这个“天造地设”的核反应堆不仅安全运行了50万年,而且成功的把核废料限制在反应堆附近,没有发生任何扩散和污染。

在过去的一百多年里,人类的生活水准大幅度提高了,不过随之而来的是自然资源的日益枯竭。尤其是水危机和能源危机,不仅威胁着社会的持续发展,甚至直接威胁着整个人类的生存。 

单就能源角度讲,近几十年来,人们一直在努力开发和使用石油、煤、天然气以外的替代能源,比如太阳能、核能等。其中对核能的研究一度十分诱人,在20世纪50年代到80年代到达高峰。


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天然? 人造? 还是……
加蓬史前核反应堆之谜

奥克洛反应堆地质构造:1. 核反应堆;2. 砂石区;3. 矿层;4. 花岗岩层。(图片来源:U.S.DoE)

文 ◎ 方洪

这个“天造地设”的核反应堆不仅安全运行了50万年,而且成功的把核废料限制在反应堆附近,没有发生任何扩散和污染。

在过去的一百多年里,人类的生活水准大幅度提高了,不过随之而来的是自然资源的日益枯竭。尤其是水危机和能源危机,不仅威胁着社会的持续发展,甚至直接威胁着整个人类的生存。 

单就能源角度讲,近几十年来,人们一直在努力开发和使用石油、煤、天然气以外的替代能源,比如太阳能、核能等。其中对核能的研究一度十分诱人,在20世纪50年代到80年代到达高峰。然而,核能使用的安全性一直困扰着人们。

1986年,前苏联乌克兰境内的切尔诺贝利核电站发生严重的炉心融毁幅射外泄事件,造成严重后果后,核电站运作的安全更是引起了全世界的关注。此外,核废料的处理是核能利用的另外一个难题,谁能保证有害的放射性物质不会在自然界扩散,造成大面积核污染呢? 

如今看来,这个问题的答案似乎是现成的。或许你听说过位于非洲加蓬的史前核反应堆,现在科学家们认为这是一个天然核反应堆。而这个“天造地设”的核反应堆不仅安全运行了50万年,而且成功的把核废料限制在反应堆附近,没有发生任何扩散和污染。

如果这是某个史前文明的成就,那么,这个文明肯定比我们今天的文明发达得多;如果这真的是大自然的偶然杰作,我们就不得不承认大自然在智慧方面又一次战胜了人。 

下面就让我们来看一看,围绕加蓬的核反应堆究竟有哪些疑问和启示。 

非洲大陆上的惊人发现 

自从上世纪70年代,法国科学家发现,位于非洲加蓬共和国奥克洛(oklo)的一个铀矿曾是一个核反应堆,各种各样的假说、猜测就从未平息过。
这个铀矿的特别之处在于其中的铀矿石是被提炼过的,而且是在20亿年前!

1972年,当这个矿区的铀矿石被运到一家法国的气体扩散工厂时,人们发现,这些铀矿的铀235含量只有0.7171%。在地球上几乎所有的地方,甚至在月球上或陨石中,铀235同位素的原子数量在铀元素总量中占据的比例始终都是0.720%。这意味着这些铀矿石早已被一个核反应堆使用过。

由于加蓬共和国自身没有提炼铀的能力,因此法国政府一宣布这一发现,全世界都震惊了。各国科学家经过研究,得出了一个惊人的结论:20亿年前,十几座天然核反应堆神秘启动,稳定地输出能量,并安全运转了几十万年之久! 

目前科学界的主流观点认为,这个核反应堆是“天然”的……但也有人猜测,这可能是地外生命的杰作,或者在20亿年前曾经有个高度发达的文明。 

最大疑问:天然还是人造? 

那么,这些核反应堆如何产生的?如何启动的?又如何能安全运转几十万年?目前科学界的主流观点认为,这个核反应堆是“天然”的,也就是说把一切归为大自然的一种偶然。但也有人猜测,这可能是地外生命的杰作,或者在20亿年前曾经有个高度发达的文明。 

大家知道,核反应堆的建造需要复杂的技术,运转过程中,还需要大量科学家和专业技术人员的参与。那么一个“天然”反应堆如何产生呢? 

其实在1950年代,美国阿肯色大学的一位日裔化学家黑田和夫(Paul K. Kuroda)计算出了铀矿自发产生“自持裂变反应”的条件。其中包括1. 铀矿矿脉的大小必须超过诱发裂变的中子在矿石中穿行的平均距离,也就是0.67米左右;2. 铀235必须足够丰富;3. 存在某种中子“慢化剂”(moderator)。同时还要保证矿脉中不能出现大量的硼、锂或其他“毒素”,这些元素会吸收中子,因此可以令任何核裂变反应停止。

考查发现,奥克洛反应堆的结构完全可以支撑持续的核反应。因而科学家断言,奥克洛反应堆是天然的。 

但是这一理论本身也存在一些问题。比如,其前提是“一个中子偶然的闯入”启动铀235原子核发生裂变。这个中子究竟从那里来?有了“偶然”,这一理论就无法排除其他的启动核裂变的可能性。 

另外,这座核反应堆的构成非常合理。比如,目前的研究结果表明,这个核反应堆有几公里,如此巨大的一个核反应堆,对周围环境的热干扰却局限在反应区周围40米之内。更让人吃惊的是,核反应所产生的废物,并没有扩散,而是局限在矿区周围。 

这简直就是技术奇迹,连今天最先进的核技术都做不到。因此有人认为,把加蓬核反应堆解释成“自然界的偶然”十分牵强,至今仍然有许多人怀疑天然核反应堆的结论。 

最安全的反应堆 

天然核反应堆理论另外一个难以解释的问题是,为甚么反应堆能安全运转几十万年。目前普遍认为,当时的矿山附近好像有水的痕迹,按照地形来看好像有水,由于水也会起到吸收中子的作用。因此水就可能渗透在这个矿里面,起作用维持运作。

但是仔细想想,这种可能性非常的小,因为水必须能够均匀地渗透这座矿山里面去,这个矿山里只要一个小地方,水渗进去不均匀的话,那就是一场爆炸,这整个矿山就不会存在了。那么究竟用甚么技术能够将反应控制得这么好,而且维持那么长时间?对此目前没有答案。 

另外奥克洛的整个矿脉都是原料,相比而言,当代的核电站其实用的原料是很少的。即使这样,当代核电站的安全技术问题也是非常重要的。大家知道前苏联切尔诺贝利核电站就曾经发生严重的核泄漏,造成了严重的核污染。而奥克洛反应堆的核废料控制却非常好,这也很难用“偶然”现象来解释。 

史前核反应堆的启示 

除了天然核反应堆理论外,其他的解释和猜测有很多,但是都没有直接的证据。其实,天然核反应堆的理论并不是完全不可能,只是可能性小得可怜。但是如果不接受“天然”理论,势必会引起科学理论界的大地震。可以预见,在人类对宇宙的理解出现长足的进步前,奥克洛反应堆仍然是个谜。 

不过,即使人们目前还无法了解奥克洛反应堆的真相,这并不妨碍人们从中汲取知识和技术。美国等世界各国都在研究奥克洛反应堆的地质特点和布局,希望了解核安全控制和核废料处理的秘密。众所周知,美国准备将犹卡山作为核废料的贮存基地,奥克洛反应堆的构造也许会帮助人们掌握更合理的核废料贮存知识。 X

本文网址:http://mag.epochtimes.com/025/3221g.htm(新纪元周刊)