解密:20億年前的核反應堆真相

眾所周知,核反應堆是在20世紀初期才被人類研究發現的。而在1972年,一次偶然的機會,在非洲發現了20億年前的核反應堆,事情的真相究竟是怎樣的呢?讓我們一起來揭開謎底。

1972年5月,法國一座核燃料處理廠的一名工人注意到了一個奇怪的現象。當時他正對一塊鈾礦石進行常規分析,這塊礦石採自一座看似普通的鈾礦。與所有的天然鈾礦一樣,該礦石含有3種鈾同位素──換句話說,其中的鈾元素以3種不同的形態存在,它們的原子量各不相同:含量最豐富的是鈾238;最稀少的是鈾234;而令人們垂涎三尺,能夠維持核鏈式反應(chain reaction)的同位素,則是鈾235。在地球上幾乎所有的地方,甚至在月球上或隕石中,鈾235同位素的原子數量在鈾元素總量中佔據的比例始終都是0.720%。不過,在這些採自非洲加蓬奧克洛的礦石樣品中,鈾235的含量僅有0.717%!儘管差異如此細微,卻引起了法國科學家的警惕,這其中一定發生過某種怪事。進一步的分析顯示,從該礦採來的一部分礦石中,鈾235嚴重缺斤短兩:大約有200千克不翼而飛——足夠製造6枚原子彈。
解密:20億年前的核反應堆真相

進行了數十年研究後,科學家今天終於弄清楚這些相當於100千瓦“迷你核電站”的反應堆,在曾經持續15萬年的一段時期內,是如何每3個小時進行一次能量輸出的。

然而,讓人感到困惑不解的是,奧克洛“核反應堆”鏈式裂變並未出現失控的痕跡,否則將導致礦脈被破壞,甚至發生爆炸。一切都似乎是井然有序的。在現代的核工廠,人們利用緩和劑來控制核反應速度,緩和劑可以吸收一些裂變的中子,使鏈式裂變速度慢下來,當然也可以通過對中子能量的調節來加速反應的進行。

真相: 對於人工核反應堆,鈾235的濃度必須提煉到3%;其次要有水的存在,一方面作為中子慢化劑,使中子速度降低,提高其同鈾核反應的概率,另一方面作為冷卻劑,及時帶走熱量,避免爆炸。
解密:20億年前的核反應堆真相

而在奧克洛這個看似尋常的小鎮,一系列巧合的自然條件,使得天然核反應堆正好得以發生。首先,隨著20億年前地球大氣中氧氣濃度的增加,鈾能夠以氧化物的形式溶解於水中,從而富集到一處;其次,17億年前鈾235的含量約為3.1%,滿足反應的臨界值;再者,這裡的鈾礦被多孔滲水的砂岩包圍。

地下水滲入鈾礦中,作為中子減速劑。當反應釋放熱量過多,水會蒸發,使反應減速或停止,直到水重新冷卻,再開始反應。最後,這裡的礦脈中也沒有大量的硼、鋰或其他“毒素”。這些元素會吸收中子,可以令核裂變反應停止。

這似乎是大自然開的一個玩笑,一切是那麼的巧合,我們不得不相信大自然的鬼斧神工,一切奇蹟都可以創造出來,只要找到合理的解釋,謎底就會解開。


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