反应堆对于人类来说,还只是近几十年的事情。1945年第一颗原子弹在日本广岛爆炸,开启了核能时代。这种开启方式虽然石破天惊,可惜是用死人证明的。后来人们建立了核反应堆,建设了核电站,核能开始造福人类。

所谓核反应堆,目前主要是指能维持可控自持链式核裂变反应,以实现核能利用的装置。其基本原理是通过合理布置核燃料,在无需补加中子源的条件下,可以保持自持链式核裂变过程,由此产生能量,造福人类。

20亿年前核反应堆是怎么形成的

但今天要说的是,在20亿年前就有了核反应堆,这可信吗?

事情的起因是上世纪七十年代,法国开始大力发展核工业,就从非洲加蓬购买大量铀矿。

铀是在自然界能找到的最重元素,元素符号为U,原子序数为92。在自然界,铀有三种同位素,即U234、U235、U238,均带有放射性。但这些铀元素,只有U235才能够用于可控核聚变,是核反应的唯一燃料,也是制造核武器的主要原料。

而U235在天然铀矿中的含量仅为0.711%,人们得到天然铀矿后,就要想方设法把里面的铀235分离出来,不断提高其纯度,才能够用于核反应堆或制造武器。浓度达到3%的U235属于低浓缩铀,可以用于核电站燃料;浓度达到80%以上的U235称为高浓缩铀;但作为武器级的U235浓度需要达到90%以上,这种铀就可以制造核弹了。

因此做核弹容易,提纯出武器级高浓缩铀难。现在的浓缩水平要获得1公斤武器级U235,需要200多吨铀矿石才能浓缩出来。我们常常看到的伊朗铀浓缩报道,又增加了多少台离心机等等,就是在提纯U235。所谓伊核问题,说的就是这个

好,现在言归正传,法国在进口非洲的铀矿石中,发现了一个巨大的问题,就是这些矿石里的U235根本没有达到0.711%的含量,而且相差甚远,有的只有0.3%,比正常含量相差了近60%!这是怎么回事呢?难道这些矿石已经被提炼过一次?

法国的科学家们决定要弄清楚这个问题,他们组织了一个专家团队前往加蓬的奥克洛矿区调研。初步调查结果出来,惊动了世人:原来这些铀矿石早就被燃烧过,也就是说已经用过了!而这些矿石的生成是在20亿年前,这就是说,这些矿石在20亿年前就被动用过了!由此有人提出,在20亿年前就有了高智慧的文明存在!

20亿年前核反应堆是怎么形成的

这个发现惊动了全世界科学界,为彻底弄清真相,欧美科学家们纷纷出动来到奥克洛矿区,各显其能地对每一个细节进行考察研究。调查发现这里远古时期就形成的6个核反应堆,铀矿石总量大概在500吨左右,20亿年前就开始运转,连续运转时间长达50万年,但输出的功率并不大,只有100千瓦左右,也就相当一辆1.6L排量轿车的功率差不多。

虽然功率不大,但面对这个20亿年前的核反应堆,科学家们迷惑了好一段时间。要知道这是一个设计科学、结构合理、保存完整的反应堆呀,而且数十万年的反应过程井然有序,没有出现任何不稳定现象。要知道现代人类对于核反应堆,需要利用重水等中子慢化剂控制反应速度,严格的配制比例,才能让链式反应持续平稳进行,否则要么熄火,要么反应过快就会发生爆炸,而这些远古反应堆似乎什么也没有发生。

是什么力量让这些反应堆平稳运行呢?难道在20亿年前已经有文明存在,是他们设计了这个巨大的反应堆系统?如果真是这样,那整个地球历史就要改写,人类认知甚至未来发展都将会发生翻天覆地变化!

但进一步调查分析研究,科学家们对这个神奇现象渐渐更倾向于是一种天然的链式反应。其实早在1956年,美国阿肯萨斯大学的日裔核科学家黑田和夫就提出,只要达到某些条件,天然核反应堆就能够形成链式反应。而在奥克洛矿区调查的科学家们发现,这里数十个铀矿矿床的排列组合,正好有十几个符合这些条件。由此,美国加州大学的乔治·维色里尔和芝加哥大学的马克·英格兰姆在当时就指出,这个20亿年前的铀矿石可能是天然的链式反应。

要形成链式反应,必须有高浓度的U235,这种低浓度的U235是无法启动核反应的。科学家给出的解释是,铀的半衰期为7亿年,根据现在的U235浓度0.711%推算,7亿年前U235的浓度就要比现在高出一倍,再往上推,20亿年前U235的浓度足以达到3%以上,超过现在核电站使用核燃料的浓度,只要排列配置适宜,是有条件启动链式反应的,这就是奥洛克铀矿地区核反应堆的秘密。

20亿年前核反应堆是怎么形成的

但那时许多人还对这个说法有疑问,科学家们又经历了二十多年争论和研究,才最终认定了这个说法。结论就是:奥克洛铀矿含量很低的U235,实际是链式反应后的矿渣。而这些反应堆并不是持续几十万年一直发生链式反应的,而是数千年一次,就像间歇泉一样地重复发生。当核反应堆温度太高,蒸发掉地下水时,链式反应的速度就减慢,反应变弱甚至熄火;在漫长的岁月中,地下水重新积聚让慢中子争夺,链式反应渐渐加速,温度升高而导致反应堆重新点火启动。

当然,有人对这个解释依然存在质疑,比如天然地下水不是重水,如何能够控制核聚变速度呢?科学家的解释是奥克洛反应堆裂变过程不是连续的,而是周期性的,每30分钟裂变后就有2个半小时间歇,核裂变遵循了反应-发热-水分蒸干-反应停止-冷却后水分得到补充-核反应再次开始这样一个周期,矿石水充当了其中重要的调剂角色。

这个结论是科学家们测量了奥克洛地区岩石中氙的含量后得到的。氙作为核裂变的生成物,一般都会散发到空气中,但如果反应堆存在周期性冷却,氙就会被保存在岩石颗粒中,而奥克洛地区岩石颗粒中氙的含量,证明了这些反应堆的确是周期性运行的。

这个20多亿年前的反应堆之谜被破解了,真相与任何史前文明无关,这也符合地球演化史和生物进化史。这一点在科学界已经毫无疑义,但在民间一些未解之谜追捧者们,总想得到一个他们心中的理想结论,就还是有这样那样的想法,就会过段时间又把这种剩饭拿出来炒作一番,已经炒糊了还要炒,不外乎又会欺骗一些新人,我等科普作者又要来劳心费神的解释一番,周而复始,这就是人间百态。