在阅读文章之前,客官可以动动手指点个关注,与作者互动,积极参与讨论吧!
在人类科技研究中,原子物理学是一门相当年轻的科学,人类造出第一个核反应堆是在二战期间,美国陆军部搞了个曼哈顿计划来研究用核裂变反应造原子弹。
曼哈顿计划是核武器现世的伊始点
核反应堆又称原子能反应堆,是通过合理布置核燃料,在不补充中子源的情况下,让这些燃料发生自持链式核裂变。曼哈顿计划的核反应堆用的是金属铀裂变链式反应,之后,人类造出了世界上第一颗原子弹,从此开启了原子能时代。
从美国的原子弹炸毁日本广岛、长崎后到现在2023年,才不到80年时间,可是如果我告诉你,其实地球上大概20亿年前就有核反应堆的存在,你是不是会先感到震惊,然后思考:是不是在我们这批人类出现之前,地球上就已经存在某种先进文明了?
人类如今制造的核反应堆系统基本结构
人类一直认为,地球已经经历了45亿多年的时光,不可能只有我们这一批文明出现,在现在已知的5次生物大灭绝之前,应该还有其他生命。说不定,地球上的生物不止重启过5次,并且在这5次之前,可能还有过比现在先进的多的文明。
那我们发现的这来自20亿年前的核反应堆能证明这个观点吗?
奥克洛核反应堆的发现这个核反应堆叫奥克洛核反应堆,是法国的物理学家弗朗西斯.佩兰在加蓬共和国的奥克洛铀矿场发现的。
加蓬Franceville盆地地质及奥克洛史前核反应堆位置示意图
那是1972年6月的一天,法国科学院收到一个消息说,法国有家气体扩散工厂从非洲的加蓬共和国进口了一批铀矿石,但铀的含量非常低,才不到0.3%。而正常的铀矿石含量应该达到0.72%的样子,就算从月球岩石中提取,也不可能低到0.3%。
但这个情况不是说加蓬卖次品给法国工厂,而是表示,这批矿石是使用过的。
可是,刚从矿场中挖出来的原矿石怎么就已经使用过了呢?
于是,法国的科学家决定去矿场调查一下,这其中就有弗朗西斯.佩兰。
法国工厂进口的是含铀235的矿石,铀235对国防工业来说非常重要,不管是造氢弹还是原子弹,都要靠它。
铀235对国防工业而言是很重要的原材料
该元素的原子序数是92,是铀元素中子数为143的放射性同位素,同时,它还是自然界化学元素中唯一能发生“可控裂变”的同位素,用途主要是做核反应堆的燃料和核武器。
弗朗西斯和他的同事们花了很大力气寻找铀矿石中铀235含量少的原因,结果,他们发现,奥克洛矿场居然有个天然的核反应堆!换句话说,这个矿场的铀矿层中,铀的同位素在过去自然发生过核连锁反应。
奥克洛矿场的铀矿层有一个核反应区域
早在1956年,美国有个日裔物理学家叫黑田和夫就预言过,在一定的条件下,自然界的化学元素可能发生自然核反应。弗朗西斯等人研究后发现,奥克洛核反应堆确实有类似黑田和夫说的自然条件。
接着研究人员继续研究,推算出这个核反应堆大概从20亿年前开始反应的,但反应不是一直在进行,而是断断续续的,总共的反应时间加起来应该有50万年,相当于当地在20亿年前就建了个迷你核电站。
奥克洛核反应堆的疑惑也许奥克洛核反应堆是天然存在的,可它确实存在太多的疑惑。
奥克洛核反应堆里面有太多疑惑了
比如,铀235要在慢中子的撞击下才会裂变产生能量,可是中子从铀原子中分裂出来时,速度相当快,必须依靠外力加入能减速的东西才能控制,让核反应进行下去。
在现代先进的核工厂里,控制核反应速度全靠人工使用缓和剂来吸收裂变的中子,让链式裂变慢一点。一般来说,这种缓和剂用的是石墨或重水。可是20亿年前没有先进的文明,谁去帮奥克洛核反应堆减速呢?
另外,奥克洛核反应堆从未出现过反应失控的问题,否则,这里肯定会留下爆炸的痕迹。核反应堆对周围的热干扰控制的相当好,大概限制在40米的范围内。
奥克洛核反应堆从未出现过反应失控的问题
最让人惊讶的是,核反应产生的核废料也从未扩散过,也是严格地限制在了矿区周围一定的范围内。如果说铀矿自然反应是正常的,但它的反应如此有序,就不大正常了。
想想切尔诺贝利核电站,想想福岛核电站,核泄漏造成了多大的灾难,现代科技竟然比不过一个20亿年前的古老“产品”。
那么问题就来了,这20亿年中,是谁在控制奥克洛核反应堆的工作情况呢?
20亿年里,是谁在控制奥克洛核反应堆的情况呢?
地球是否曾经有先进文明说到这个问题,我们想到的是,要么当时地球上有掌握先进科技的外星人,要么是科技已经超越现代的古地球人。而我们的文明,只能算是劫后余生的重新创造。
不是有一句话叫“历史总是惊人的相似”吗?我们现在也可能在走先辈们的老路。
但人类研究了多年的地球生命起源,研究了金字塔,研究了地外行星,至今没发现比我们更先进的文明,也无法证明在5次生物大灭绝之前存在过古人类。
我们如今还没有找到证据证明,在五次大灭绝之前还存在过古人类
因此,我们只能认为地球并不存在古代先进文明,关于奥克洛核反应堆的疑问只能从周围的地质环境下手。
首先,研究人员证实在奥克洛矿场是有地下水的,当地下水位升高浸过矿石时,水慢化了铀矿石中铀235产生的中子,让链式反应缓慢地发生。当反应堆温度过高时,又反过来蒸发了这些水,于是链式反应变弱,直到停止。
奥克洛反应堆的简化地质
然后地下水又慢慢汇聚积累,水位恢复到反应区位置时,再次慢化铀235的中子,使链式反应再次发生。如此周而复始,也解释了奥克洛核反应堆20亿年里断断续续发生反应的问题。
这里的地下水现象就像间歇泉,是控制点火的开关。核反应堆没有发生爆炸,也是地下水位置不够高,反应规模不够大的原因。而间歇泉在自然界非常少,只有美国黄石公园的“老忠实”间歇泉喷发的比较有规律。
地下水现象控制了核反应堆的反应效率
但有人对此提出了质疑,地下水不是重水更不是石墨,如何做核反应堆的缓和剂呢?
还有,核反应堆衍生出来的铯有很强的放射性,渗进土壤或中水都会造成严重污染,可美国海军研究实验室却发现,奥克洛核反应堆的铯都结合在了另一种裂变衍生物的分子中,从来没有泄露过,这又作何解释?
只有裂变衍生物氙气为何没有散发到大气中,研究人员作出的解释是,反应堆周期性冷却,氙气就保存在了铝磷酸盐的岩石颗粒中,他们还证实了奥克洛矿场的矿石中氙气含量很高。
他们证实了奥克洛矿场的矿石中氙气含量很高
但关于地下水是如何取代重水的,还有放射性元素铯为何没泄漏,目前还没有合理的解释。
也许进一步研究后,人类能从大自然处理核反应堆的方式中学到有用的经验。
人类还会对这个反应堆做进一步的研究