在加蓬发现的远古核反应堆是史前文明的遗迹


【明慧网二零二零年四月三十日】1972年法国人发现从加蓬共和国进口的铀矿石中铀235丰度(即铀235/总铀)异常,认为这些铀矿石曾被利用过。随后科学家们陆续在加蓬的铀矿区发现并确认了15个核反应堆(也有报道17个)。它们包括在Oklo矿区的1~10,13,15,16号反应堆,附近Okelobondo矿区的RZOKE反应堆,和30公里外Bangombé矿区的BA145反应堆(见图1、3、5)。据测算,这些核反应堆有20亿年历史,而且已奇迹般地稳定运行了数十万年之久。这是一项重大的人类考古发现,是迄今发现的最早的史前文明遗迹。

'图1:Oklo-Okelobondo铀矿分布图(Gauthier-Lafaye
图1:Oklo-Okelobondo铀矿分布图(Gauthier-Lafaye et al.,1989)

'图2:2号反应堆剖面图,堆芯边缘铀浓度迅速过渡到0.5%(J.
图2:2号反应堆剖面图,堆芯边缘铀浓度迅速过渡到0.5%(J. C. Ruffenach et al., November 1979)

'图3:Oklo-Okelobondo矿区图(Keld
图3:Oklo-Okelobondo矿区图(Keld Alstrup Jensen et al., 2001)

'图4:Franceville沉积盆地西南部锰矿分布图(Jean-Yves
图4:Franceville沉积盆地西南部锰矿分布图(Jean-Yves Renaud et al., 2017)

'图5:Franceville沉积盆地西南部平面图(Keld
图5:Franceville沉积盆地西南部平面图(Keld Alstrup Jensen et al., 2001)

从1972年起,多国科学家相继介入研究,发表的研究报告已有数百份之多。但可叹的是,由于受进化论的影响,许多科学家不愿相信它是史前文明的遗迹,在研究过程中跳不出“自然形成论”的框架。

虽然20亿年的漫长岁月已风化了史前文明的表面,却总会留下些许痕迹。在科学发现中,这些“痕迹”已经被大量发掘出来,只是散落在各个科学报告的角落里。虽然科学界不愿承认这些遗迹是史前文明,但这不妨碍我们借用研究人员的发现,重新分析它们。

因此笔者从研究加蓬核反应堆的几位领头研究人员的和知名的研究报告中,把这些证据整理出来,以此来说明加蓬核反应堆确实是史前文明的遗迹。

1. 核反应堆可能建在三角洲流域

已发现的反应堆和铀矿全部处于沉积地层中最下一层即FA砂岩层的顶部,其上面是黑色页岩等构成的FB沉积层,再往上还有FC、FD、FE三个沉积地层。FA地层顶部是河口三角洲地带沉积所成,FB地层底部是海洋环境沉积所成[8][13]。这说明反应堆所在的地层区域曾经是水流平缓的河流三角洲地带。那么反应堆形成的时候三角洲还在吗,还是已经沉入地下了?

科学界沿着反应堆“自然”形成的逻辑,认为反应堆是在地下深处(3000-4000米)“自然”生成和运行的。然而这种推论却和许多科学研究发现相悖:

• 科学研究发现7-9号反应堆存在汽化散热且汽化温度必然不超过250摄氏度(甚至另有研究认为只有100多摄氏度),水在250摄氏度以内就能汽化,这说明反应堆在运行时离地表不远。[10]

• 反应堆区域的砂岩(原含占体积超过80%的二氧化硅)在反应堆加热的水流作用下出现大规模热脱硅现象,固体体积大幅缩小。因此反应堆上方地层都有数米的塌陷,反应堆和粘土圈(研究认为包覆反应堆的粘土圈是周围砂岩在热脱硅作用下形成的)被压扁[4][5]。3-5和7-9号反应堆上方地层甚至有明显的坠土塌方现象[10]。有趣的是,落土两侧的地层没有表现出侧向变形现象,这说明上方地层塌陷时,反应堆离地表不远[10]。甚至反应堆上方的地层可能就是在反应堆运行期间沉积的。

• 已发现的核反应堆体现出沿三角洲流域布局的特征(见下文第6节)

