20億年前，地球一片荒涼，動(dòng)物和植物都還未出現(xiàn)，只有細(xì)菌等微生物生存。然而在這寂靜的大陸上，卻有一座貨真價(jià)實(shí)的核反應(yīng)堆，運(yùn)行了數(shù)十萬(wàn)年之久，其壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)當(dāng)今人類建設(shè)的核電站。這座匪夷所思的反應(yīng)堆是如何被發(fā)現(xiàn)的呢？是誰(shuí)建造了它？會(huì)不會(huì)出自外星人或未知的史前高級(jí)文明之手呢？今天就為大家解開(kāi)史前反應(yīng)堆的種種謎團(tuán)，了解這一段神奇的地球往事。

20億年前的史前洪荒時(shí)代，居然存在核反應(yīng)堆

20億年前的反應(yīng)堆被發(fā)現(xiàn)

讓我們先回到1972年，當(dāng)時(shí)法國(guó)一家鈾濃縮工廠實(shí)驗(yàn)室的一位工程師，正按照慣例檢查鈾濃縮原料“黃餅”中的鈾235的富集度，也就是在總鈾元素中的含量，發(fā)現(xiàn)是0.7171%，比公認(rèn)的數(shù)據(jù)0.72%少了千分之三，這引起了他的懷疑。

也許您會(huì)問(wèn)：千分之三的誤差有什么大驚小怪的呢？要是擱在別的事兒上確實(shí)很正常，但在核材料上出現(xiàn)這樣的誤差，就足以引起高度重視。因此地球上的天然鈾元素中，鈾235的占比無(wú)論在哪兒都是0.72%，而這些工廠原料中少掉的一點(diǎn)點(diǎn)鈾235去了哪里了呢？如果被恐怖分子偷去造核彈，那可就麻煩大了！

提純后的鈾精礦石：黃餅

于是法國(guó)人一路追查，一直找到了這批鈾礦的產(chǎn)地：非洲加蓬的奧克洛礦區(qū)，在這里發(fā)現(xiàn)了多個(gè)鈾235含量低于天然富集度的樣品，最低的甚至不到正常值的一半，并且還找到了裂變產(chǎn)物：釤和釹的痕跡，一下子讓科學(xué)家驚掉了下巴，因?yàn)檫@只有一種可能：奧克洛礦的鈾礦石，是被使用過(guò)的，這里存在著古老的核反應(yīng)堆，而且不只一座！事實(shí)上，調(diào)查人員共發(fā)現(xiàn)了17座核反應(yīng)堆，經(jīng)測(cè)算，它們?cè)?0億年前就開(kāi)始運(yùn)行，持續(xù)了幾十萬(wàn)年，釋放出了相當(dāng)于1300億千瓦時(shí)的能量。

非洲加蓬的奧克洛鈾礦

巨大的謎團(tuán)

消息一出，世界為之震驚，尤其是科幻愛(ài)好者和各路媒體。大家都在追問(wèn)：是誰(shuí)在20億年前使用了這些鈾礦石呢？要知道讓鈾發(fā)生核裂變反應(yīng)，是一件非常困難的事，人類掌握這項(xiàng)技術(shù)只有70多年，最早由著名物理學(xué)家費(fèi)米在芝加哥大學(xué)的網(wǎng)球場(chǎng)上建成，非常簡(jiǎn)陋，核能發(fā)電的歷史則更短。而且核電站一般使用濃縮鈾，要讓未經(jīng)濃縮的天然鈾發(fā)生核裂變，需要用吸收中子比較少的石墨或重水作為中子慢化劑來(lái)構(gòu)建反應(yīng)堆，還需要復(fù)雜而精細(xì)的設(shè)計(jì)和計(jì)算。

人類建造的第一座反應(yīng)堆，確實(shí)是一個(gè)“堆”

現(xiàn)代核電站堆芯

顯然，在20億年前的洪荒時(shí)代，別說(shuō)人了，連個(gè)蟲(chóng)子都沒(méi)有，不可能存在費(fèi)米這樣的超一流學(xué)者，更不具備濃縮鈾或生產(chǎn)重水和石墨的條件，但這些反應(yīng)堆的存在是無(wú)法否認(rèn)的，這就難以解釋了，難道現(xiàn)代的某個(gè)科學(xué)家?guī)е蝗汗こ處煷┰搅?？還是說(shuō)它們的建造者是乘坐飛碟光臨地球的外星人，亦或是我們未知的史前高級(jí)文明呢？

