17億年前的核反應堆是自然形成，還是人為？

核反應是上世紀人類才掌握的一種比化學反應更為高效、相對來說比較清潔的能源，它以第一顆原子彈的爆炸為代表。

讓人類真正見識了什麼是能量的釋放，什麼叫爆炸威力，不過核反應不僅能夠應用在軍事，形成核威懾，在民用上也發揮著巨大的作用。

上世紀50年代，人類建成了第一座能夠緩慢釋放核能的反應堆用來發電，這就是和平利用可控核裂變成功的典範。

如果人類是地球生命進化史上唯一出現的智慧生命，那麼由人類建造的核反應堆應該也是地球上最早的核裂變反應堆。這一點很符合邏輯。

但是在上世紀的70年代初，法國物理學家弗朗西斯·佩林在西非的加彭的礦脈中發現了17處「核反應堆」遺蹟，更令人震驚的是這些礦藏有17億年的歷史。

17億年前的地球，還沒有經歷寒武紀生命大爆發，根本沒有人類，也沒有恐龍，也沒有三葉蟲，毫不誇張的說，那時的地球上也許只存在簡單的單細胞生命，也許生命才剛剛起源。

這就令很多人不解的是，為何遠古地球上會存在「核反應堆遺蹟」，這可是20世紀人類發現的科技文明，於是各種傳言四起，難道地球上的生命在循環，在我們之前還存在著一幫智慧文明？

所以問題是，核反應堆除了人造能否天然形成？科學家如何解釋17億年前的核反應堆。

為了了解這個問題，我們說下今天人類製造核反應堆需要什麼條件？

無疑首先需要燃料，今天我們所使用的核反應堆的燃料是天然存在最重的元素鈾，有92個質子，由於中子數的不同存在有三種同位素238U、235U和234U。

如此重的核，無疑它們都具有天然放射性，也就是可以不受外界幹擾自行衰變，但是半衰期相差甚遠，分別為4.468×10^9年，7.038×10^8年，245500年。、

半衰期越短的肯定衰變的越快，因此它們的自然含量肯定也差距比較大，其中的238U佔了99.28%，235U只有0.71%，剩下的微不足道的0.006%就是234U。

不過可以作為核裂變材料的理想只有235U，因為只有它可以發生穩定的自持反應，其他兩種元素在裂變過程中會自行停止。

但是235U的含量很低，因此我們需要將它的含量提高到至少3%的水平才能穩定的持續核反應，這個過程非常複雜和困難，就是我們所說的鈾濃縮。

完成了鈾的提純，我們還需要將核反應堆放在介質中進行，一般使用重水來減緩核反應發生的速率，這才能叫可控核反應，不然就叫原子彈。

下面我們再看下17億年的情況。

17億年的時間超過了235U半衰期（7億年）的兩倍還要多，這說明當時的235U不需要人工濃縮就能達到反應的含量。計算得出是3.7%。

在人類創造的核反應堆中，濃縮鈾的衰變會產生大量的中子，但我們不需要這些中子全部參與接下來的核反應，因此就需要慢化劑水的存在，來減慢中子的速度。

這樣就只能有一部分中子參與撞擊其他的235U核心，在原子核發生裂變以後會形成質量更小元素，並且釋放能量和額外的三個中子。

這些中子的一小部分又再次進入下一反應，來維持鏈式反應的持續。

所以說，為了讓核反應穩定的自持，不僅鈾的含量要達標，還需要水的存在，且這個參與反應的鈾原子要溶於水中。

水是地球上最常見的物質，17億年前就有大量的地下水流入了這個地方砂巖之間的鈾礦藏中，並且水中含有氧氣，可以和礦藏中的235U大量的結合，在水中形成豐富的富含鈾的氧化物。

這形成了一個完美的自然的核反應堆，不過這個核反應堆並不會持續很長時間，因為核反應會產生熱量使得地下水沸騰消失，然後反應堆會自行冷卻，直到地下水再次淹沒礦床，核反應又會繼續。

我們現在甚至還計算出了這個反應堆運行的機體過程，由於水起到了慢化劑的作用，每三個中子就有一個中子參與核反應，持續大約30分鐘的時候。

然後反應堆冷卻150分鐘，等待地下水重新進入，再次開始核反應，這三個小時的循環存續的數億年，直到礦床中235U的含量降低到3%以下，不能維持核反應。

那麼我們如何確定這個地方發生了核裂變反應呢？

其實很簡單，這個地方的235U的含量目前為0.44%到0.60%，遠遠低於正常含量的0.72%，這一線索就說明這裡的鈾曾經發生過除了衰變以外的核反應，肯定是裂變。

那麼線索呢？其實也很簡單，235u發生裂變的時候會產生很多質量更低的放射性元素，如氙、Nd-143，Ru-99，這個放射性元素都是核反應堆的廢料。

而在這個地方的含量水平卻高於自然界的平均值。只能說明這裡的235U發生了裂變。

所以說，不僅在非洲加彭，在世界上很多的地方其實都存在自然的核反應堆，只要235u和238U的含量為3/97，且有地下水侵入鈾礦床，那麼就會形成一個天然的核反應，不需要人為去製造。

這也說明在自然界的核反應十分常見，觀察非洲加彭核反應堆產生核廢料的變化，可以為我們提供一個處理人工核廢料的方法。