• Oklo-Okelobondo铀矿分布也呈现出铀在三角洲流域的扩散特征(图1)

这样看来,核反应堆真的是有可能建于三角洲流域,而非于地下深处自然生成。这只是初步推测,我们接着往下分析。

2. Oklo-Okelobondo铀矿成因之谜

要说明铀矿成因,先介绍一些Oklo-Okelobondo铀矿区的基本情况:铀矿区多为低浓度区0.4-0.6%,很少高于1%。低浓度区中间有少数高浓度小区块,铀浓度一般为5-10%,个别区块可达15%。反应堆一般位于高浓度区块中,铀浓度达20-80%。在低浓度区域,铀和有机物伴生甚至被有机物包裹,处于高度硅化的砂岩缝隙中,浓度与孔隙率相关而与有机物含量无关。高浓度矿存在于普通(没有硅化)砂岩中,和赤铁矿颗粒伴生,微观上处于破裂的石英晶面间,几乎不含有机物。[2][3]

为解释铀矿的“自然”生成,科学界创造出了许多假说。科学界现在认可最多的假说版本大致内容是:沉积地层沉入地下深处,富氧地下水把FA地层底部圆铄岩中的铀氧化,地下水携带微溶于水的氧化铀上浮至FA地层顶部,在那里与FB地层扩散下来的有机物相遇发生还原反应,聚集在地层微裂缝中形成铀矿[3][9]。

这种假说乍看有道理,其实隐藏的问题很多。它无法解释许多关键细节,至少包括:

• 不能解释为何铀矿只形成于FA地层顶部,而且(除深入盆地的反应堆)却离FB地层(有机物的来源)还要保持几米远的距离。

• 不能解释铀矿区平面为何接近于流域形状。

• 不能解释高浓度矿区块为什么反倒几乎没有有机物。

• 1-6号(及15号)反应堆周边有机物含量很少,其它反应堆周边则很多。按假说推理,1-6号反应堆所在的铀矿区块应该形成于离FB页岩层(有机物的来源)更近的地方,甚至1-6号反应堆所在的铀矿区块的铀含量应该少于其它反应堆所在的区块。然而事实确是完全相反的[10]。

• 无法解释高低浓度铀矿的其它微观差异。

• 假说中自己也提到,要形成现在看到铀矿区,地下水要循环通畅并能持续充氧[3]。可是深层地下水的氧气来源在哪?何况FB地层的还原环境也会隔绝上部氧化环境。

• 无法解释高低浓度铀矿间非常突兀的浓度过渡(图2[14])。

• 最有趣的是,假说(多数假说都是这样认为的)认为铀矿的来源是FA地层底部(圆铄岩)的流域沉积型铀矿。然而,科学家们在FA地层底部仔细查找后,竟完全没有找到此种矿源的任何踪迹[3]。

其它的自然形成论假说存在的矛盾就更多了。

其实铀矿区的扩散特征是显而易见的。从史前文明角度来推测,以铀补充料或施工用料的扩散来解释高浓度矿区的形成,而把低浓度矿区看作铀从高浓度区的再扩散,解释起来就通畅多了。当然,这里只是举个例子来说明转换视角的重要,铀矿区成因也有其它可能。

分析到这儿,核反应堆是史前文明遗迹的说法就不只是一种可能了。我们再接着分析。

3. 史前核反应堆的启动疑团

科学界可以较容易的解释1-6号反应堆的启动条件,但是在解释其它小尺寸反应堆的启动条件时遇到了困难。以加蓬核反应堆前期研究项目组长法国核物理学家Roger Naudet为代表的早期研究模型,发现7-9号反应堆满足不了核反应的启动条件[10]。

后来的研究人员虽然通过新的建模分析说明9号反应堆能勉强满足启动条件[12],但是预设的假定要比老模型宽松许多。这里可以列举新模型最优解的几个问题:

• 从对9号反应堆305号钻孔的采样数据看[10],简单加权平均铀浓度为20.5%。考虑到9号堆的铀浓度分布严重不平均,那么有效平均浓度比这个值还要低。然后考虑到核反应过程中堆芯中砂岩大规模热脱硅的影响,核反应开始前的铀浓度是达不到20%的。这样来看,新模型中假定20%的铀浓度作为计算的基础条件偏理想化了。

