2018-08-15 19:28:35 佚名

看得懂科技

加蓬自然核反應堆的發現確實令人震驚，但科學家們已用詳實的數據證明這是一個自然過程，而不是所謂史前文明的遺蹟。

1953年，美國有研究指出，大約20億年前，當地球上鈾235衰變到丰度為3%時，沉積的鈾礦更接近能正常運行的核反應堆，可能發生鏈式反應；1956年物理學家黑田和夫認為，如果核反應所需濃度及鈾235和鈾238的比例滿足條件，自發性核反應可以在自然界發生，但這種條件是如此的苛刻，因而他不認為地球上有同時滿足這些條件的地方。

1972年，法國科學家發現來自加蓬奧克洛河附近鈾礦中的鈾，其鈾235與鈾238比例失常，正常情況下鈾235自然丰度應是0.72%，但該處鈾235丰度是0.6%，減少顯著。

這可不得了！法國原子能委員會以為鈾235被偷盜了，趕緊進行調查，但沒有發現任何失竊的痕跡。進一步的研究表明，不可能發生的自然核反應竟然真的發生了！

原來地球形成時沉積於奧克洛地殼中的鈾，在劇烈的地質活動期間，偶然沉積到了花崗岩頂部，之後花崗岩在地質活動中傾斜了45度。恰好在20億年前，地球上藍綠藻開始釋放出大量氧氣，斜坡底部的雨水溶解了氧氣，與鈾反應生成了可溶解的鈾氧化物。大約在18.4±0.7億年前，當水中可溶解鈾濃度達到10%之後，鈾235開始自發裂變，產生快中子，而水正好成為減速劑，讓中子慢下來，引發自持性鏈式反應。反應開始後，反應堆溫度升高到200到400度，水被汽化，熱中子數量減少，核反應減慢溫度下降，水蒸氣又凝結成水，再次引發核反應，每3個小時一個週期。通過水作為緩衝劑的調節作用，奧克洛的自然核反應堆得以穩定地、斷斷續續地運行了近100萬年。奧克洛共發現了16座天然核反應堆，經過測算，一共裂變掉了大約5噸的鈾，反應堆功率在100千瓦左右。

地球上不可能有史前文明的出現，有的話我們早就發現了。恐龍時代都有那麼多化石沉積在地層裡，我們人類如果消失，即使幾億年後也會在地層裡發現大量人類骸骨和生產物品的化石，不可能一個史前文明什麼骨頭都不留下，除非他們在漫長的發展時期一直堅持火葬。所以那些把奧克洛自然核反應堆吹得神乎其神的，可以歇口氣再吹了。

1、核反應區域；2、砂石；3、鈾礦層；4、花崗岩

徐德文

上海科技報科普問答主持人：主任記者吳苡婷

目前，網上出現了大量關於加蓬奧克洛史前核反應堆的新聞，認為有遠古人類在操控這個反應堆。其實這並不是事實，這個反應堆是地球天然形成的裂變反應堆，而不是像各大網站上所宣揚的這是史前文明的產物。如果我們去翻閱上世紀80年代的學術論文，天然反應堆的文章非常多，很多把這個奇怪的現象稱為奧克洛現象。不知道從何時起，這個加蓬的奧克洛反應堆就被改頭換面變成了史前人類操控的反應堆了。

事情的來龍去脈是這樣的，1972年，法國從加蓬進口了一批鈾礦石，想加強自己的核工業，可是科學家們發現鈾-235的平均濃度只有0.62%，比其他鈾礦石中的鈾-235的濃度要低很多，正常的鈾礦石中鈾-235的濃度是0.72%。這是怎麼回事呢？原來這裡在遠古時期發生過核裂變，在核裂變反應中鈾-235核吸收一箇中子之後，就形成激發態的鈾-236，並且釋放出了大量能量。所以礦石中鈾-235含量會降低。遠古時期怎麼可能產生核裂變呢？原來與其他鈾礦不同，奧克洛地區有大量的水的存在，而且這些水的分佈恰到好處，因而形成了一種有趣的非常穩定的天然裂變過程，也釋放出過大量的熱量。

