​前寒武纪的神秘核反应堆是怎么形成的？很多人都不知道这几件事

前寒武纪的神秘核反应堆是怎么形成的？很多人都不知道这几件事

编者按：二十亿年的奥克洛核反应堆一直是被议论的焦点，经常和史前文明联系起来，主流观点认为这座反应堆是天然形成的，但根据网上流传的所谓“科学家的分析”，漏洞很多，甚至不符合科学基本规律，不想人云亦云，想做一番解释，此文由此而生。

1972年9月，法国原子能委员会宣布，在西非赤道海岸加蓬共和国发现了一座休眠的天然核反应堆。

奥克洛铀矿

起因是加蓬的工厂中发现奥克洛铀矿的矿石样品中，铀235已经贫化。自然界铀235 的丰度为0.7%，而在奥克洛堆心中挖掘的富铀矿所含铀235丰度仅为0.44%，远低于自然界的平均标准。铀235的丰度下降有两种情况，一种是“分离”，一种是“燃烧”。对于“分离”，自然界自发的分析铀235基本是不可能的，就算发生了，也应该是一部分铀贫化，一部分铀富集，而奥克洛铀矿并不是这样，整体发生贫化的现象。另一种情况，铀矿的“燃烧”，既自持链式裂变反应，也就是说奥克洛铀矿是一座天然形成的核反应堆，将铀235消耗掉了。事实是这样吗？

不论是天然或者人工核反应堆，它的反应原理都是一样的，无法逃离物理规律的束缚。分析奥克洛核反应堆需要用人工核反应堆的原理作对比。

一个核反应堆的裂变是靠中子来维持的，一个慢中子撞击铀核后，可以裂变为2.5个中子，裂变的中子至少有一个被其它铀核吸收，这样才能产生下一次裂变，这种状态不断地持续，就是链式分裂反应。而没有被铀核吸收的中子要么被其它同位素吸收，要么逃逸离开。所以，一个核反应堆的启动要有一个中子源释放中子。

人工核反应堆使用同位素中子源或加速器中子源来启动，而自然界的核反应堆用什么来启动呢？

有一种猜想：靠铀235自发裂变出中子启动。

自发裂变效果图

自发裂变：原子核在没有粒子轰击或不加入能量的情况下发生的裂变。天然元素的自发裂变仅为于铀和钍。丰度：指一种化学元素在某个自然体中的重量占这个自然体总重量的相对份额。

持这种观点的人认为：自然界能自发裂变的元素寥寥无几，铀235恰恰是其中之一，铀235的半衰期为7.00×10^8年，即7亿年，铀238的半衰期为4.468 × 10^9年，现今铀235丰度为0.7%。奥洛克铀矿的年龄为20亿年，所以20亿年前的铀235丰度大概为3-4%左右，这个丰度已经很高，达到核裂变反应的丰度标准，在地址不断变迁等地壳活动中，铀235释放中子会更加活跃，启动链式核反应的可能性也大大增加。但这个理论有一个致命的缺陷，那就是品位的要求。

品位是指矿石中有用成分或有用矿物的含量。

我们要明确一个概念，铀矿不是天然铀。在人造核反应堆中使用的天然铀都是在铀矿中提纯的铀化合物（黄饼）。在提纯的铀化物中，铀235的丰度达到3%以上才可以进行反应。

已知铀矿石的品位最高才19%左右，这么低含量的铀化物在单位面积下释放中子很有限，由于其它杂质太多，大部分中子会被其它杂质吸收，而铀核接受中子是难上加难。尤其奥克洛铀矿属于沉积式矿藏，这种类型的矿藏的铀品位非常低，一般为0.03%～0.1%，在这种品位下进行自发链式核反应几乎不可能。至于网上所传，奥克洛矿藏铀品位达到20-40%之间，是无稽之谈。现今已查实的最富铀矿在加拿大阿萨巴斯卡盆地，在雪茄湖矿藏中发现两个相邻的矿体，平均品位才19.06%。

从逻辑上分析，这种猜想也是不可能的。如果铀矿石自发裂变的中子能够启动核裂变，那么在人工核反应堆中，把铀化物放在一起就可以直接反应了，哪还需要中子源？实际上，反应堆核燃料包芯是亚临界状态，没有中子源是无法启动的。所以靠铀矿石自发裂变，如同天方夜谭。

水只能用来冷却和减速，无法控制裂变速度，更不能平稳停堆。

假定自然核聚变可以发生，那么一定要有减速剂。因为快中子是无法被铀核捕捉的，需要减速剂将快中子变为慢中子，这样铀核才能接收。人工核反应堆使用重水，轻水等作为减速剂。有观点认为：奥克洛核反应堆的减速剂为矿藏水。这么猜测是可以的，纯度比较高的矿藏水可以用来减速中子，但是如何控制核反应的速度？

现代人工核反应堆使用安全棒吸收中子来控制链式分裂的速度。安全棒的材料一般是硼、碳化硼、镉、银铟镉等。奥洛克核反应堆当然不会有控制棒，它只有水。

有人认为，“大自然是非常奇妙的，通过矿藏水可以有效的控制链式裂变的速度，当反应速度快的时候，水会沸腾减少甚至烧干，这样链式反应就会结束，温度会慢慢降低，当矿藏水继续累积到一定量时，链式核反应又继续进行，反反复复持续了几百万年”。

这种观点的意思是，用铀235自发裂变来启动核反应堆到临界状态，然后利用一滩水就可以控制核反应的速度。我们不能用大自然很奇妙这种没有任何科学依据的语言来描述核反应的过程。要知道，人工核反应堆都使用外置中子源，不敢使用高纯度铀逼近临界质量来启动核反应堆，因为控制棒根本来不及插入，只能达到临界状态停止发射中子，防止出现不可控的危险。

假定奥克洛核反应堆可以用铀235自发裂变启动成功，但很难控制裂变速度，用水来控制，这几乎不可能，发生剧烈核裂变倒是很可能。即使偶然一次成功了，也不可能一次又一次的启动、停止，持续几百万年。水沸腾减少后，链式反应式会终止，但水是重要的冷却剂，没有了冷却剂，堆心会持续升温甚至融化，这就破坏自然形成的核反应环境。也就是说一旦发生核裂变，反应堆一次就用废，而且裂变反应持续不了多长时间。自然降温可以实现平稳安全停堆的话，福岛核电站也就不会发生事故了。

福岛核电站

如果奥克洛核反应堆是自然形成，那么它需要具备一系列“巧合”的条件，然而所有的巧合组成在一起只能是必然，必然的前提是外界人工的干预，那么奥克洛核反应堆是天然形成的理论就站不住脚。

既然自然形成解释不通，是否有“史前文明”的可能？

发现文明的基本要素有“城市建筑”、“文字”、“历史遗物”等等。在奥克洛矿坑中，除了铀矿以外，没有任何其它东西出土，无法证明史前遗迹的存在。

结语：

以现有的科学知识暂时还无法解释奥克洛核反应堆是如何出现的，很多情况都是猜想。大胆的猜想与假设是没问题的，但不能脱离客观规律，脱离基本物理定律的猜想就是臆想，这种态度是不可取的。小编不否定史前文明的存在，亦不否认自然形成的可能，但对毫无道理的想法还是持否定态度的。

如此之多的不解之谜让奥克洛核反应堆蒙上神秘的面纱，希望在未来某一天，人类能真正发现奥洛克核反应堆的秘密。

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