20億年前的核反應(yīng)堆，真相到底是什么？

沈夢(mèng)溪

好奇是人類(lèi)的本能，過(guò)度的好奇則催生了人們的獵奇心理，這就是為什么我們總是容易被那些違背常規(guī)知識(shí)體系的事件所吸引，而正經(jīng)八百的科普文，卻鮮有人關(guān)注。

眾所周知，萬(wàn)事萬(wàn)物都是從無(wú)到有，包括我們?nèi)缃袼鶕碛械目萍己臀拿鳎际菑穆浜蠛托U荒循序漸進(jìn)發(fā)展而來(lái)。然而近些年網(wǎng)絡(luò)上有這樣一種說(shuō)法：20億年前地球上就有核反應(yīng)堆，該反應(yīng)堆在非洲被發(fā)現(xiàn)！這完全違背了我們的常識(shí)，但恰恰迎合了我們的獵奇心理，所以關(guān)于此事件的“報(bào)道”和視頻通常能收獲10萬(wàn)以上的點(diǎn)擊量。

這個(gè)核反應(yīng)堆真的存在嗎？假如它確實(shí)存在，是不是意味著遠(yuǎn)在人類(lèi)的祖先誕生之前，地球上就曾經(jīng)存在過(guò)某種超級(jí)文明？或是有外星人前來(lái)地球建立過(guò)核設(shè)施？真相到底是什么？

加蓬共和國(guó)的“遠(yuǎn)古反應(yīng)堆”

近年來(lái)，在很多自媒體、科普讀物、科幻愛(ài)好者論壇上，流傳著這樣一個(gè)故事：非洲的加蓬共和國(guó)出產(chǎn)鈾礦，開(kāi)采出來(lái)的鈾礦常年供給法國(guó)的核反應(yīng)堆使用。而法國(guó)核反應(yīng)堆的工作人員在使用這些鈾礦之前，會(huì)對(duì)鈾礦進(jìn)行例行抽檢。1972年，法國(guó)一家工廠(chǎng)就在抽檢中發(fā)現(xiàn)了異?！藗?cè)诨?yàn)中發(fā)現(xiàn)這種鈾礦石好像都是被提煉和使用過(guò)的，于是工廠(chǎng)就派出了科研人員前往加蓬共和國(guó)考察。

考察的結(jié)果讓人們大吃一驚，科研人員發(fā)現(xiàn)，加蓬共和國(guó)的這個(gè)鈾礦，竟是一個(gè)非常古老的大型核反應(yīng)堆！據(jù)推測(cè)，這個(gè)核反應(yīng)堆大約建于20億年前，而且它的布局非常合理，技術(shù)堪比當(dāng)今人類(lèi)所建立的最先進(jìn)核反應(yīng)堆。進(jìn)一步考察還發(fā)現(xiàn)，這個(gè)核反應(yīng)堆在建成后至少順利運(yùn)轉(zhuǎn)了50萬(wàn)年以上。

這個(gè)發(fā)現(xiàn)完全違背了我們的世界觀(guān)和歷史觀(guān)。這個(gè)核反應(yīng)堆的存在似乎說(shuō)明，要么在當(dāng)今人類(lèi)文明出現(xiàn)之前，甚至在地球上的生命尚未出現(xiàn)之前，地球上就已存在過(guò)其他的文明；要么在史前外星人曾降臨地球……

這里需要說(shuō)明的是，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的科學(xué)考證，以上說(shuō)法已被證明是個(gè)徹頭徹尾的謠言，但這個(gè)謠言非常高明，以至于到了以假亂真的程度。它的高明之處在哪呢？在謠言界，有些謠言完全是憑空捏造的，所以不堪一擊；但是這個(gè)謠言卻把真實(shí)發(fā)生的故事和偽造的結(jié)局完美地結(jié)合在了一起，達(dá)到了讓一般人難辨真假的地步。

這個(gè)故事的前半部分是真實(shí)存在的事件。加蓬共和國(guó)確實(shí)產(chǎn)鈾，法國(guó)也確實(shí)從加蓬進(jìn)口鈾礦，核電站在使用鈾礦之前要提煉這些鈾，為了更有效率地提煉鈾礦，在提煉之前會(huì)對(duì)同一批次的礦石進(jìn)行成分分析。法國(guó)在成分分析的過(guò)程中確實(shí)曾發(fā)現(xiàn)鈾礦有問(wèn)題，也確實(shí)派出了科研人員對(duì)鈾礦進(jìn)行調(diào)查。

問(wèn)題在于故事的后半截，科研人員并未發(fā)現(xiàn)所謂的布局合理的核電站，這批鈾礦石之所以異常，完全是大自然的鬼斧神工而已。

真相到底是什么？

現(xiàn)代核反應(yīng)堆離不開(kāi)放射性元素：鈾。鈾在自然界有三種同位素：鈾234、鈾235、鈾238，這三種鈾的同位素中，鈾234的含量可以忽略不計(jì)。鈾礦中主要成分為鈾235和鈾238，其中鈾235的比例為0.72%，而鈾238的比例則有99.28%，無(wú)論從世界上哪一個(gè)鈾礦中采掘出來(lái)的礦樣，鈾235和鈾238的比例都始終不變。

