大家好 我是扶摇。
今天 我们来给大家介绍一个。
非常稀罕的物件「20亿年前的核反应炉」,这在全世界仅此一例。
而且这个「核反应炉」奇特的运行方式,以及「核废料」处理方式,让我们当代的很多科学家,依然是「啧啧称奇」,这事还得从19世纪的,非洲小国「加彭共和国」说起,加彭共和国位于非洲中西部,早期 是法国殖民地,国土面积只有27万平方公里,人口不到200万。
别这个国家「面积小 人少」,人家的矿产却非常丰富,有石油 镁矿 铁矿 黄金矿 铀矿等等,加彭人就单靠出口这些矿产,人家这生活水平就足够维持了,还比邻近的国家都过得富裕。
而那个时代 随着「工业革命」的发展。
法国的科技是「硕果累累」,在1968年 法国率先发现,在加彭共和国的「奥克洛」这个地区,「铀矿」是比较丰富的,于是他们就派人过去进行挖掘、开采,1972年 法国「皮埃拉特」的一家「核燃料厂」,就进口了「奥克洛铀矿石」,不料 这一次开采却意外引发了一次惊人发现。
当时 工作人员「鲍齐奎斯」对,矿石的提炼产品「六氟化铀」进行「常规分析」,突然 他发现在「六氟化铀」当中,「铀235同位素」的含量只有0.717%,而不是一般的自然含量0.720%,他觉得很奇怪,接着 他就继续监测,这个「矿区」的其他几批「铀原料」。
结果 他发现这里的「铀原料」中。
「铀235同位素」全部是有这种「偏低」的结果,这个现象很不寻常,一下子就引起了科学家们的关注,要知道 在地球上几乎所有的地方,甚至在月球上或陨石当中,铀235同位素的「自然含量」。
一般都是0.719%到0.720%的范围,听起来大家可能觉得,这是很微⼩的差异,别这么大惊小怪了,不过 这个差异要是放到「科技界」,这其中的意义可是极其重大,它足以让人怀疑奥克洛的「铀矿石」,可能并不是「自然界」的产品,换句话说 难道这些矿石。
已经经过「人工处理」了吗,科学家们也是带着这个疑惑,进行了「实地调查」。
他们发现虽然「奥克洛」铀矿,的确是一个「含铀量」很高的「高品位」矿,但「铀235同位素」的含量,在整个矿区「平均值」却非常低 只有0.62%,甚至「最低值」只有0.296%。
那么这就相当反常了,科学家们遇到如此重大的发现,就赶紧开展了研究调查,很快 他们就发现,这种现象是「核裂变」造成的,为什么呢 因为一般来说,「较重的原⼦核」在⼀分为⼆的时候,就会产生新的「轻元素」,而在这些铀矿石当中,他们发现「轻元素」的含量就比较高。
所以除了曾经发生过「核裂变」之外。
根本就没有别的解释了,也就是说 这些铀矿石,都已经被当作了「核反应原料」被利用过了,可是 这个解释一出来,把科学家们「自己」都吓了一跳,大家知道居里夫人发现铀,这不过才一百多年的历史。
而世界上第一座「核能发电厂」,也是1956年在英国诞生的,而「奥克洛」铀矿深埋地下年代久远,这显然不是「现代核工业」的废弃物,那又会是什么呢,这次「勘察结果」立即通报到「法国科学院」,消息一传开 马上就引起了,世界各地的「物理学家」的关注,大家都对这个神奇的存在,产生了很浓厚的兴趣,所以各国纷纷派出了科学家。
对「奥克洛铀矿」进行了各种研究。
1975年6月 国际「原子能机构」,在加彭共和国的首都「利伯维尔市」,组织了一次专门的「学术讨论会」,各国的物理学家们⿑聚⼀堂。
一起分享他们对「奥克洛现象」的研究,最后他们得出了一个结论,也就是距今大约20亿年前,在奥克洛矿区曾经存在过16座「核反应炉」,并且这些「核反应炉」是断断续续地,运行了大约50万年,我们知道核反应炉有很多用途,目前最主要用来「产生热能」的,从而代替燃料,那么「奥克洛铀矿」的热能有多大呢,科学家们估计其「平均输出功率」⼤约为100千⽡。
