原标题:天然核反应堆是否存在? 揭秘20亿年前的核反应堆之谜
天然核反应堆是否存在?学家发现史前大自然就拥有核,而反应堆由河水自然调节的,故科学家认为天然反应堆是有可能的,下面的请看科学家揭开天然核反应堆奥秘。
20亿年前,十几座天然核反应堆神秘启动,稳定地输出能量,并安全运转了几十万年之久。为什么它们没有在爆炸中自我摧毁?是谁保证了这些核反应的安全运行?莫非它们真的如世间的传言那样,是外星人造访的证据,或者是上一代文明的杰作?通过对遗迹抽丝剥茧地分析,远古天然核反应堆的真相正越来越清晰地暴露在我们面前。
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。
接连几周,法国原子能委员会(French Atomic Energy Commission,简写为CEA)的专家们都困惑不已。直到有人突然想起19年前的一个理论预言,大家才恍然大悟。1953年,美国加利福尼亚大学洛杉矶分校的乔治·W·韦瑟里尔(George W. Wetherill)和芝加哥大学的马克·G·英格拉姆(Mark G. Inghram)指出,一些铀矿矿脉可能曾经形成过天然的核裂变反应堆,这个观点很快便流行起来。其后不久,美国阿肯色大学的一位化学家黑田和夫(Paul K. Kuroda)计算出了铀矿自发产生“自持裂变反应”(self-sustained fission)的条件。所谓自持裂变反应,即可以自发维持下去的核裂变反应,是从一个偶然闯入的中子开始的:它会诱使一个铀235原子核发生分裂,裂变产生更多的中子,又会引发其他原子核继续分裂,如此循环下去,形成连锁反应。
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科学家发现的天然核反应堆
黑田和夫认为,自持裂变反应能够发生的第一个条件就是,铀矿矿脉的大小必须超过诱发裂变的中子在矿石中穿行的平均距离,也就是0.67米左右。这个条件可以保证,裂变的原子核释放的中子在逃离矿脉之前,就能被其他铀原子核吸收。
第二个必要条件是,铀235必须足够丰富。今天,即使是储量最大、浓度 的铀矿矿脉也无法成为一座天然核反应堆,因为铀235的浓度过低,甚至连1%都不到。不过这种同位素具有放射性,它的衰变速率比铀238快大约6倍,因此在久远的过去,这种更容易衰变的同位素所占的比例肯定高得多。例如,20亿年前奥克罗铀矿脉形成的时候,铀235所占的比例接近3%,与现在大多数核电站中使用的、人工提纯的浓缩铀燃料的浓度大致相当。
第三个重要因素是,必须存在某种中子“慢化剂”(moderator),减慢铀原子核裂变时释放的中子的运动速度,从而使这些中子在诱使铀原子核分裂时,更加得心应手。最终,矿脉中不能出现大量的硼、锂或其他“毒素”,这些元素会吸收中子,因此可以令任何核裂变反应戛然而止。
[责任编辑:沫朵]
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