地球上唯一已知的天然核反应堆已有 20 亿年历史

地球上唯一已知的天然核反应堆已有 20 亿年历史

在人类开始建造核反应堆之前，大自然早已在地球上创造了一个天然的核反应堆。这个独特的地质现象位于非洲加蓬的奥克洛矿床，其历史可以追溯到20亿年前。

一个废弃的铀矿

早在人类着手创建核反应堆以满足我们的能源需求之前，确切地说，在地球被微生物所主宰的时期，实际上大自然就已先于我们，在地球上构建了首座核反应堆。

1972年5月，法国皮埃尔拉特核处理厂的一位物理学家在对铀样本进行分析时，留意到了一些极为奇异的现象。在通常的铀矿沉积物中，会发现三种不同的同位素：铀238、铀234以及铀235。其中，铀238含量最为丰富，铀234则最为稀少。同位素铀235约占铀矿沉积物的0.72%，且是最受觊觎的，因为若能将其浓度富集超过3%，即可用于引发持续的核反应。

在来自非洲加蓬奥克洛矿床的样本中，同位素235占总量的0.717%。这或许听起来差异不大，但实则颇为怪异。国际原子能机构(IAEA)阐释道：“现今所有的天然铀都含有0.720%的铀-235。倘若从地壳、月球岩石或陨石中提取，所获皆是如此。但来自奥克洛的那块岩石仅含0.717%。”

加蓬奥克洛矿床是一种奇特的地质现象

进一步探究发现，该地区的其他沉积物中此同位素的含量更低，约为0.4%，使这一谜团更显扑朔迷离。起初，科学家提出铀矿床曾被迫经历了持续的核裂变反应。然而，后续的分析表明，过去的20亿年里，铀经历了持续的自然裂变反应。

美国地质调查局的一份报告阐明：“经过初步审查，博杜及其同事(1972年)指出，奥克洛铀的亏缺可能归因于同位素分馏或者自然链式反应。”“很快，后续的分析通过显示因裂变导致的异常稀土同位素丰度，以及典型的铀裂变氪-氙光谱，证实了这一链式反应。”

现今，此类反应的条件极难达成，该地点过去的铀235丰度要高得多。此外，该地点需要充满地下水以维持反应，正如现代核反应堆中用水来减缓裂变产生的中子。随着水受热并以蒸汽形式逸出，中子未被减速而逸出，未引发进一步反应，从而停止了裂变，直至水冷却并充分渗入沉积物，才再次启动这一过程。

最终，历经数千年的核反应，这座我们所知的世界首例(已知的)核反应堆缓缓停止了运转。