詳解20億年前的核子反應堆

遠古人類的核子反應堆

1942年，當費米領導下的小組在芝加哥大學一個嚴格保密的實驗室里啟動他們的核反應堆時，無論誰都以為，這是開天闢地的第一個核反應堆。但是有誰知道，實際上早在大約20億年前，核反應堆就開始在地球上運行了。

在非洲西海岸四季如夏的赤道附近，加蓬共和國的奧克洛鈾礦中，埋藏着六個反應堆的遺迹──化石反應堆。

這些反應堆在奧克洛礦的富鈾礦體中達到過臨界，消耗了部分燃料，然後停息了下來，在地下沉睡了20億年，終於在1972年被法國的科學工作者所揭露。

這個古老核反應堆的第一個線索是由法國的鮑齊奎斯發現的。鮑齊奎斯是法國彼埃爾拉特氣體擴散工廠的一個工作人員，他的工作是對天然鈾進料進行常規分析。天然鈾中，鈾-235含量的精確數值是0.7202，這個數值是相當恆定的，最大偏差也不超過千分之一。

但是，1972年5月的一天，當鮑齊奎斯跟往常一樣對天然鈾進料作常規分析時，得到了一個奇怪的結果，一個天然鈾樣品中鈾-235的含量為0.7171，這個數值比正常的數值偏低。

這樣大的偏差在很多情況下是微不足道的，但是在這裡卻具有重要的意義，因為它已遠遠超出了統計誤差所允許的範圍。

鮑齊奎斯沒有放過它，法國原子能委員會也沒有忽視它。

這一偏差是怎樣產生的呢？開始他們考慮，可能是由於氣體擴散工廠的貧化鈾尾料的沾污所引起的。因為只要有一點點貧化鈾混進了天然鈾樣品，就會使該樣品的鈾-235含量顯著偏低。於是，他們對其他一些絕對不會被貧化鈾沾污的樣品做了分析，結果發現，這些樣品中的鈾-235含量也都偏低，這就排除了貧化鈾被沾污的可能性。為了查清產生這一偏差的原因，他們通過生產過程的工藝鏈，做了一系列的偵探工作，從法國的鈾處理工廠到加蓬共和國的鈾礦石加工工廠，一直追蹤到奧克洛露天鈾礦。

最後終於查明，這個鈾-235含量偏低的天然鈾樣品，確是來自奧克洛鈾礦。當他們對該礦的樣品進行分析時，十分驚訝地發現，該礦富鈾礦體鈾樣品中的鈾-235，竟貧化50之多。那麼，奧克洛礦的鈾為什麼會發生貧化呢？短缺的鈾-235又到哪裡去了呢？

經過再三深入研究與探討，科學家們十分驚奇地發現：這些鈾礦石早已被燃燒過，也就是說早已被人用過！

這一重大發現立即轟動了科學界，為徹底查明事情真相，許多科學家紛紛來到加蓬奧克洛鈾礦區，進行長時間的考察，終於發現了一個不可思議的史前遺迹──一座古老的核反應堆，這個核反應堆是由6個區域的大約500噸鈾礦石組成，它的輸出功率很低，只有1000千瓦。

經過多年探索，科學界終於認定，奧克洛鈾礦的鈾-235，是鏈式反應中生成的礦渣是核反應堆曾經存在的證據。

這表明奧克洛鈾礦區的核反應堆在20億年前已經點火工作，運轉時間更長達50萬年之久。

這簡直是不可思議的。要知道，要發生核裂變鏈式反應，先要有大量高濃度鈾-235，而天然鈾礦中只含有極少比例的鈾-235，即使鈾-235足夠多，要想使核反應不成為核爆炸，還必須使用中子慢化劑，如重水等。即使上述兩個條件滿足了，也並不等於真能發生持續的核反應，還必須使鈾與慢化劑之間有某種比例的配置。

在人類建造的核電站中，通常都是核裂變反應堆。在這種反應堆中，必須用高純度濃縮鈾或鈈為燃料，必須用石墨、重水等慢化劑來獲得慢中子。反應堆中必須加裝控制棒，使鏈式反應受人控制，以緩慢釋放原子能。如此苛刻的條件，在奧克洛鈾礦的核反應堆中是如何實現的呢？

有科學家認為，奧克洛鈾礦純粹是大自然的手筆。他們假設：在20億年前，奧克洛鈾礦中鈾-235含量比現在高很多，鈾-235產生的快中子經過礦石中地下水慢化和控制後，變成了慢中子，使鏈式反應能以緩慢方式發生。因為當核反應堆的溫度太高時，將有更多的水蒸發掉，於是鏈式反應速度減慢、規模變小，使核反應堆溫度降低甚至熄火。在這以後的漫長歲月中，地下水會重新匯聚，使慢中子增多，鏈式反應加速，核反應堆溫度升高，以實現重新點火啟動。所以，20億年來，整個鏈式反應過程像間歇噴泉一樣重複發生。

也就是說，奧克洛核反應堆之所以沒像原子彈那樣爆炸，功勞全在於地下水的神奇控制，使之在持續幾千年的鏈式反應中，一直緩慢釋放着原子能。

科學家們還為這種論點找到了證據──在奧克洛礦區中找到了高度集中的氙同位素，這是一種只在核反應堆關閉並冷卻後才出現的元素。

但是，質疑這種論點的也大有人在。有人認為，地下水畢竟不是重水，用來做核反應堆的慢化劑有點勉強，還有，奧克洛礦區的結構相當合理，保存得也相當完整，似乎並非自然形成，而是有目的地建造而成的。比如，目前的研究結果表明，這個核反應堆有幾千米，如此巨大的一個核反應堆，對周圍環境的熱干擾卻局限在反應區周圍40米之內。更讓人吃驚的是，核反應所產生的廢物，並沒有擴散，而是局限在礦區周圍。與這個20億年前的大型核反應堆相比，今天人類所能建造的最大的核反應堆，也顯得黯然失色。

面對這個保存完整、結構合理的核反應堆，人們不禁要問：是誰留下了這個核反應堆？是地球上的人類嗎？這絕對不可能。因為20億年前地球上才剛剛萌發出最原始的生命，人類的出現不過是距今約200萬年～300萬年或150萬年前的事，而人類只是在幾十萬年之前才開始使用火。那麼，是誰留下了這個古老的核反應堆呢？

奧克洛礦區的土著人中流傳着這樣的神話傳說：在非常遙遠的古代，整個世界一片漆黑，沒有人類，也沒有任何生物，大地一片荒涼。突然有一個神仙從天而降，來到奧克洛地區，用礦石雕刻了兩個石像，這兩個石像能放出耀眼的光芒，使茫茫黑夜中出現白晝。後來，兩個石像變成活人，並且結成夫妻，他們的子孫後代，就成了當地部落的祖先。