20亿年前核反应堆是怎么形成的

核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。

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！

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。

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。