• 新模型假定反应堆堆芯存在高初始孔隙率(30%),但同时又假定包裹堆芯的上下各40厘米砂岩层和侧方砂岩分别存在10%和15%的低孔隙率[12]。这种假定恰好能得出好的计算结果,这是因为包裹地层的孔隙率越低,中子反射性能越好。但是在如此小的范围内,反应堆堆芯和40厘米包裹地层在核反应开始前的孔隙率不可能有大的差别。这种假定也过于理想化了。

• 从9号反应堆区域纵向取样绘制的中子流量曲线和铀235丰度曲线看[5],上下包裹地层的中子反射效果几乎不存在。这也说明新模型的假定过于乐观了。

从上面的分析看,9号反应堆或许还是达不到“自然”启动的条件。其它几个小尺寸反应堆也各有类似的启动难度,比如RZOKE反应堆虽然平均铀浓度比9号堆大,但存在大量的中子毒物钒,且尺寸也略小[8]。

现代人类设计的核电站中,许多反应堆的新燃料组需要用外来中子源“点火”。说不定这些小尺寸反应堆也是靠外来中子源启动,甚至多个小反应堆就是大型反应堆的单元呢?

4. 反应堆曾经存在壳体的可能

• 科学界已普遍认同反应堆存在脉冲式反应周期[1]。在自然形成论中,脉冲周期假说是迄今唯一能说通维持核反应临界状态的自动控制机制。即认为作为慢化剂的地下水流入反应堆使核反应开始,核反应产生的热量使水汽化增压把液体水排出反应堆,反应堆失水使核反应接近停止进入休息期;在休息期,反应堆缓慢的降温后,蒸汽压力逐渐降低,在休息期末,水从新渗入反应堆开始了下一个反应期。然而,此种假说意味着在产汽(void effect)和对流(moderator density)作用下,反应堆下部要比上部的核反应成度要高不少[10],这一点类似于没有控制棒的现代沸水反应堆。然而比沸水堆更甚的是,在对流和汽压的作用下,反应堆下部会是最后排水和最早进水的部位,甚至可能出现水在反应堆底部徘徊一段时间的现象。也就是说,反应堆下部/底部的反应程度要远远的超出上部。可是矛盾的是,从几个反应堆的纵向核反应分析曲线看[5][7],只有少数反应堆的下部比上部发生的核反应多,多的成度也并不明显。有的反应堆上部发生的核反应却远超下部。而且,从反应堆区域岩层观察,并未发现堆芯下部被堵塞的迹象。由此看,反应堆内的水流动是非“自然”的。难道反应堆曾有壳体?甚至内部曾有流道设计?

• 包覆多数反应堆堆芯的粘土圈内层的主要成份是富镁绿泥石粘土,这层粘土的镁含量远远高于堆芯和周边区域(堆芯内部也有少量分散的这种粘土)[2][4][5]。科学已知富镁绿泥石一般生成于沸腾蒸发环境或风化环境。那么从上面的特点看,粘土圈内层好像是产生沸腾的地方(就如电水壶的底面),也就是说,粘土圈内层和堆芯之间可能曾经存在过壳体?

• 7-9号反应堆堆芯内的砂岩脱硅不完全,甚至在堆芯内发现有几乎未脱硅的砂岩块。然而,反应堆上方发生的脱硅现象却是惊人的显著。7-9号反应堆上方约有120立方米砂岩被脱硅成粘土(矿区中,只有反应堆外围有这种粘土。科学家认为这种粘土是砂岩在反应堆产生的热水流中脱硅形成的)[10]。这说明反应堆不只曾存在壳体,而且其结构并非简单。

• 同位素测定曾经发现,7-9号反应堆堆芯中的有机物的年代要晚于周边的有机物[10]。似乎这些反应堆曾另有取水通道?或是结群运行?

