碘坑主要是由于停堆后碘-135（¹³⁵I）继续衰变成氙-135，使氙-135浓度增大所引起的。由于裂变产物的存在，吸收中子而引起的反应性变化称为裂变产物中毒。在热中子反应堆中，氙-135是所有裂变产物中最重要的一种同位素，这一方面是因为它的热中子截面非常大，在热能范围内它的平均吸收截面大约为3×10⁶靶恩，因此在热中子反应堆中必须认真考虑氙-135中毒所带来的影响。但由于在高能区，氙-135的吸收截面随中子能量的增加而显著下降，因此在快中子反应堆中氙中毒的影响是比较小的。另一方面，氙-135的裂变产额比较大，虽然铀-235裂变时氙-135的直接产额仅为0.00228，但其先驱核的直接裂变产额却很高，经过衰变后就形成了氙-135，这样氙-135的总体产额可达到6%以上。

在反应堆停堆后，中子通量密度可以近似认为突然降为零，裂变对氙-135的直接产生率也近似等于零。但堆内存在的碘-135继续衰变成氙-135，而氙-135却不再由吸收中子而消失，只能通过衰变而消失，同时由于氙-135的半衰期大于碘-135的半衰期，因而在停堆后的一段时间内氙-135的浓度反而要增加。但是，由于在停堆后没有新的碘-135产生，碘-135的浓度将因衰变而逐渐减小，因此氙-135的浓度不会无限增加下去，在达到某一极值后将逐渐减小。当反应堆的运行时中子通量较高时，达到氙-135浓度极值的时间是停堆后大约11小时。

图中给出了反应堆停堆前后氙-135浓度和剩余反应性（反应堆在无控制毒物情况下超临界的反应性称为剩余反应性）随时间变化曲线。从图中可知，停堆后氙-135的浓度先是增加到最大值，然后逐渐减小；剩余反应性随时间变化则与氙-135浓度的变化刚好相反，先是减小到最小值，然后又逐渐增大，通常把这一现象称为“碘坑”，因为这一现象主要是由于停堆后碘-135继续衰变成氙-135，使氙-135浓度增大所引起的。从停堆时刻开始直至剩余反应性又回升到停堆时刻的值时所经历的时间称为碘坑时间，以表示。在碘坑时间内，若剩余反应性还大于零，则反应堆还能靠移动控制棒来启动，这段时间称为允许停堆时间，以表示；若剩余反应性小于或等于零，则反应堆无法启动，这段时间称为强迫停堆时间，以表示。

停堆前后氙-135浓度和剩余反应性随时间变化的示意图

停堆后反应堆剩余反应性下降到最小值的程度称为碘坑深度，碘坑深度与反应堆停堆前运行的热中子通量值密切相关，热中子通量愈大，碘坑深度愈深。值得一提的是，对于船用核动力，出于机动性需求，不允许船用反应堆在任何时间剩余反应性小于零（剩余反应性小于0后，反应堆将不能够启动，不能为核动力船舶提供能量），因此船用核动力反应堆设计时要求碘坑最深处的剩余反应性都要大于0。

碘坑问题在船用核动力装置停堆过程中需要格外关注，其将影响停堆后反应堆的再启动。碘坑与停堆前反应堆的运行功率及此功率上稳定运行的时间有关，由于碘坑的存在，停堆时堆内反应性变化复杂化，因此热停堆后的启动具有特殊的安全问题。

此外，船用核动力装置停堆后碘坑深度与停堆方式也有关系，如果不是采取突然停堆的方式而是逐渐降低功率的方式实施停堆，因为有一部分氙-135和碘-135核在停堆过程中吸收中子和衰变而消耗掉了，所以停堆后的碘坑深度要比突然停堆方式所引起的碘坑深度浅得多。

在碘坑下启动船用核动力装置要特别注意，因为此时堆内氙-135的浓度比较大，由于中子通量密度突然增加，氙-135的吸收中子后将大量消耗，堆内将迅速释放出正反应性，使堆内的剩余反应性很快增加，这时虽然自动棒会自动跟踪下插，但跟踪范围有限，有时可能跟踪不上，从而造成事故的发生。

当船用核动力装置运行到末期时，如果停堆后堆内的剩余反应性小于碘坑深度，则必须在停堆后尽快启动，或拖到最大氙毒反应性过去后使剩余反应性大于零才能再启动。因此，当船用核动力装置工作到末期时，运行人员必须了解堆内尚有多少剩余反应性，停堆后氙毒有多大，并确定船用核动力装置的允许运行功率水平以及合理的停堆方式，使船用核动力装置能够随时启动。上述结果均需通过运行分析提前予以考虑，制定合理有效的运行操作规程，以保证船用核动力装置的生命力。