不過(guò)在開(kāi)采出來(lái)的鈾礦中，只有鈾235能產(chǎn)生核裂變，核電站使用的是濃度為3%的鈾235，就是所謂的低濃縮鈾了；若濃度大于80%則稱(chēng)為高濃縮鈾，大于90%則稱(chēng)為武器級(jí)高濃縮鈾。核電站為了發(fā)電，必然要對(duì)鈾礦石進(jìn)行濃縮，才能制成3%的低濃縮鈾。

1972年5月，法國(guó)物理學(xué)家弗朗西斯·佩蘭在法國(guó)皮埃爾拉特核濃縮工廠(chǎng)中的鈾礦分析室，發(fā)現(xiàn)一個(gè)奇怪的現(xiàn)象：在一些來(lái)自于加蓬?yuàn)W克洛礦場(chǎng)的鈾礦石里面，鈾235的含量普遍偏低，有的為0.717%，有的僅為0.44%，最低不到0.29%！這個(gè)發(fā)現(xiàn)引起了世界核科技界的極大興趣。

1975年6月，應(yīng)加蓬政府要求，國(guó)際原子能機(jī)構(gòu)對(duì)奧克洛礦場(chǎng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)和研究，發(fā)現(xiàn)：距今約20億年前，在奧克洛礦場(chǎng)曾有10多座“天然核反應(yīng)堆”，這些“天然核反應(yīng)堆”斷斷續(xù)續(xù)運(yùn)行了約50萬(wàn)年，涉及到500-800噸天然鈾，釋放出來(lái)的能量相當(dāng)于100億度電，平均下來(lái)每天發(fā)電量不過(guò)54.8度。

每天平均發(fā)電量不到54.8度……這點(diǎn)電量，按照美國(guó)的人均使用量，僅夠1.5個(gè)美國(guó)人用……要是這些“天然核反應(yīng)堆”真是遠(yuǎn)古超文明或外星人建造的，他們折騰出這么龐大的設(shè)施，就為了每天54.8度電？

經(jīng)過(guò)科學(xué)家對(duì)奧克洛礦場(chǎng)地質(zhì)條件的細(xì)致研究，圍繞這些“天然核反應(yīng)堆”的謎團(tuán)終于被揭開(kāi)。

原來(lái)，奧克洛礦場(chǎng)在形成之前實(shí)際上是一片河岸。河邊沉積了大量的細(xì)砂，這些細(xì)砂在隨后的歲月中被埋入地下，并被壓得越來(lái)越實(shí)，最終形成了砂巖。來(lái)自河流上游和砂巖上層的水向下淋濾，沿途不斷溶解該地區(qū)普遍存在的鈾元素，成為鈾礦礦液。這些鈾礦礦液遇到砂巖后，疏松多孔的砂巖就好像海綿一樣，吸附了大量的鈾元素，鈾元素不斷在砂巖中富集，最終把砂巖變成了鈾礦。

為何會(huì)自行開(kāi)啟核反應(yīng)

那為什么這些鈾礦會(huì)像核反應(yīng)堆一樣運(yùn)行呢？要知曉其中的秘密，我們先來(lái)了解一下現(xiàn)代人造核反應(yīng)堆的運(yùn)行原理。

核反應(yīng)堆和核爆炸的原理都很相似，它們都源于鈾元素的自然衰變。鈾元素在自然狀態(tài)下會(huì)發(fā)生衰變，并在衰變過(guò)程中釋放出中子，這些中子會(huì)撞擊其他的鈾元素，引發(fā)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。一旦鈾元素濃度足夠高，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)就將一直進(jìn)行下去。

核武器中的鈾元素濃度極高，所以鏈?zhǔn)椒磻?yīng)發(fā)生的速度極快，最終結(jié)果是導(dǎo)致劇烈的爆炸。

核反應(yīng)堆中的鈾濃度較低，所以鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度慢，可以進(jìn)行控制。在鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過(guò)程中，會(huì)釋放大量的熱，用這個(gè)熱量去燒水，讓水變成蒸汽，再以蒸汽推動(dòng)水輪機(jī)，就是核反應(yīng)堆的工作原理。如何控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)呢？核電站一般會(huì)用石墨、重水、輕水等材料制成反應(yīng)堆減速劑，來(lái)控制鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度。

在加蓬共和國(guó)的“天然反應(yīng)堆”中，地下水就扮演了減速劑的角色。

在奧克洛礦場(chǎng)，部分區(qū)域內(nèi)砂巖中的鈾元素不斷富集，可一度富集到3.6%的濃度，這個(gè)濃度已遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于現(xiàn)代核反應(yīng)堆的核燃料棒濃度。在這個(gè)濃度下，這些富含鈾的礦石自然就會(huì)發(fā)生核反應(yīng)。正如前文所說(shuō)，砂巖如同海綿，它們能夠賦存大量的地下水——作為“核燃料棒”的高鈾濃度砂巖有了，控制核反應(yīng)速度的“減速劑”地下水也有了，核反應(yīng)就這樣在地下悄然啟動(dòng)。

在這座“天然核反應(yīng)堆”運(yùn)行期間，由于核燃料在不斷消耗，每當(dāng)鈾濃度到達(dá)臨界濃度以下，或當(dāng)?shù)叵滤蚋邷囟舭l(fā)后，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)自然就會(huì)逐漸中止。之后隨著鈾礦礦液讓砂巖中的鈾元素再度富集，以及地下水的再次涌現(xiàn)，核反應(yīng)同樣也會(huì)“重出江湖”。

這就是為什么奧克洛礦場(chǎng)的“天然核反應(yīng)堆”能斷斷續(xù)續(xù)自己運(yùn)行50萬(wàn)年。