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原创万物把科学带回家
写文章的沈梦溪
猎奇可能是每个人天生的本能。 我在写各种各样的猎奇复印件的书。 例如，各种世界之谜和ufo探秘等，经常又出版了一本。 这和现在的互联网现状大不相同。 跟风做影子，科学文案和录像总是10万+，但正儿八经没有做科学文案。
在这些世界未解决的神秘故事中，最受欢迎的是外星人、史前文明或穿越时空的故事，如20亿年前的反应堆、三叶虫在化石上的足迹、化石中的电火花塞等。 说这些故事毒害了一代人也不为过，至少90年后你可能听说过这样的故事。
看这种风格，有小时候的味道。
一、谣言
在这些故事中，20亿年前的反应堆可能是看起来最有前途的一个。 这个故事的原文复印件大致在非洲加蓬共和国出产铀矿，开采的铀矿供给法国反应堆采用。 法国反应堆在采用这些铀矿之前定期检查铀矿，但在1972年法国工厂检查时发现了异常。 人们在检查中看起来这种铀矿石是凝结采用的，所以工厂派科学家去加蓬共和国考察了。
考察结果表明，加蓬的这个铀矿是非常古老的大型反应堆，这个反应堆的年代是20亿年前，而且其布局非常合理，我们现代的水平也不过如此。 更令人吃惊的是，这个反应堆建成以来至少能顺利运转50万年以上，这对我们来说是完全无法想象的。 这个反应堆的存在证明是在人类面前，地球上存在其他文明还是历史前出现过外星人……
不得不说这其实是很好的谣言。 在传闻界，有些谣言完全是凭空捏造的，所以不令人震惊。 但是，这个谣言把实际发生的故事和伪造的结局完美地联系起来，以至无法分辨普通人的真伪。
这个故事的前半部分是真实存在的。 加蓬共和国确实生产铀，法国也确实从加蓬进口铀矿。 核电站在采用铀矿之前凝固这些铀矿，为了更有效地凝固铀矿，在凝固前对同一批次的矿石进行成分分解。 法国在成分分解过程中发现铀矿有问题，派科学家调查了铀矿。 故事的前半部分完全没有问题，问题是故事的后半部分，没有所谓布局合理的核电站，这些铀矿石有问题的，完全是自然的鬼斧神工。
二、真相
那么，这个谣言的真相到底怎么样呢？
我知道现代反应堆离不开放射性元素铀。 铀在自然界中有铀234、铀235和铀238三种同位素。 在这三种铀的同位素中，铀234的含量可以忽略不计。 铀矿中最重要的是铀235和铀238。 其中铀235的比例为0.72%，铀238的比例为99.28%。 但是，在开采的铀矿中，只有铀235能发生裂变，核电站采用浓度为3%的铀235。 这就是所谓的低浓缩铀。 浓度超过80%时称为高浓缩铀，超过90%时称为武器级高浓缩铀。
凝重的铀饼图/wiki
核电站需要为发电浓缩铀矿石，制造3%的低浓缩铀。 1972年5月，法国物理学家弗朗西斯·佩林( francis perrin )在法国皮埃尔·拉特核浓缩厂铀矿解体室进行铀矿石解体的过程中，在来自加蓬·奥克洛矿山的铀矿石中，铀235的含量普遍较低，
来自奥克洛矿山的铀矿标本图/nhm-wien.ac.at
这个发现引起了世界核科技界的非常有趣，1975年6月，应加蓬政府的要求，国际原子能机构对克洛伊矿山进行了现场调查和研究，根据研究，距今约20亿年前克洛伊矿山有10台以上的“天然反应堆” 这个电量，即使是美国人均招聘量，1.5个美国人也可以使用……太古真的有技术发达的人和外星人，只要反应堆，做太阳能电池板和风力水电站不香吗？ 每天为54.8度的电造反应堆？
奥克洛矿山航空照片图/网络
奥克洛矿山铀矿床图/互联网
科学家们仔细研究了奥克洛矿山的地质条件后，终于弄清了这个“天然反应堆”的形成原因。
奥克洛矿山形成之初实际上是临河的河岸，河里堆积着大量的细沙，这些细沙在之后的年月埋在地下，被压迫得越来越现实，最终变成了砂岩。
来自河上游和砂岩上层的水向下过滤，沿着路溶解铀元素形成铀矿液。 这些铀矿液遇到砂岩时，疏松多孔质的砂岩像海绵一样吸附大量的铀元素，这些铀元素在砂岩中富集，最终形成铀矿。
奥克洛矿山铀矿构造，黄色部分为砂岩图/twitter。
那么，这些铀矿是怎么发生天然核反应的呢？ 我们先来看看现代反应堆的原理。
反应堆和核爆炸的原理很相似。 铀元素自发衰变，在衰变过程中释放中子。 这些中子在形成后与其他铀元素碰撞产生连锁反应。 如果铀元素的浓度足够高，这种连锁反应就会继续下去。 核武器中铀元素的浓度极高，因此连锁反应的发生速度极快，反应是激烈的爆炸。 由于反应堆内的铀浓度低，连锁反应速度慢，因此可以控制。 在连锁反应的过程中，释放大量的热量，用这种热量烧水，水变成蒸汽，蒸汽推进水轮机是反应堆工作的原理。
连锁反应图/维基百科
核电站的发电原理简单来说是参照锅炉图/水印。
因此，反应堆的原理很简单。 铀元素丰富，超过临界浓度时会自发发生核反应。 为了控制核反应的速度，通常用石墨、重水、轻水等材料制作反应堆减速剂，在这个天然炉中，地下水起到了这样的减速剂的作用。
初期反应堆的石墨减速剂是天然反应堆的水取代石墨的位置，作为良好的减速剂控制着核反应的速率图/互联网。
在奥克洛矿山，部分地区砂岩中的铀元素可能浓缩到3.6%，这个浓度远远高于现代反应堆的核燃料棒浓度。 在这个浓度下，这些富铀矿石自然会发生核反应，但如上所述砂岩像海绵一样，实际上有大量的地下水即核燃料棒，也有控制核反应速度的地下水，核反应就这样在地下开始。
在这个“天然反应堆”运转的期间，如果由于核燃料的消耗铀浓度在临界浓度以下，或者地下水在高温下蒸发，连锁反应就会自然中止。 但是，砂岩中富含铀元素的铀矿液层出不穷，地下水也再次出现，核反应再次出现。 这就是反应堆断断续续运转50万年的理由。
不是中毒。 请盖章。
把科学带回家
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原题:“20亿年前，有人建设反应堆吗？ ”。
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