1972年，非洲發現一個擁有20億年歷史的核反應堆，它本不應該存在

您可能聽說過非洲曾經發現過一個20億年前的核反應堆——奧克洛天然核反應堆！

△ 芝加哥一號堆

要知道，人類的第一座可控核反應堆是在1942年建造的——芝加哥一號堆，20億年前怎么可能會有核反應堆存在了。

所以，這個史前核反應堆的故事直到今天還在互聯網上流傳，許多博主用它來證明史前文明的存在。

那么它到底是怎么回事呢？

簡單地說，史前核反應堆是真的，但史前文明是假的。

1972年，法國的一家核燃料加工廠在對從非洲奧克洛礦區（在如今的加蓬共和國，當時是法國的殖民地）進口的鈾礦進行常規分析時，發現了一些不同尋常的事。

他們發現這批鈾礦中的鈾-235含量明顯太低了，這種情況似乎確實指向一種可能——它在過去被使用過。

至于為什么鈾-235的含量偏低，就是表示它在過去可能被使用過。

這要從太陽系鈾元素的來源說起了。

像鈾這種擁有92個原子的重核元素無法通過核聚變產生，這意味著現在的太陽系，無論是太陽，還是地球，還是其它行星或衛星，都無法自行合成鈾。

宇宙中的鈾主要是通過超新星爆發或者中子星合并產生的！

在太陽系形成初期，周圍可能發生了相關事件，生產了大量的鈾，這些鈾被早期的太陽系所吸收，成為太陽系的原材料，并最終被分布到包括地球在內的各個星球中。

如今，鈾是一種重要的戰略資源，它是許多核反應堆的關鍵材料。

我們從地下開采的天然鈾包含兩種同位素——鈾-238和鈾-235，核反應堆所需要的其實是鈾-235——因為只有它才可以維持核鏈式反應。

然而，鈾-235僅占天然鈾的一小部分——大約是0.7204%，而其它都是鈾-238。

其實，“0.7204%”這個鈾-235比例是一個相當固定的值，無論你在地球哪里獲取的鈾，鈾-235的含量大概率都是這個比例左右，甚至您在太陽系的其它星球（只要它不是捕獲的天體）去開采鈾礦，鈾-235的含量也基本都是這個比例。

之所以這個比值很固定，是因為太陽系的鈾有著相同的起源，而之所以鈾-235的含量如此之低，是因為鈾-235的半衰期是7.04億年，而鈾-238的半衰期達到了44.7億年。

現在我們回到奧克洛礦區的鈾礦問題！

當時法國的科學家測得，那里的鈾樣本中鈾-235的含量明顯低于0.72%，有的甚至不足0.3%。

如果那里的鈾礦是天然的，那鈾-235含量怎么會如此之低？

其實，出現這種情況有兩個假設，要么是那里的鈾礦不是地球自帶的，要么就是我們前面提到的，它在過去發生了裂變反應，導致部分鈾-235變成了其它元素。

這兩個假設指向了如今兩個廣為流傳的謠言——外星文明在史前到訪過地球并留下這些鈾和史前文明利用鈾-235制作了核反應堆。

△ 一位地質學家正在加蓬奧克洛礦中，圖源：US Department of Energy

奧克洛天然核反應堆到底怎么回事？

經過科學家們數十年的嚴密考證，事實證明，這個鈾礦確實屬于地球天然自帶的無疑，而且它確實就是是一個核反應堆遺跡。

只不過和史前文明或者外星人沒關系，它是天然形成的。

人類建造的可控核反應堆，指的是它能夠進行鏈式反應，但不至于像原子彈那樣爆炸。

而所謂鏈式反應，就是只要開始提供一次中子轟擊引發鈾-235裂變反應之后，其釋放的中子就可以繼續引發其它鈾-235的裂變反應。

如果大自然要出現一個核反應堆，那么它也必須符合人類制造可控核反應堆的標準才行。

除了初始的中子轟擊外，它還必須滿足兩個標準，一個是鈾-235的濃度必須在3%-5%之間，另一個是存在某種機制來調節反應過程中的中子活動。

首先，鈾礦中不缺中子，鈾-238就有極小的概率出現自發裂變，這個過程會釋放中子，另外還有其它許多方式都會產生中子。

其次，20億年前地球鈾礦中鈾-235的濃度是在3%-4%之間，也符合標準，這點很好理解，因為我們現在的鈾-235水平是經歷了將近3個半衰期后的結果。

現在只剩最后一個條件，到底用什么東西來調節中子活動？

無論是鈾-235自己裂變產生的中子，還是其它途徑獲得的中子，它的速度都太快了，這樣會導致鈾-235無法吸收中子，從而無法維持鏈式反應。

現代的核反應堆是通過慢化劑將中子速度慢下來，不過慢化劑并不是什么難得材料，水就能做到。

人類建造的一些古老核反應堆喜歡使用一些氣體或石墨磚來減慢中子，但現在主要用的都是水。

奧克洛礦區肯定不缺水，那里甚至有一條地下河遺跡。

在20億年前，當地下河的河水漫過鈾礦時，它就會發生鏈式反應，但是這個過程中會釋放大量熱量，從而快速將水蒸發掉，一旦沒有水，反應變停止，直到下一次雨水漫過鈾礦。

所以，奧克洛天然核反應堆是斷斷續續發生鏈式反應的，這個過程可能一直持續了數百萬年，直到鈾-235的濃度不足以繼續維持鏈式反應為止。

最后

奧克洛這個史前核反應遺跡堆是目前發現的唯一一個天然核反應堆，但我們不難發現，在20億年前形成這種核反應堆的條件并不難。

所以，類似的史前反應堆遺跡或許正在其它地方等著我們挖掘。

參考：
https://www.iflscience.com/in-1972-scientists-discovered-a-2-billion-year-old-nuclear-reactor-that-shouldnt-exist-83902