奧克洛是非洲加彭共和國一個鈾礦的名字,法國從這個礦區採取鈾礦進行他們核計劃的研究。在1972年時,法國的一家氣體擴散廠發現在這個礦區內採取的鈾礦是被利用過的,其鈾235的含量低於自然比例0.7202%,只佔了0.6%.科學家經過仔細地調查之後發現,這座鈾礦裡面的一部分鈾已經「燃燒」過了,這裡曾經是一座核反應堆。法國政府宣布了這一結果,全世界都為之震驚。
在震驚之餘,人們都開始猜測這座反應堆是出自誰的手筆,這是否表明了地球曾經存在過史前文明?
關於史前文明的猜測
科學家們在整個礦區的不同地方都發現了核裂變的產物和TRU廢物。這些發現讓科學家們感到十分迷惑,因為用天然的鈾是不可能使核反應堆越過臨界點的,也就無法發生核反應,除非在人工添加石墨和重水的情況下。但是在奧克洛地區,很難達到這樣的條件。
而且這些反應堆共有15處,從大約20億年以前開始反應,斷斷續續反應了幾十萬年,在此期間平均輸出功率為100千瓦輸出為3000萬伏特。這些數據都讓人不得不懷疑這些反應堆是一個擁有智慧的文明建立的,一時間關於史前文明的猜測甚囂塵上。
自然反應堆的科學解釋
其實,在奧克洛地區反應堆被發現之前,就有科學家預言了自然反應堆的存在:
1953年美國曾有人研究瀝青鈾礦時做出過一個粗略的預測,在20億年前,當鈾235的豐度是3%時,沉積的鈾礦更接近於能運行的反應堆。1956年田和夫則進一步預言,如果核反應所需的濃度、可能發生的過去時間以及鈾235與鈾238的比率都滿足的話,自發的核反應可能在自然界發生。
雖然黑田和夫預言了自然反應堆的存在,但是他並不認為地球上能夠找到同時滿足這些特殊條件的地方。
而奧克洛核反應堆的發現證實了他的猜測,在大自然的鬼斧神工之下,一個滿足條件的自然反應堆在20億年前形成了。
自然核反應堆的機理
20億年前,地球上的鈾235相對豐度為3%左右,在特定的情況下可以啟動核連鎖反應。
通過地球不斷地劇烈地質活動,地殼中的鈾在砂石層沉積,經過不斷地變遷,鈾的氧化物開始在低洼處堆積。藍綠藻通過光合作用產生的氧氣使得一些鈾變成了可溶的氧化物。
當可溶解的鈾濃度達到10%之後,核反應進入臨界狀態。眾所周知,鈾235要進行鏈式反應,需要吸收熱中子。要將快中子的速度降低下來,就需要中子減速劑,而此時液態水便充當了這一個角色。
當反應開始後,反應堆溫度升高,液態水汽化,減速劑不足,反應速度減慢;
反應速度減慢,反應堆溫度降低,氣態水液化,充當減速劑,反應繼續進行;
就這樣周而復始,使得核連鎖反應斷斷續續的間歇進行了近100萬年。
在奧克洛礦層範圍內的6個地址共有約1噸鈾235被裂變掉。
在非洲和美國科羅拉多的其他遺址也發現了鈾235不足的現象,但是都還沒有確認它們是天然核反應引起的。