有沒有天然的核反應堆?

宇宙觀察記錄


好久沒有遇到本專業的問題了,作為核電從業者解答下這個問題。

直接答案:天然的核反應堆是可能存在的。

核反應堆是核電站中熱量的來源,是核反應發生的場所,核電站中構成反應堆的主要部件有燃料組件、控制棒組件、慢化劑、冷卻劑、反射層以及屏蔽層等,發生核反應的確切場所就是燃料組件中的燃料芯塊中。

下圖所示為燃料芯塊

核反應堆各部件的作用

燃料組件是發生核反應的場所;控制棒用來控制核反應的速率以及緊急情況下阻斷核反應的進行,也就是緊急停堆用的;慢化劑是慢化中子保證核反應進行的;冷卻劑是導出核裂變釋放出的反應熱的;反射層是將洩露的中子反射回堆芯展平徑向功率分佈的;屏蔽層是為了減少反應堆周圍劑量用的。

圖釋:以下為堆芯結構

以上各個部件對於商用核電站反應堆來說是必需的,一個都不能少,但是對於天然反應堆來說僅僅需要兩個部分就夠了:

1、燃料,提供場所;

2、慢化劑,增加核反應的概率。

在非洲加蓬地區的一個鈾礦天然的鈾礦就湊齊了以上兩樣,天然的鈾礦石就是燃料,雨水就是慢化劑,這也不奇怪,很多型號的大型商用壓水堆中用的慢化劑也是普通水。

燃料有了、慢化劑有了,只差中子“點火”了,鈾礦石中其實大多數是U238,U238的自裂變釋放出的中子就提供了啟動中子流。

圖釋:加蓬鈾礦

這樣在特定的分佈下,天然的核反應堆就運行起來了,當時法國從加蓬地區進口回去鈾礦石才發現,這些鈾礦石中U235丰度低於正常值是在反應堆中運行過的,而加蓬地區不可能有人工反應堆,推測只能是天然的反應堆。

以上天然運行的反應堆是發生在距今17億年前的,現存的鈾礦不會出現這種天然的反應堆,原因如下

不是任何丰度的核燃料都能保證和反應堆運行的,目前天然的鈾礦石中U235的丰度僅為0.72%,大多數是U238,而發生核裂變的主要是U235。U235的半衰期是7億年,我計算了一下,在17億年前U235的丰度可以達到3.88%,這相當於現在核電站中核燃料的U235的丰度,所以使用普通的水作為慢化劑完全可以達到臨界,也就是雨水也能使其臨界,然後運行起來。

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核先生科普


核反應分為核聚變與核裂變,核裂變是人類目前掌握的唯一一種可控核反應,核聚變在宇宙中很常見,就是像太陽一樣的恆星。

它們就是天然的核聚變反應堆,通過氫的同位素氘和氚發生反應產生氦核與電子,放出巨大的能量。在幾十億年中向外一刻不停地輸送能量。那是否存在天然的核聚變反應堆呢?

目前我們沒有發現其存在的實例,但是根據在非洲加蓬一處鈾礦中開採出的礦石中的鈾235中的含量,科學家推斷出在一些鈾礦礦脈中在某種情況下會發生自持裂變反應,也就是說,發生了天然的核裂變反應,形成了天然的核反應堆。

這是由一個偶然闖入的中子誘發的,不得不感嘆自然的神奇。但是這種天然的反應堆也是一種想象中的巧合,更多的是自然過程,而不是真的有反應堆存在。


深空電報


有,毫無疑問,丰度夠了,體積夠了,就會自發連續核反應,但不會爆炸因為太分散


星輝650


太陽,所有的恆星都是天然的核反應堆


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