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製方麵，沒有多少的問題，等工程師們將整個設備再次全麵檢查一遍，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、冷卻劑和控製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，一切都隻算是開端。
5天後，關鍵的時刻來了。
“監控係統啟動！”隨著杜克一聲令下，主控室中的1號操作員啟動了整個實驗堆的監控係統，拉開了杜克的實驗性反應堆第一次臨界過程。
“報告，監控係統自檢正常！”1號操作員報告道，“各個檢測點處於工作狀態。”
“控製係統檢測正常！”
“傳送係統檢測正常！”
“回收係統檢測正常！”
一陣此起彼伏的報告過後，看著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，自動傳送係統的自動機械手，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隻有杜克才知道，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鍾內，實驗堆就應該進入臨界狀態。
而隻有進入了臨界狀態，才標誌著杜克這座核反應堆正式啟動進入運行狀態，為機組並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著，杜克緊張的望著大屏幕，死死盯著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。
實驗核反應堆臨界過程，非常類似常規火電站鍋爐的點火過程。隻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，也就是啟動真正的連續核反應，開始輸出核裂變帶來的巨大能量，為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、核儀表監測係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，十分鍾後，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，因為當鈾235的原子核受到外來中子轟擊時，一個原子核會吸收一個中子分裂成兩個質量較小的原子核，同時放出2—3個中子。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製下持久的、在某種可控範圍內進行下去，是非常難以控製的。
因為對於原子核裂變過程中會釋放出新的中子，要想控製得當，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。
隻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。