听起来似乎不是很好理解。
我们换算一下大概就是,能够供应「几⼗个烤面包机」一起运作的功率,这个结果着实令⼈吃惊,如果这些「核反应炉」是自然形成的。
那么它们为什么没有像其它「反应炉」一样,在「核裂变连锁反应」结束之后就爆炸呢,是什么机制使它们能够,「⾃我调节 稳定不断地」运作几十万年,而放射性的「核废料」又是怎么样,被「安全处理」的呢,这些问题实在是难以解答,40多年来 科学家做了很多的研究,目前 人们越来越倾向于相信一个设想,就是「奥克洛核反应炉」很可能不是自然形成的。
也是因为科学家们帮我们揭示出来了。
奥克洛「核反应炉」有三大奇特之处,奇特之一 超常的铀含量,一个硬性规定是,「铀235同位素」必须得足够丰富,达到「临界质量」才能导致「核裂变」的连锁反应。
今天即使是「储量最大 浓度最高」的铀矿「矿脉」,它也无法成为一座「核反应炉」,原因是因为「铀235」的浓度太低了,甚至还不到1%呢,而根据推算,20亿年前「奥克洛铀矿脉」形成的时候,「铀235」所占的比例已经接近4%了,这和现在大多数「核电站」所使用的,人工提纯的「浓缩铀燃料」的浓度大致相当的,也就是说 奥克洛铀矿很可能。
也是「人工提纯」出来的。
其二 神奇的「间歇泉」模式,50万年不变,这里我们先来普及一下基本的核知识,核裂变是从一个「偶然闯入的中子」开始的,它会诱使一个「铀235原子核」发生分裂。
然后发生「裂变」,从而产生了更多的中子,然后这些中子又会引发其他原子核继续分裂,如此进行下去,从而形成「连锁」反应,而要使一个「铀235核反应炉」稳定运作,就必须得有一个元素,就是要有中子「慢化剂」,用来催化「核裂变」,同时还得有「中子毒物」,来控制「核反应」的速度 这两者缺一不可。
而「铀235」只有在「慢中子」的撞击下。
才会「裂变」产生能量,而中子刚刚从「铀原子」中分裂出来时,速度是非常快,所以必须得存在某种中子「慢化剂」,用来减慢「铀原子」在核裂变时,所释放出来的中子速度。
这样才可以让「核反应」持续下去,一般的「核电厂」中,都是用「轻水」或者「重水」来当作慢化剂,同时 为了让「核反应炉」能够稳定地运作,不至于发生「核爆炸」,核反应炉就会使用「中子毒物」,这是通过吸收多余「自由中子」,来控制「核连锁反应」的速度,这种吸收中子的物质,通常会放置在「反应炉」的控制棒里。
而「奥克洛核反应炉」的奇特之处。
在于它巧妙地采用了「间歇泉」模式,「间歇泉」是温泉的一种,原理是因为地下水变成了「蒸气」,然后「间歇地」喷发出来 而形成的,俄国科学家艾力克斯•梅席克教授对此研究。
他得出的结论是奥克洛反应炉,是「间歇」使用的,一般会运作30分钟,然后 ⼜关闭⾄少两个⼩时30分钟,然后「再启动」,反应炉使用「地下水」来充当「中子慢化剂」,从而使「铀235裂变」时,产生的「快中子」慢化 也就是慢下来,这样一来 就可以使,这个「炼式核反应」持续进行了,而核反应释放出的热量,又加热了地下水。
让「地下水」沸腾、汽化。
然后会在⼀次壮观的喷发中,排出所有沸腾的地下⽔,于是 就没有「中子慢化剂」了,这个「炼式反应」到此也就停止了。
之后 ⽔会慢慢地回到「反应区」,中⼦也会受到适当的「缓冲」,于是核分裂就再度展开了,反应炉就又开始工作了 形成了一个循环,那么如此地反复进行,水不断地「流入 沸腾 汽化」,就起到了我们现代「反应炉」中,控制棒的作用,这就可以让这个「反应炉」稳定运作,几⼗万年直到现在都没有出现过,任何的「熔毁」或「爆炸」事件,然而「间歇泉」在自然界中。