其實這樣的現象並不是什麼從天而降的大爆炸新聞，在上世紀60年代，就有科學家預言會出現這樣的現象，中國著名的核反應堆學家，中國科學院學部委員侯德封先生就認為，地球形成初期時鈾礦中鈾-235的濃度卻遠高於今天的濃度，因為如果情況允許，大自然會自己發生核裂變反應。而加蓬奧克洛反應堆的特點證實了侯德封等科學家的觀點。

科壇春秋精選

核反應堆這種東西，聽起來就是高科技的產物。畢竟哪怕到科技如此發達的今天，也沒有多少國家擁有建設核反應堆的能力。但其實核反應堆並非只能依靠人工建設，早在1956年，日裔美國籍的物理學家黑天和夫就曾經預言，自然界中有可能會存在天然的核反應堆。

核反應堆要能夠穩定運行，首先當然需要有核原料能夠發生連鎖反應。這種核反應的過程會釋放出大量的熱量，如果不加以控制，最終會失控甚至發生爆炸。所以核電站的人工控制非常關鍵，往往需要在反應堆中加裝控制棒，使鏈式反應能夠穩定地受人控制，緩慢地釋放能量。

加蓬髮現的這些核反應堆可以說是鬼斧神工，發現的過程更是有趣。天然鈾礦中的鈾含量大約在0.7%左右，法國曾經進口了一批加蓬的鈾礦石，經過嚴格測定後，科學家困惑地發現這些鈾礦石中鈾235的含量甚至不到0.3%，彷彿這些礦石是使用過的“礦渣”。經過了現場細緻的考察和研究，科學家斷定在加蓬的這些鈾礦區附近有一個很古老的核反應堆，將鈾礦中的鈾235不斷消耗至今。

其實天然鈾礦中能夠出現鏈式反應並不奇怪，但正如剛才我們提到的，能夠穩定而持續地進行鏈式反應，才是最考驗技術的。這個天然核反應堆是靠什麼來控制自己不會爆炸呢？答案就是地下水。地下水將反應釋放的快中子進行減速，使得鏈式反應穩定的進行。

其實根據元素半衰期推斷，幾十億年之前，自然界中鈾礦內U235的濃度比較高，很容易啟動鏈式反應。大多數核反應由於自然條件缺乏，難以穩定進行。像加蓬這些運行至今的核反應堆，應該算是倖存者偏差了吧。

看風景的蝸牛君

人類對核物理的研究不過百年曆史，1942年費米才領導建起第一座核反應堆，但是早在約20億年前，大自然中就發生過自持的核鏈式反應。在加蓬奧克羅礦層中發現了大量的鈾在歷史上參與了反應，這是地球上曾經存在的天然核反應堆。

在1972年法國科學家發現，來自加蓬的鈾礦中鈾235與鈾238的同位素比值反常，通過測試表明這些鈾礦石可能是自然放射性蛻變後的產物。深入進入當地研究發現，當地的鈾礦早在約20億年前，發生過天然核反應。通過計算，估計當地的天然核反應大約持續了上百萬年。

天然核反應堆的存在科學家們早已經意識到會存在，1956年的研究就發現，地球上的鈾在天然環境下被水沖洗，沉積，脫水後形成高品位的富鈾礦時，當鈾的濃度足夠高，這些礦層就可以轉變成一個天然自持運轉的反應堆。

這個預言在1972年就在加蓬奧克羅被發現了，這只是天然的礦層中出現的自持核反應，不是很多讀者想象成的現代核電站，很多人前往探秘，這就是一個亂糟糟礦場，根本沒有什麼精巧的核反應堆。所以這是純粹自然發生的反應，和史前文明也沒有什麼關係，不能看到黃河，就聯想是古人挖的河。

大自然的天然環境下，經過億萬年的活動，會出現很多奇特的現象，比如人類的出現，用不著整天腦補其他史前文明。

量子實驗室

這根本沒啥奇怪的，這個只是反應堆而已，並不是核電站，很多讀者不懂兩者的區別，將反應堆腦子裡假想成了核電站，如果真是發現了史前運行的核電站，毫無疑問史前的核電站不能是現代人建設的，那麼史前文明的存在就被證實了。