• 反应堆核心和包覆它的粘土圈因脱硅存在数米高度的收缩,上方地层也随之出现了几米塌陷,最终把反应堆堆芯和粘土圈压扁[5]。从反应堆区域的多角度研究均发现[10],反应堆“运行过程中”发生的上方落土/塌陷并没能改变反应堆的形状,也没有减少反应堆的供水[10]。另外从3-5号反应堆看,运行过程中的落土虽然压在堆芯上却没有把它压扁。研究还发现,最终上方土层是跌落才“砸”扁上述核堆芯的[10]。这些发现也说明了反应堆可能不只存在壳体,而且还有一定的坚固性。

• 对SC36号钻孔取样发现,水的分布非常精确,而且推算堆芯孔隙率达40%,还有在反应堆运行期间几乎没有变形[10]。这样来看,内部的流道设计是很有可能存在的。而40%的孔隙率已和疏松的砂子无异,如反应堆无外壳如何在上方落土掩埋的环境中保持运行稳定?

• 许多反应堆上方的砂石和粘土甚至从堆芯周边滑入反应堆下方脱硅形成的空穴中[10]。要知道反应堆堆芯的脱硅成度远比粘土圈和外围砂岩高多了[2][4][5],也就是说脱硅后其内部构造要比周边砂岩和粘土层疏松多了。而且脱硅后堆芯的铀浓度远高于周围土质,也就是说它的密度更大更重。那么数十到数百平方米的堆芯自己为什么没有先填入下边的空穴?

• 如果按自然形成论来推理,在同一个Oklo矿区的反应堆,堆芯中反应过的铀向外迁移的路径和体量应该是近似的。然而,不同的反应堆却展示了完全不同的迁移现象。有早期研究发现粘土圈发现微量的铀迁移[2],有的研究发现有2号反应堆有“实质”的铀迁移至数米范围[11],有相同科学家参与的研究发现10号反应堆没有铀迁移迹象[7]……早期研究发现“个别”反应堆周边两米范围内有随距离递降的反应过的铀,还有的发现在离反应堆较远距离的GL2491钻孔区域发现一小堆反应过的铀[10],有报告提及最终未被确认的11、12和14号反应堆区域也发现了反应过的铀(但没找到反应堆)。这些难以理解的差异似乎是由反应堆外壳/系统管路腐蚀破损成度造成的。

综合这些发现和分析,反应堆在运行前期真有可能存在某种壳体,壳体内部或有支撑。在运行后期壳体被腐蚀致内外环境逐渐连通,之后又运行了或长或短的时间。最终上方土层压垮腐蚀殆尽的壳体,砸扁堆芯。

5. 数十万年稳定运行的奇迹

现代核反应堆是精密设计的庞杂系统,从燃料构成、燃料形状/间隙,一层层到外围环境,都要经过严格考量。运行中要频繁控制中子数量和冷却机制以维持核反应的临界状态,不然很快就会出现事故。运行过程中,还要采取水处理、管道维护、燃料维护等方式保持系统稳定。

即便在如此精致的照顾下,仅在59年间(1952-2011),仅现代商用核反应堆就已出现了33次重大事故[15]。而那些因人为处理得当而没有发生灾难的“准”事故就更多了。

在纯自然条件下,仅一个核反应堆能持续运作一个星期都是难以想象的。而15个“自然”条件各异的反应堆全都稳定运转了数十万年。更不用说⻓期还存在着水环境、中子毒物消耗、脱硅、地层塌陷、核燃料消耗、砂岩粘土化、缝隙/孔隙变化等诸多变量。“自然”缔造的15个核反应堆如何全都精确的自适应这些变化而维持临界状态数十万年呢?

难道把一堆合适浓度的铀燃料埋到地下就可以持续核反应数十万年吗?

这种奇迹的复杂程度,绝非“自然”巧合所能造就。

自然形成论中还有诸如同位素定代等不少自相矛盾之处,这里就不一一列举了。

6. 核反应堆的布局

当我们以史前文明的视角来观察,会发现这些反应堆的布局非常合理。

(1)科学发现Oklo-Okelobondo反应堆群所在的地层是三角洲区域[3][8],这恰是供水充足、平缓的广阔浅水地带,正适合于建造反应堆。

(2)1-6号反应堆区域的有机物稀少,而其它反应堆区域有丰富的有机物。各反应堆上方都沉积有河砂(现为砂岩)或河泥(现为泥质岩),东南方的RZOKE反应堆的一部份上方直接被覆黑色页岩[5][8][10]。这说明在Oklo反应堆群中1-6号反应堆的位置更靠近上游一点。