其实是非常罕见的,因为「生成的条件」非常苛刻,除了要有「地热源」和「地下水」之外。
还必须有特殊的「水文 地质结构」,地面还要有「裂隙系统」。
向下直通到「地热」的地方,而且必须要有一种特殊的物质二氧化硅,这又是干什么用的呢,二氧化硅会从岩石中溶解,并沉积在「间歇泉」管道系统的内壁上,这样一来 这个系统就封闭了 不漏气,所以地底下产生的压力,才能够一直被带到「顶部」来,期间 完全不泄漏,从而让水喷发出来,而因为「地下水」的水量和水温。
一般比较容易受周围环境的影响,而能够稳定保持「定时喷发」的,「间歇泉」是几乎不存在的,目前 世界上我们已知的。
也只有美国「黄石公园」的「老忠实」。
是比较守时的,但是 老忠实也不稳定 ,1939年的时候 ,平均间隔时间为66.5分钟 一个小时出头,到现在已经逐渐延长到90分钟了,这就一个半小时了,照此发展下去的话 ,等到千年以后 ,我们大概也就看不到「老忠实」了,而「奥克洛」这个「间歇泉」系统,却是稳定运作了50万年,并且「定时」喷发,完全不随外界的因素变化而改变。
那这背后要是没有一个智能的控制系统,在随时调整平衡的话,很难想象这是怎样做到的,其三 巧妙的「核废料」处理方式,大家都知道核废料处理。
在我们现代「核工业」中。
是一件非常令人「头痛 麻烦」的事情,「奥克洛核反应炉」有几公里,放在今天 出来的废料应该少不了吧,可是就是这样一个,如此巨大的「核反应炉」,对周围环境的「热干扰」,却局限在「反应区」周围的40米之内,还有更让人吃惊的,核反应所产生的这些废物啊,其实 并没有扩散,而是仅仅留在了「矿区」的周围。
而这是怎么做到的呢,大家知道「核裂变」最危险的副产品之一,就是有「放射性」的铯,铯如果泄露到土壤或水里,那会引起严重的健康问题,美国海军研究实验室的博士埃文•格罗普曼。
研究发现奥克洛「核反应炉」产生的铯。
却被巧妙地结合在了另一种「裂变产物」里了,也就是结合在「钌」的分子结构中了,所以是一直没有从古老的核反应炉中泄漏出来,这个「核污染」的处理非常巧妙,而另一种「核裂变」的产物,是放射性的惰性气体「氙气」,以我们目前的科技水平,现代核电站一般就是任其释放到大气之中,而「梅席克教授」的研究表明。
奥克洛「间歇泉」的水在喷发后,温度下降的时候,还会析出一种物质「磷酸铝」,磷酸铝可以被充当为「粘合剂」,所以说「磷酸铝」颗粒在形成过程中,会捕获逸出的氙气。
然后就把氙气牢牢锁在了自己的结晶体内了,这一切真得是很神奇。
那么 究竟是谁发现了,「钌」和「磷酸铝」的奇特功效的呢,他们又是用怎样「巧妙的手法」,让那些「放射性物质」乖乖地听话 ,自进牢笼的呢,格罗普曼博士曾经赞叹说,「反应炉中发生的情况,奇迹般地汇集到了一块,这令人难以置信」,如果 这种种「精巧的设计背后」,只是来自于大自然一个又一个的巧合。
那么我们只能说是「神力」所为了吧,科学家们说地球的年龄是45亿年,而我们人类的「有记录的」历史。
大概也就5千年,而5千年以前 是洪荒,洪荒之前 无人知晓,可历史却是超越我们生命之外 永恒的存在。
人们常说历史是重复的,如果真是这样的话 那么在这45亿年中,曾经会有多少文明 ,多少人类在创世 繁荣 没落和沉寂中 ,辗转轮回过呢,20亿年前 正当盛年的地球,会是一颗「孤单」的星球吗,好 咱们今天就分享到这里,感谢收看 咱们下期节目见,