運行時間超長，這根本不是人力能完成的事兒

查詢相關的新聞，這些反應堆是“20億年前開始反應，斷斷續續運行了幾十萬年”，這對於目前的反應堆壽命來說，是長的可怕的時間，目前世界核電站運行壽命一般是30到60年，運行到60年的反應堆一般都經歷過延壽，也就大大修。每年商運機組也會進行例行大修，這個過程相當於“體檢加護理”，發現問題及時消除缺陷，例行大修一般時長30天左右。如果沒有這個過程，反應堆都很可能運行不了一年就可能因為意外停堆了。

功率太低

“在此期間（幾十萬年）平均輸出功率為100千瓦輸出為3000萬伏特”，注，此處作者單位用錯了，福特並是不功率單位。十六處反應堆平均輸出功率才100千瓦，目前我國商運壓水堆輸出核功率一般為3000兆瓦，相當於30000多倍。這麼小的反應堆，難道造著玩了，當然不可能是人造反應堆了。

煤炭可以自燃，那麼同樣來源於礦石的鈾燃料也同樣可以由於意外“點燃”。

鈾礦石到反應堆需要具備哪些條件？

鈾礦石加水就夠了。天然鈾礦石沒有經過富集核燃耗，鈾235富集度是0.72%，鈾238富集度是99.28%，如果由於地質條件改變，雨水或者地下水洩露，慢化劑和冷卻劑就解決了。

然而經過核物理知識計算，這麼低的鈾235富集度，即使經過人工設計的反應堆通過普通雨水都是無法臨界的，難道自然有這麼鬼斧神工？原因是鈾235的半衰期是7億年，向前推20億年，鈾235富集度應該在3%左右，這就滿足了普通雨水作為慢化劑臨界的條件。

鈾238自發裂變就可以放出中子，作為中子源解決了“點火源”問題。

因此在自然的操縱下，反應堆就運行起來了。

五月21號

17億年前的大型核反應堆，其結構也比今天還先進。真相：這個反應堆被稱為奧克勞核反應堆(Oklo Reactor)，是1972年6月由法國核燃料加工廠的科學家發現的。這個反應堆實際上是鈾礦石產生天然鏈式反應，一直由流動的地下水作減速劑的鈾礦罷了。

古生物探索

在人類還對核能一知半解，還在為建造核電站而傷神的時候，遠在非洲加蓬共和國的奧克洛地區，竟然就已經存在了一個於20億年前形成，並運行了幾十萬年之久的核反應堆!

這樣的一個發現，讓人興奮。到底是誰製造了這麼一個巨型核反應堆呢？是史前文明？是自然界？

有人認為這個核反應堆是史前文明製造的，他們認為，只有智慧生物才能製造出如此完美的核反應堆。但是，史前文明的學說並不被主流科學承認，因為沒有任何可靠的證據證明史前文明出現過!

所以，絕大多數人相信，奧克洛核反應堆是自然界鬼斧神工的傑作。強大的自然界，總是在意想不到的創造奇蹟。在20億年前，地球上鈾235的含量十分豐富，可達3%，這已經足以進行鏈式核裂變了。奧克洛鈾礦中的U235就是高度富集,達到了核裂變所需要的濃度。

光有鈾235也不行，還的需要一個叫中子慢化劑的東西，去慢化中子。只有慢化的種子，才能高效地被別的U235吸收，從而再次引發U235裂變。人造核反應堆長使用重水做慢化劑。而奧克洛核反應堆，則使用了大量的地下水作為慢化劑。當奧克洛核反應堆發生自持鏈式核裂變時，地下水可以很好的慢化中子以維持反應的持續進行。可是，當水溫過高完全被蒸發時，奧洛克核反應堆因為沒有慢化劑，所以就會自發減慢甚至是停止核反應。這樣，當溫度降下來的時候，地下水又再次滲入核反應堆，催化核裂變，如此往復，造就了奧克洛16處天然的核反應堆。而這種自發的鏈式核裂變，科學家也早就預言存在過。奧克洛核反應的發現，正好證明了這一點。

所以說，人類不要以為直接會製造各種先進科技產品了，就覺得大自然不過如此。大自然製造的一些東西，精妙程度可是遠比人類的!