从地图(图1、3和5)上看也是这样,Oklo-Okelobondo反应堆群处于盆地边缘,排列似乎沿流域布置。1-6号(包括15号)反应堆,更靠近盆地边缘,略处于上游方向。研究也发现,1-6号反应堆功率大,又似乎自成一组(高浓度铀区域把它们一一相连)[10],从位置看它可能是枢纽,这些反应堆可能就是大型核反应堆的一部份。

(3)沉积盆地内的锰矿沉积于核反应堆建成很久后形成的FB地层中上部富生物质泥岩中。虽然科学界对锰矿形成时的位置有多种见解,但科学家们都认可锰矿形成于近岸浅海的洼地或斜坡[13]。这就是说,锰矿的位置可以显示反应堆建成时三角洲流域的大致方位。

从锰矿分布图和反应堆位置图(图4和图5)上看,Oklo-Okelobondo和Bangombe的核反应堆刚好分布在锰矿区域的两端,这很好的印证了加蓬核反应堆正是史前文明建造的遍布三角洲入海口的大型核反应堆群。

'图6:沉积盆地西北至东南方向地层剖面和铀矿区示意图(F.
图6:沉积盆地西北至东南方向地层剖面和铀矿区示意图(F. Gauthier-Lafaye et al., 1986)

(4)从科学家绘制的沉积盆地西北至东南方向地层剖面和铀矿区示意图(图6)来看,这种联系就更明显了。已发现核反应堆的Oklo-Okelobondo矿区和Bangombe矿区恰好都在三角洲前缘亚相附近。

(5)按此推测,在Bangombe和Oklo之间沿与反应堆同一年代的三角洲前缘亚相地带,应该能找到更多的小反应堆。

当然找寻反应堆是不容易的。由于单个反应堆的尺寸不大,钻孔方位差一点都可能会错失机会。而且,反应堆所在区域未必一定伴随铀矿区,这就更增加了找寻的难度。图7就是这种难度的说明,在直线200米范围以寻找铀矿为目的的地下环境测量型勘探中,碰到核反应堆确实需要好运气。要寻找反应堆的话,此200米范围还需要从新勘探。

7. 围绕史前核反应堆的奇迹

所有的证据都指向唯一的可能:位于加蓬的远古核反应堆是史前文明的遗迹。

其实,《转法轮》中提到的多个史前文明遗迹都不难证实,甚至已有证据。

另外,围绕加蓬史前核反应堆还存在几个惊人的奇迹。

(1)反应堆在地下历经近20亿年仍保存完好

在地下越深,温度越高压力越大。如果地下环境温度超过200摄氏度,岩石就会发生变质(metamorphism),致使岩石的形态改变。研究发现,反应堆区域埋入地下10几亿年间最大温度为180-190/200摄氏度,恰好在岩石变质的温度边缘[5][9]。而FA地层底部已经由于高温开始发生变质[5]。只要埋藏再深一点儿,温度再高一点儿,反应堆区域就无法保持现在的面目了。

反应堆所在的Francevillian盆地沉积地层的变形之小和地层保存之好让许多研究人员啧啧称奇。

(2)铀235丰度测试

反应堆能被发现,源于Oklo露天铀矿在开采2年后,法国一家铀燃料处理厂内对铀原料的一次铀235丰度(铀235/铀238)测试。测试结果显示铀235丰度异常,从而掀起了逐步深入的调查,最终发现了核反应堆。这个测试发现其实是很偶然的,这是因为:

• 此前科学界发现地球上甚至整个太阳系中的铀丰度都是固定的比率0.72%。完全没有必要去关注原料的铀235丰度。即使要测此值,在铀矿勘探时测量就行了。

• 铀矿进口两年都没关注过原料铀235丰度(后来才从之前开采的部份铀矿存留样品中也发现存在异常)。发现核反应堆后,科学界才号召各国把铀原料的铀235丰度列为常规测试[16]。

• 恰好测量的铀来自于含铀多体积大的1号、2号反应堆的局部和周边矿的混合料。即使这样,两个测试值(0.70%、0.71%)和标准值0.72%也并无大差异,测量人员没有把它们视作测量误差而忽视掉体现了强大的责任心。

