开庆功宴的提议，在他看来，没有等到投料真正驱动发电设备发电成功，一切都只算是开端。
5天后，关键的时刻来了。
“监控系统启动！”随着杜克一声令下，主控室中的1号操作员启动了整个实验堆的监控系统，拉开了杜克的实验性反应堆第一次临界过程。
“报告，监控系统自检正常！”1号操作员报告道，“各个检测点处于工作状态。”
“控制系统检测正常！”
“传送系统检测正常！”
“回收系统检测正常！”
一阵此起彼伏的报告过后，看着巨型大屏幕上显示一切正常，杜克闭上眼睛，深吸了一口气，缓缓吐出来压抑了一下自己的激动心理后，沉声下令道：“投放1单位核燃料！”
1单位核燃料就是经过了严格得出来的实验堆最小输出功率10MW的用量。
7号核燃料投放操作员按下了投放确认键，大屏幕上，自动传送系统的自动机械手，将准备好的1单位核燃料从库房取出，然后送入传送带传入实验堆的堆芯。
“投放催化剂！”看到核燃料就位，杜克继续下令道，这种催化剂是杜克独家的发明创造，制造过程和配方现在也只有杜克才知道，这是杜克的核心研究成果，按照设计要求，投入催化剂后三十分钟内，实验堆就应该进入临界状态。
而只有进入了临界状态，才标志着杜克这座核反应堆正式启动进入运行状态，为机组并网发电和满功率运行奠定了坚实基础。
大屏幕上很快显示投放催化剂成功，一旁的倒计时开始了，时间开始在一分一秒地消逝着，杜克紧张的望着大屏幕，死死盯着那个临界反应的检查状态显示，不知不觉中手心都握出了一把冷汗。
实验核反应堆临界过程，非常类似常规火电站锅炉的点火过程。只有在进入了临界状态后，堆芯的原子核反应才进入自持式阶段，也就是启动真正的连续核反应，开始输出核裂变带来的巨大能量，为今后机组发电和满功率运行创造条件。
当然第一次临界后并不真正接驳发电设备直接发电，而是将进行零功率物理试验，验证堆芯性能、核仪表监测系统设备的可用性及堆芯装载的正确性，从而确保机组能够提升到功率运行状态。
杜克感觉倒计时的时间过得太慢了，就像一个老太太半天迈不开步一样，简直让人度日如年，十分钟后，检测中子的探测器显示，中子的密度在逐渐增加，同时反应堆内的温度开始快速攀升。杜克立刻感觉心开始提到嗓子眼了。
这些信息显示中核裂变开始进行了，因为当铀235的原子核受到外来中子轰击时，一个原子核会吸收一个中子分裂成两个质量较小的原子核，同时放出2—3个中子。这裂变产生的中子又去轰击另外的铀235原子核，引起新的裂变。如此持续进行就是裂变的链式反应。
链式反应将以热能的形式释放出巨大的能量，而使用合适的材料将这些热能导出，使之将外围的水变成水蒸气，就可以推动汽轮机进行发电。说起来这个过程非常简单，但是真正做到却很不容易。
首先要保证这个链式反应在人类的有效控制下持久的、在某种可控范围内进行下去，是非常难以控制的。
因为对于原子核裂变过程中会释放出新的中子，要想控制得当，确保这些中子可以继续去攻击原子核，保证核裂变反应不会停顿，这个操作是非常困难的。
只有核裂变产生出的新中子数量刚好满足反应堆继续裂变的需要，整个核反应堆才能处于一个稳定持续裂变状态，这个就是所谓的临界状态。
如果控制不当导致中子数过多，反应堆运行就会不稳定，严重时甚至有爆炸的危险；反之，如果中子数过少，裂变反应则会停下来。
中子探测器显示检测到的中子越来越多，显示裂变的铀235的原子核也越来越多，核心反应堆的温度开始攀升到800度。这时候导热系统开始工作，开始将导热系统外围的导入的海水变成水蒸气输出。
当倒计时到了28分钟，只听得一声清脆的提示声音，“反应堆进入临界状态！”这时候所有的人都开始欢呼起来。
这基本上标志中本次启动实验核反应堆，开始进入自持期！
也就是说，从现在开始，这个实验堆在目前这个条件下，可以持续不断运行下去了。
杜克虽然内心也很激动，但是却没有跟着大伙儿一起欢呼起来，他死死地盯着输出的空转水蒸气的气压强度。
按照比莱姆的设计说明来看，这个时候应该稳定的输出的二回路蒸汽压力为25兆帕，反应堆出口温度为510～550℃才对。但是此刻杜克看到的却远远不是这个指标，而是如同常规的反应堆那样，二回路蒸汽压力为6—7MPa，蒸汽的温度为275—290℃！
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