所以，自然界就是我們最好的老師!可以教給我們最神奇的天然產品。

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PhD肖

奧克洛地區一共發現有16處“核反應堆”，是唯一公認自然發生核自持連鎖反應的地方，約從20億年前開始，斷斷續續反應了幾十萬年，有人認為與超級文明有關。

但實際上，地殼中的各種元素會自然地發生沉降、富集等現象，使某些區域內含有的量超過其他區域。放射性物質也不例外，地殼中放射性物質總量很大，但是一般比較分散，然而還是有可能形成自然的放射性物質聚集區，與核反應堆有相似的地方，並不能據此認為史前超級文明的存在。早在1956年有科學家就預言過天然核反應堆的存在，奧克洛核反應堆的發現證實了預言。

奧克洛地區本身就存在眾多鈾礦，1972年法國從奧克洛進口鈾礦用於核工業，但在後續的檢測中發現鈾礦中鈾235比正常濃度還低，科學家們為了研究這一現象，去到當地取樣檢測並調查，最終發現了“史前核反應堆”的成因。原來，在地質變遷中，有水滲透進入奧克洛鈾礦區，引發了放射性物質的自持核裂變反應。在過去20億年間，奧克洛16處天然核反應堆都斷斷續續地反應著，不斷地向外釋放能量。

也確定此類核反應堆和史前超級文明沒有關係，包括三葉蟲化石等都是自然形成。地球至今只有我們這一代人類文明，一般所說的史前文明也只是人類文明的早期階段。

來看世界呀

位於加蓬的核反應堆又成為奧克洛核反應堆，目前人們對它的形成有兩種猜想，一種是史前文明的傑作，另一種是天然形成。下面簡單介紹一下近些年科學家對它的研究。

奧克洛(Oklo)是非洲加蓬共和國一個鈾礦的名字。從這個礦區，法國取得其核計劃所需的鈾。1972年，當這個礦區的鈾礦石被運到一家法國的氣體擴散工廠時，人們發現這些鈾礦是被利用過的，其含量低於0.711w%的自然含量。似乎這些鈾礦石早已被一個核反應堆使用過。法國政府宣佈了這一發現，震驚了全世界。科學家們對這個鈾礦進行了研究，並將研究成果於1975年在國際原子能委員會(International Atomic Energy Agency)的一個會議上公佈。

自然界中，鈾同位素含量的比例應該是一致的，鈾238為99.27%，鈾235為0.72%，其餘為鈾234，其中只有鈾235作為核燃料。可這批鈾礦的鈾235，僅有0.717%，這似乎只能指向一個可能——這批鈾礦已經被人使用過。

果然，研究人員在加蓬髮現了共16處史前核反應堆，它們從17億年前(另有說法稱是20億年)開始運行，斷斷續續持續了幾十萬年。當時的地球還是細菌和藍藻的舞臺，會是誰構建了這麼精巧的核反應堆?不少人不由自主地聯想到天外來客或者遠古文明。

科學家可以斷定的是，這裡確實發生了週期性運行的核反應，但不能確定的是，這是史前人類人為建造的，還是天然形成的。

一方面，如果說有史前文明建造的，當然存在這個可能，但目前沒有任何存在史前文明的證據。

另一方面，如果按照這是一個天然核反應堆的思路去反推，也能夠解釋的通，只是形成這樣的概率實在是極低。科學家給出了推測的解釋，首先，隨著20億年前地球大氣中氧氣濃度的增加，鈾能夠以氧化物的形式溶解於水中，從而富集到一處;其次，17億年前鈾235的含量約為3.1%，滿足反應的臨界值；再者，這裡的鈾礦被多孔滲水的砂岩包圍。地下水滲入鈾礦中，作為中子減速劑。當反應釋放熱量過多，水會蒸發，使反應減速或停止，直到水重新冷卻，再開始反應。最後，這裡的礦脈中也沒有大量的硼、鋰或其他“毒素”。這些元素會吸收中子，可以令核裂變反應停止。