这个测试发现是命运的再一次眷顾。

'图7:Bangombe的BA145(BAX3)反应堆附近的钻孔剖面透视图'
图7:Bangombe的BA145(BAX3)反应堆附近的钻孔剖面透视图

'图8:Oklo-Okelobondo矿区剖面透视图(Régis
图8:Oklo-Okelobondo矿区剖面透视图(Régis Bros et al., 2003)

(3)Oklo铀矿和反应堆的位置

Oklo矿区和反应堆原来都埋在300米厚的FB地层下。在此深度,即使能发现这个铀矿,也只能进行地下开采。如果是这样,发现反应堆的机会就很小了。然而巧合的是,Oklo矿区西部边缘的一小块变质岩基础地块奇迹般的钻出地层,被称为Mounana地垒(Mounana basement horst)(图5)。这个小地块的上行精准的拱起了Boyindzi、Mounana、Oklo、和Okelobondo四个铀矿区。Oklo核反应堆被拱起后,成了图8的形状[8] [9](图中反应堆上方的FB土层已被挖开)。这种拱起才使矿区和反应堆处于极易被发现和被发掘的位置上。

更巧合的是,这个Mounana地垒拱起地层的力量正正好好。如果力量再大一点儿,就会把反应堆挤变形/破碎。在Oklo北边一点的Mounana铀矿区在这种挤压力下已发生严重变形[5]。如果力量再小一些,就无法拱起矿区和反应堆到地表附近。

可以看到,只要在Mounana地垒的意外出现、它的精准位置、挤压力量,这三个变量上差一点儿,Oklo反应堆都难于被发现,或变得面目全非。

Oklo核反应堆能被发现完全是一个奇迹!

(4)神秘“消失”的地层

如果觉得前面几个奇迹还不够惊人,最后再介绍一个。为了说清这个奇迹,我们先列举几个相关的科学研究和地质发现及推理。

• 科学界认为,铀矿地层约20亿年前后沉入地下最深达约4000米,约2.6亿年前才随基础地层从地下深处浮上来[8][9]。

• 这样说来,FA-FE沉积地层上面应该还有2000-3000米的沉积地层(这也是科学界认同的)。

• 然而现在FA-FE地层上只有于中生代即2.5亿年-6500万年前(有另外研究认为是新生代的始新世时期即5500-3700万年前)形成的一层很薄的地层(Stanley Pool)[9],再加上盆地东部于新生代的6500-260万年之间形成的一片Bateke高原[13]。整个Francevillian盆地及周边,没有其它古沉积地层的遗迹(图5、图9)。

当把以上几点联系在一起看时,问题就出现了:FA-FE地层上面的那2000-3000米厚的地层哪儿去了?就算被风化也不可能如此平整的像掀掉面纱一样消失啊?整个盆地及周边区域竟然没有遗留那个“消失”地层的任何痕迹?这简直是神迹啊。

当把本文描述的所有奇特现象摆在一起时就会发现,在加蓬的远古核反应堆不只是史前文明的遗迹,而且是史前遗留的奇迹。

8. 附:铀235核裂变反应的基础知识

当用一个中子轰击铀235原子核时,它就会分裂成两个质量较小的原子核,同时释放出2-3个中子和巨大的能量。如果释放的2-3个中子至少有一个能击中附近的铀235原子核,就能使核裂变反应持续下去,称作核裂变链式反应。

要使链式反应能持续,还要同时满足许多条件:

(1)慢化剂

铀235裂变时释放出的中子能量高速度快,被叫做快中子。多数快中子会像电磁波穿越人体一样穿过附近的铀235原子核而不会使它分裂,所以快中子一般不足以引发持续的链式反应。科学家发现当快中子穿越慢化剂(如水、石墨)后,飞行速度就会减慢下来成为慢中子,也叫热中子。这些热中子就能很容易的撞击附近的铀235原子核使反应持续下去。所以必须用慢化剂填充在核燃料间隙内才可能使核裂变反应持续。