外星人笑而不語(yǔ)

這樣的推論很令人興奮，但卻解釋不了以下事實(shí)：這些反應(yīng)堆遺址中，未發(fā)現(xiàn)任何人工制造的部件，除了礦石還是礦石。并且，也沒(méi)有任何能夠發(fā)電的裝置，反應(yīng)堆似乎只是在發(fā)出熱量，難道外星人是要在這里燒暖氣？還是說(shuō)吃飽了沒(méi)事兒干，想留下一個(gè)惡作劇，戲弄一下億萬(wàn)年后的人類？顯然這非常不符合邏輯。但如果建造者不是外星人或史前文明的話，他又會(huì)是誰(shuí)呢？答案令人出乎意料：這些反應(yīng)堆竟是自然形成的，二十億年前的獨(dú)特條件加上一些偶然因素，促成了這個(gè)必然的結(jié)果。

奧克洛遠(yuǎn)古反應(yīng)堆內(nèi)部

答案揭曉：反應(yīng)堆是天然形成的！

雖然在當(dāng)今的地球上，鈾元素中鈾235占0.72%，其余基本上是鈾238，然而大家不要忘了它們都是放射性核素，都會(huì)衰變。鈾235的半衰期是7億年，也就是每7億年減少一半，而鈾238的半衰期約45億年。它倆的半衰期是如此漫長(zhǎng)，以至于在人類這區(qū)區(qū)幾十年的核能利用歷史中，可以近似地將它們的比例當(dāng)成是不變的。然而二十億年的時(shí)間，已經(jīng)接近鈾235半衰期的三倍，這意味著當(dāng)時(shí)的鈾235總量會(huì)是現(xiàn)在的8倍，再考慮到鈾238也在衰變，可以計(jì)算出當(dāng)時(shí)鈾235的富集度是3.7%，這已經(jīng)超過(guò)了現(xiàn)代核電站核燃料中的鈾濃縮程度，即使沒(méi)有石墨和重水，只要有普通的輕水，也能形成反應(yīng)堆了。

云室中的鈾礦石，它不斷衰變，并發(fā)出射線

然而事情并沒(méi)有那么簡(jiǎn)單，鈾礦石畢竟不是核燃料，其中只有一丁點(diǎn)兒的鈾，即使用水泡起來(lái)，也臨界不了，變不成反應(yīng)堆。這時(shí)候，大自然就顯示出了它的鬼斧神工：在鈾礦層與上方的頁(yè)巖層之間出現(xiàn)了裂縫，地面上的水進(jìn)入裂縫，溶解了鈾礦層中的含鈾礦物質(zhì)。含鈾的水匯集在大大小小的“口袋”區(qū)域，形成了集水坑，隨著水分的不斷匯集和蒸發(fā)，鈾的濃度越來(lái)越高，當(dāng)高到一定程度時(shí)，核裂變反應(yīng)就發(fā)生了，大量的熱量被釋放出來(lái)，將坑中的水燒得沸騰，30分鐘后水被蒸干，核反應(yīng)停止，而2.5小時(shí)后，足量的水再次進(jìn)入坑中，反應(yīng)又再次開(kāi)始。就這樣，核反應(yīng)忽而開(kāi)始，忽而結(jié)束，斷斷續(xù)續(xù)地持續(xù)了幾十萬(wàn)年。

奧克洛反應(yīng)堆形成原理

真相終于大白，原來(lái)核反應(yīng)堆并不是人類的專利，在地球的年輕時(shí)期，這種事情并不少見(jiàn)。如果把時(shí)間再向前推，在45億年前，地球剛剛形成的時(shí)候，鈾235的富集度更加高，達(dá)到了23%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于核燃料，如果再有合適的條件比如水的存在，也許地球上到處都是天然形成的反應(yīng)堆呢！神馬？你說(shuō)外星人？他們恐怕看不上核裂變這種“低級(jí)”能源吧！