核反应|17亿年前的核反应堆是自然形成，还是人为？
核反应是上世纪人类才掌握的一种比化学反应更为高效、相对来说比较清洁的能源 ， 它以第一颗原子弹的爆炸为代表 。
让人类真正见识了什么是能量的释放 ， 什么叫爆炸威力 ， 不过核反应不仅能够应用在军事 ， 形成核威慑 ， 在民用上也发挥着巨大的作用 。
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上世纪50年代 ， 人类建成了第一座能够缓慢释放核能的反应堆用来发电 ， 这就是和平利用可控核裂变成功的典范 。
如果人类是地球生命进化史上唯一出现的智慧生命 ， 那么由人类建造的核反应堆应该也是地球上最早的核裂变反应堆 。 这一点很符合逻辑 。
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但是在上世纪的70年代初 ， 法国物理学家弗朗西斯·佩林在西非的加蓬的矿脉中发现了17处“核反应堆”遗迹 ， 更令人震惊的是这些矿藏有17亿年的历史 。
17亿年前的地球 ， 还没有经历寒武纪生命大爆发 ， 根本没有人类 ， 也没有恐龙 ， 也没有三叶虫 ， 毫不夸张的说 ， 那时的地球上也许只存在简单的单细胞生命 ， 也许生命才刚刚起源 。
这就令很多人不解的是 ， 为何远古地球上会存在“核反应堆遗迹” ， 这可是20世纪人类发现的科技文明 ， 于是各种传言四起 ， 难道地球上的生命在循环 ， 在我们之前还存在着一帮智慧文明？
所以问题是 ， 核反应堆除了人造能否天然形成？科学家如何解释17亿年前的核反应堆 。
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为了了解这个问题 ， 我们说下今天人类制造核反应堆需要什么条件？
无疑首先需要燃料 ， 今天我们所使用的核反应堆的燃料是天然存在最重的元素铀 ， 有92个质子 ， 由于中子数的不同存在有三种同位素238U、235U和234U 。
如此重的核 ， 无疑它们都具有天然放射性 ， 也就是可以不受外界干扰自行衰变 ， 但是半衰期相差甚远 ， 分别为4.468×10^9年 ， 7.038×10^8年 ， 245500年 。 、
半衰期越短的肯定衰变的越快 ， 因此它们的自然含量肯定也差距比较大 ， 其中的238U占了99.28% ， 235U只有0.71% ， 剩下的微不足道的0.006%就是234U 。
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不过可以作为核裂变材料的理想只有235U ， 因为只有它可以发生稳定的自持反应 ， 其他两种元素在裂变过程中会自行停止 。
但是235U的含量很低 ， 因此我们需要将它的含量提高到至少3%的水平才能稳定的持续核反应 ， 这个过程非常复杂和困难 ， 就是我们所说的铀浓缩 。
完成了铀的提纯 ， 我们还需要将核反应堆放在介质中进行 ， 一般使用重水来减缓核反应发生的速率 ， 这才能叫可控核反应 ， 不然就叫原子弹 。
下面我们再看下17亿年的情况 。
17亿年的时间超过了235U半衰期（7亿年）的两倍还要多 ， 这说明当时的235U不需要人工浓缩就能达到反应的含量 。 计算得出是3.7% 。
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在人类创造的核反应堆中 ， 浓缩铀的衰变会产生大量的中子 ， 但我们不需要这些中子全部参与接下来的核反应 ， 因此就需要慢化剂水的存在 ， 来减慢中子的速度 。
这样就只能有一部分中子参与撞击其他的235U核心 ， 在原子核发生裂变以后会形成质量更小元素 ， 并且释放能量和额外的三个中子 。
这些中子的一小部分又再次进入下一反应 ， 来维持链式反应的持续 。
所以说 ， 为了让核反应稳定的自持 ， 不仅铀的含量要达标 ， 还需要水的存在 ， 且这个参与反应的铀原子要溶于水中 。
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水是地球上最常见的物质 ， 17亿年前就有大量的地下水流入了这个地方砂岩之间的铀矿藏中 ， 并且水中含有氧气 ， 可以和矿藏中的235U大量的结合 ， 在水中形成丰富的富含铀的氧化物 。
这形成了一个完美的自然的核反应堆 ， 不过这个核反应堆并不会持续很长时间 ， 因为核反应会产生热量使得地下水沸腾消失 ， 然后反应堆会自行冷却 ， 直到地下水再次淹没矿床 ， 核反应又会继续 。
我们现在甚至还计算出了这个反应堆运行的机体过程 ， 由于水起到了的作用 ， 每三个中子就有一个中子参与核反应 ， 持续大约30分钟的时候 。
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然后反应堆冷却150分钟 ， 等待地下水重新进入 ， 再次开始核反应 ， 这三个小时的循环存续的数亿年 ， 直到矿床中235U的含量降低到3%以下 ， 不能维持核反应 。
那么我们如何确定这个地方发生了核裂变反应呢？
其实很简单 ， 这个地方的235U的含量目前为0.44%到0.60% ， 远远低于正常含量的0.72% ， 这一线索就说明这里的铀曾经发生过除了衰变以外的核反应 ， 肯定是裂变 。
那么线索呢？其实也很简单 ， 235u发生裂变的时候会产生很多质量更低的放射性元素 ， 如氙、Nd-143 ， Ru-99 ， 这个放射性元素都是核反应堆的废料 。
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而在这个地方的含量水平却高于自然界的平均值 。 只能说明这里的235U发生了裂变 。
所以说 ， 不仅在非洲加蓬 ， 在世界上很多的地方其实都存在自然的核反应堆 ， 只要235u和238U的含量为3/97 ， 且有地下水侵入铀矿床 ， 那么就会形成一个天然的核反应 ， 不需要人为去制造 。
【核反应|17亿年前的核反应堆是自然形成，还是人为？】这也说明在自然界的核反应十分常见 ， 观察非洲加蓬核反应堆产生核废料的变化 ， 可以为我们提供一个处理人工核废料的方法 。
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