解密:20亿年前的核反应堆真相

众所周知,核反应堆是在20世纪初期才被人类研究发现的。而在1972年,一次偶然的机会,在非洲发现了20亿年前的核反应堆,事情的真相究竟是怎样的呢?让我们一起来揭开谜底。

1972年5月,法国一座核燃料处理厂的一名工人注意到了一个奇怪的现象。当时他正对一块铀矿石进行常规分析,这块矿石采自一座看似普通的铀矿。与所有的天然铀矿一样,该矿石含有3种铀同位素──换句话说,其中的铀元素以3种不同的形态存在,它们的原子量各不相同:含量最丰富的是铀238;最稀少的是铀234;而令人们垂涎三尺,能够维持核链式反应(chain reaction)的同位素,则是铀235。在地球上几乎所有的地方,甚至在月球上或陨石中,铀235同位素的原子数量在铀元素总量中占据的比例始终都是0.720%。不过,在这些采自非洲加蓬奥克洛的矿石样品中,铀235的含量仅有0.717%!尽管差异如此细微,却引起了法国科学家的警惕,这其中一定发生过某种怪事。进一步的分析显示,从该矿采来的一部分矿石中,铀235严重缺斤短两:大约有200千克不翼而飞——足够制造6枚原子弹。

进行了数十年研究后,科学家今天终于弄清楚这些相当于100千瓦“迷你核电站”的反应堆,在曾经持续15万年的一段时期内,是如何每3个小时进行一次能量输出的。

然而,让人感到困惑不解的是,奥克洛“核反应堆”链式裂变并未出现失控的痕迹,否则将导致矿脉被破坏,甚至发生爆炸。一切都似乎是井然有序的。在现代的核工厂,人们利用缓和剂来控制核反应速度,缓和剂可以吸收一些裂变的中子,使链式裂变速度慢下来,当然也可以通过对中子能量的调节来加速反应的进行。

真相: 对于人工核反应堆,铀235的浓度必须提炼到3%;其次要有水的存在,一方面作为中子慢化剂,使中子速度降低,提高其同铀核反应的概率,另一方面作为冷却剂,及时带走热量,避免爆炸。

而在奥克洛这个看似寻常的小镇,一系列巧合的自然条件,使得天然核反应堆正好得以发生。首先,随着20亿年前地球大气中氧气浓度的增加,铀能够以氧化物的形式溶解于水中,从而富集到一处;其次,17亿年前铀235的含量约为3.1%,满足反应的临界值;再者,这里的铀矿被多孔渗水的砂岩包围。

地下水渗入铀矿中,作为中子减速剂。当反应释放热量过多,水会蒸发,使反应减速或停止,直到水重新冷却,再开始反应。最后,这里的矿脉中也没有大量的硼、锂或其他“毒素”。这些元素会吸收中子,可以令核裂变反应停止。

这似乎是大自然开的一个玩笑,一切是那么的巧合,我们不得不相信大自然的鬼斧神工,一切奇迹都可以创造出来,只要找到合理的解释,谜底就会解开。

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