核燃料间的慢化剂既不能多也不能少。少了不能充分慢化中子,多了会使中子慢化过度。

(2)冷却剂

运行中核反应堆需要持续流动的冷却剂及时带走产生的热量。不然核反应产生的大量热会很快的使反应堆在高温下熔毁。

(3)控制机制

如果裂变的铀235原子核释放的2-3个中子平均只有一个击中附近的铀235原子核,就会使链式反应不增不减的平稳运行下去,称为临界状态。

如果每次裂变平均有超过一个中子击中附近的铀235原子核,会使链式反应规模迅速扩大,称为超临界状态。在超临界状态下,核燃料堆会快速升温。如果不加以抑制,很快就会使核燃料堆熔毁。如果每次裂变平均有少于一个中子击中附近的铀235原子核,会使链式反应规模迅速缩小,称为亚临界状态。在亚临界状态下,链式反应会很快停止。

所以为了使核反应持续运行,就要使核反应动态的维持在临界状态。在现代核电站中,人们主要通过频繁调节插入核燃料间的中子吸收材料的面积和调整冷却水流来动态的维持临界状态。

(4)丰度和浓度

要发生核反应,铀235的丰度(铀235/总铀)和铀的浓度都要达到一定比例。简单的说就是铀235要足够多。

(5)中子毒物

许多化学元素的某些同位素能够剧烈吸收中子,使剩下的热中子不足以使铀235核反应达到临界,甚至使其停止。大家把这些物质称为中子毒物。中子毒物吸收中子后,会最终变为不能强烈吸收中子的其它元素,这个过程被称为中子毒物的消耗。


'图9:东加蓬大地块(Jean-Yves Renaud, 2017)'
图9:东加蓬大地块(Jean-Yves Renaud, 2017)


注:
[1] Alex Meshik, The Workings of an Ancient Nuclear Reactor, in Scientific American, December 2005
[2] A.T. Jakubick, Oklo Natural Reactors:Geological and Geochemical Conditions - a Review, February 1986
[3] F. Gauthier-Lafaye, Time constraint for the occurrence of uranium deposits and natural nuclear fission reactors in the Paleoproterozoic Franceville Basin (Gabon), January 2006
[4] F. Gauthier-Lafaye et al., Natural Fission Reactors of Oklo, in Economic Geology, 1989
[5] F. Gauthier-Lafaye et al., Natural fission reactors in the Franceville basin, Gabon:A review of the conditions and results of a “critical event” in a geologic system, 1996
[6] F. Gauthier-Lafaye et al., Les gisements d'uranium du Gabon et les réacteurs d'Oklo, May 1986
[7] Hiroshi Hidaka et al., Geochemical and Neutronic Characteristics of the Natural Fossil Fission Reactors at Oklo and Bangombé, Gabon, September 1997
[8] Keld Alstrup Jensen et al., The Okélobondo natural fission reactor, Southeast Gabon:Geology, mineralogy, and retardation of nuclear-reaction products, January 2001
[9] Lena Zetterstrom, Oklo:A Review and Critical Evaluation of Literature, SKB Technical Report TR-00-17, October 2000
[10] R. Naudet, Oklo:The Fossil Nuclear Reactors (Translation of Chapter 6, 13 and Conclusions), SKB Technical Report 96-14, September 1996
[11] Régis Bros et al., Mobilization and mechanisms of retardation in the Oklo natural reactor zone 2 (Gabon), April 2003
[12] Salah-Eddine Bentridi et al., Criticality of Oklo Natural Reactors:Realistic Model of Reaction Zone 9, in IEEE Transactions on Nuclear Science, February 2013
[13] Jean-Yves Renaud et al., Depositional setting of the 21 Ga Francevillian macrobiota (Gabon):Rapid mud settling in a shallow basin swept by high-density sand flows, 2017
[14] J. C. Ruffenach et al., Isotopic Abundances Measurements a Key to Understanding the Oklo Phenomenon, November 1979
[15] The Guardian (https://www.theguardian.com/news/datablog/2011/mar/14/nuclear-power-plant-accidents-list-rank#data), Nuclear power plant accidents:listed and ranked since 1952, Mar 2011
[16] K. E. Apt, Uranium Mill Monitoring for Natural Fission Reactors, December 1977

网址转载: