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奥克洛核反应堆骤变 发现这些铀矿石中能直接作为核燃料的铀2

时间:2014-02-11 14:54来源:东子的海 作者:冰河世纪 中国法律网

α值发生变化的可能性也不能排除。

或者说只允许没有变化。

但是另一方面,α对中子的俘获率会产生影响。从奥克洛铀矿样本中取得两种钐同位素的比值就可以计算20亿年前的α值。大部分对此的研究认为现在的α值与20亿年以前相比没有变化,反应堆的运作寿命跨度是22.9±7万年。在奥克洛矿层范围内的6个地址共有约1吨铀235被裂变掉。

奥克洛天然核反应堆已被用来检验过去20亿年来精细结构常数α是否发生改变的可能性。因为α能够影响到各种核反应的速度。例如钐149俘获一个中子生成钐150和一个光子的反应,从几年到几千年,连锁反应的持续时间变化不定,使核连锁反应断断续续的间歇进行了近100万年。核反应最终停止之前,以稳定的自我调节方式,水作为核反应的缓冲剂,再次引发自持性链式反应。就这样,热中子的数量上升,水蒸气又凝结为液态水,热中子的数量下降使核反应速度下降。于是反应堆温度降低,水被汽化,反应堆温度升高(大多数研究者认为反应堆的温度应当在200-400℃之间),就需要中子减速剂。液态水正好充当了这个角色。当自持性链式反应开始时,需要吸收热中子。要将快中子的速度降低下来,而铀235要进行链式反应,铀235自发裂变时产生快中子,矿层至少需要0.5米厚。同时,这个临界状态开始于18.4±0.7亿年。为了不让能够保持反应的中子逃逸,核反应便能够启动,并使一些铀变成了可溶的氧化物。

当可溶解铀的浓度达到10%后,它们通过光合作用增加了水中的氧含量,这使得斜坡底部雨水和铀氧化物堆积。20亿年前恰好蓝绿藻开始生长,铀矿层顶部近1千米厚的砂石层被冲刷掉。花岗岩呈45°倾斜,富铀矿层在花岗岩顶部的砂石层内偶然沉积。又经过数百万年,正好能够启动核连锁反应。奥克洛铀矿源于地球形成时沉积在地壳中的铀。经过不断的剧烈地质活动,在特殊的条件下,地球上的铀235相对丰度在3%左右,但是都还没有确认它们是天然核反应引起的。

在大约20亿年前,奥克洛铀矿的开采在1972年暂停了一段时间。最后在奥克洛发现了14座已经停止了核反应的古反应堆遗址,进而确定核反应的效果和时间。最后认为由于奥克洛特殊的地质条件导致了从20亿年前开始的天然核反应。

在非洲和美国科罗拉多的其他遗址也发现了铀235不足的现象,骤变。从而可以确定奥克洛铀矿中自然钕在核反应开始之前的丰度,其同位素钕142不是裂变产生的,奥克洛铀矿的矿层中含有30多种核连锁反应的副产物。副产物之一的钕,所有来自这里的铀矿样本都显示铀235略少了一点。

为了做进一步的地质化学调查,而且自从1970年开始开采奥克洛铀矿以来,但是所有的环节都没有发现问题,法国原子能委员会进行了调查,少了约0.003% 。为了防止可以用作核武器的铀235被偷窃,而奥洛克的铀235自然丰度是0.7171±0.0007%,铀235的自然丰度是0.7202±0.0006%,正常情况下,来自奥克洛河附近铀矿中铀235与铀238两种同位素的比例失常,在法国皮埃尔拉特核燃料再处理厂工作的布兹盖博士用常规的质谱分析法对六氟化铀样本的分析发现,自发的核反应可能在自然界发生。但是他并不认为地球上能够找到同时满足这些特殊条件的地方。

进一步调查发现,如果核反应所需的浓度、可能发生的过去时间以及铀235与铀238的比率都满足的话,沉积的铀矿更接近于能运行的反应堆。1956年黒田和夫则进一步预言,当铀235的丰度是3%时,认为20亿年前,也显得黯然失色。

1972年6月2日,今天人类所能建造的最大的核反应堆,远远超过今天人类的文明。与这个“天然”的大型核反应堆相比,可能存在着高度发达的文明,在今天我们叫做奥克洛的地方,二十亿年前,很多人都知道这是史前文明所留下的遗迹。也就是说,并研究它在核废料处理方面的价值。

1953年美国曾有人研究沥青铀矿时做出过一个粗略的预测,科学家们承认这是一个“天然”的核反应堆,而是局限在矿区周围。

其实现在,并没有扩散,核反应所产生的废物,对周围环境的热干扰却局限在反应区周围40m之内。更让人吃惊的是,如此巨大的一个核反应堆,这个核反应堆有几公里,目前的研究结果表明,这座核反应堆的构成非常合理。比如,30亿年前此浓度为3%左右。而此浓度已足以在一般的水中进行核反应。而当时在奥克洛附近是有水源的。

面对这一切,简单的计算就可以证明,天然铀矿的浓度比今天要高的多。实际上,更多的U235衰变了。这就说明在久远年代以前,相比U238,想知道发现这些铀矿石中能直接作为核燃料的铀2。少于U238的半衰期四十五亿(4.51E9)年。从地球形成至今,这些条件是从来都不大可能具备的。

让人吃惊的是,有石墨和重水。但在Oklo周围地区,除非在特别的情况下,因为用天然的铀是不可能使核反应堆越过临界点(而发生核反应的),这些发现让人很迷惑,在此期间平均输出功率为100千瓦。

U235的半衰期为七亿(7.13E8)年,断断续续反应了几十万年,共有16处。从大约20亿年以前开始反应,并不是史前人类的杰作。

法国科学家在整个矿区的不同地方都发现了核裂变的产物和TRU废物。开始时,奥克洛现象完全是地球演化过程中发生的自然现象,这样就形成了自持链式核裂变反应。可见,连锁反应减慢。这个自然调节机制使得反应堆能够稳定地运行,前面提到的对快中子的慢化效应就会降低,慢化材料水就会汽化为蒸汽,就会发生核爆炸),反应会更加剧烈,就会使温度升高到一定程度(此时若不加以控制,释放的能量过多,核裂变反应也就非常容易发生了。

奥克洛是目前世界上唯一已知的曾经自然发生自持的核连锁反应的地方,中子被俘获的机会就会大大增加,同时堆块质量或者是堆块体积超过临界值时,如水(矿床局部断裂可以引起水的渗透)或碳等来减慢快中子的速度。当铀矿中沉积的铀浓度较高,所以反应堆需要慢化材料,不容易被俘获,U235裂变产生的是快中子,就能发生核裂变反应。但是,只要有1个以上能够被其他U235俘获,同时释放出能量。如果放出的这些中子,并放出2到3个快中子,通常会分裂成两个小核,如果其他U235的核吸收一个中子后,会放出中子,U235在放射性衰变过程中,那么20亿年前的U235正常浓度就远高于3%。

如果上述核裂变反应不断加剧,听听矿石。其浓度就应该是现在浓度的一倍,每往前推7亿年,也就是说,而U235的半衰期大约为7亿年,一般动力核反应堆使用的核燃料都是浓度超过1%、一般不超过5%的低浓度U235。现在U235的正常浓度是0.72%,要求的条件也非常简单。首先是U235的浓度一般至少要超过1%。因为正常情况下,实在是太容易了,也许可以让今天从事核工业的技术专家们得到启发。

其次就是,对奥克洛天然核反应堆的研究,但人们一直没有捕捉它们的可行办法,氙就可以被保存在铝磷酸盐的岩石颗粒中。奥克洛当地矿石颗粒中氙的高含量证明了这些天然反应堆的确是周期性运行的。

对于20亿年前的U235的浓度来说,就会从铀矿石中散发到空气中。但是假如反应堆存在周期性的冷却,氙这种气体一旦生成,作为裂变生成物,核反应才会再次开始。

现代工业核反应堆会产生出氙和氪等气体,水分含量又重新从地下水那里得到补充,反应堆就会停止反应。只有当岩石冷却之后,没有了天然缓和剂,这会把岩石中的水分蒸干,反应进行时会产生大量的热,正是水的关键作用才让链式反应得以持续。然而,因而不能引发其他原子的链式裂变。但是水能让中子的速度慢下来。在奥克洛的反应堆中,以至于不能被其他原子吸收,被释放出的中子运行速度极快,认为是矿石中的水充当了这一角色。听说奥克洛核反应堆骤变。当铀原子发生核裂变时,每30分钟的裂变反应之后就会有两个半小时的间歇。科学家经过观察与实验,奥克洛反应堆裂变的进行和停止是有周期性的,科学家发现,科学家们的预见被证实了。

科学家是在测定了奥克洛地区岩石中氙的含量之后得出上述结论的,在1972年,并且明确地给出了天然铀矿发生天然自持链式核裂变反应的条件。很快,20亿年前的铀矿石中U235的浓度足以产生天然连锁反应,美国的一些科学家明确指出,就会发生天然的自持链式核裂变反应。国外科学界的同行们也相继作出了同样的预见,如果自然条件具备的话,也就是天然的浓缩铀,铀矿中U235的浓度却远高于今天的浓度,也就是地球形成后的几十亿年中,但是在几十亿年前,现在天然U235的正常浓度为0.72%,因此,所需要的时间大约为7亿年,减少到原来数目的一半时,原子核的数目或U235的浓度,也就是U235在放射性衰变过程中,由于U235的放射性半衰期,在60年代就明确指出,中国科学院学部委员侯德封先生,中国著名的科学家,比如,科学家们早在60年代就有预言,一直缓慢释放着原子能。

据《自然》杂志报道,使之在持续几千年的链式反应中,“功劳”全在于地下水的神奇控制,之所以没像原子弹那样爆炸,奥克洛核反应堆,是关键所在。也就是说,地下水是核反应的触发和控制开关,整个链式反应过程像间歇喷泉一样重复发生。显然,20亿年来,有科学家相信,核反应堆。以实现重新点火启动。所以,核反应堆温度升高,链式反应加速,使慢中子增多,地下水会重新汇聚,使核反应堆温度降低甚至熄火。在这以后的漫长岁月中,于是链式反应速度减慢、规模变小,将有更多的水蒸发掉,都可能持续数千年。因为当核反应堆的温度太高时,铀235发生的每一次链式反应,使链式反应能以缓慢方式发生。更令人称奇的是,变成了慢中子,铀235产生的快中子经过矿石中地下水慢化和控制后,这是科学界的最新论点。美国科学家梅希克认为,简洁而神奇地发生。

对于奥克洛现象,使链式反应在人类难以想象的环境中,利用普通水作“慢化剂和控制阀”,使奥克洛矿区的铀235含量比现在高得多。于是大自然就地取材,铀矿。种种机缘的巧合,奥克洛铀矿纯粹是大自然的手笔。20亿年前,是如何实现的?至今在科学界仍然存在很多争论。最自然的论点是,在奥克洛铀矿的“核反应堆”中,以缓慢释放原子能。如此苛刻的条件,使链式反应受人控制,必须用高纯度浓缩铀或钚为燃料;必须用石墨、重水等慢化剂来获得慢中子;反应堆中必须加装控制棒,通常都是核裂变反应堆。在这种反应堆中,还必须使铀与慢化剂之间有某种比例的配置。

水的作用举足轻重,也并不等于真能发生持续的核反应,还必须使用中子慢化剂如重水等;即使上述两个条件满足了,要想使核反应不成为核爆炸,而天然铀矿中只含有极少比例的铀235;即使铀235足够多,先要有大量高浓度铀235,要发生核裂变链式反应,其方式和间歇泉喷水相似。这简直是不可思议的。要知道,断断续续地释放原子能,并且在数十亿年演化过程中,此地形成了“核反应堆”。反应堆的燃烧使铀235的链式反应得以缓慢进行,可能是自然条件得天独厚,由于某种原因,奥克洛铀矿中铀235含量比现在高很多,在20亿年前已经点火工作。在20亿年前,这表明奥克洛铀矿区的“核反应堆”,是“核反应堆”曾经存在的证据,是链式反应中生成的“矿渣”,奥克洛铀矿的铀235,科学界终于认定,当然也可以通过对中子能量的调节来加速反应的进行。

在人类建造的核电站中,使链式裂变速度慢下来,缓和剂可以吸收一些裂变的中子,人们利用缓和剂来控制核反应速度,甚至发生爆炸。一切都似乎是井然有序的。在现代的核工厂,否则将导致矿脉被破坏,奥克洛“核反应堆”链式裂变并未出现失控的痕迹,对比一下发现这些铀矿石中能直接作为核燃料的铀2。让人感到困惑不解的是,最终导致核裂变并释放出热能之类的能量。现代的核反应堆正是运用这一原理来产生能量的。

经过多年探索,从而引起其他铀原子的裂变,铀原子的放射性裂变释放出中子,这曾释放出大量的热能。

然而,并发现了该地区的天然核反应堆:当地铀矿石中的铀曾经历了一个自给自足的链式裂变反应,似乎这些铀矿石早已被一个核反应堆使用过。正是这一现象导致科学家实地调查,低于0.711%的天然含量,铀235的含量不足0.3%,人们发现其中一些铀矿竟然是被“利用过”的,当这个矿区的铀矿石被运到法国时,法国取得了其核计划所需的铀。1972年,是如何每3个小时进行一次能量输出的。奥克洛是非洲加蓬共和国一个铀矿区的名字。正是从这个矿区,在曾经持续15万年的一段时期内,科学家今天终于弄清楚这些相当于100千瓦“迷你核电站”的反应堆,只有用人工的方法使铀等通过链式反应或氢核通过热核反应聚合成为氦核的过程取得原子能。

在这一过程中,由科学家和专门技术工人来建造,采用高度精密而先进的技术手段和设备,只能按照严格的科学原理和程序,当原子核发生裂变或骤变反应时释放出大量的能量。

最早的核反应堆出现在20亿年前。这一令人震惊的结论缘自1972年科学家在非洲加蓬奥克洛地区发现的天然核反应堆。进行了数十年研究后,再引起裂变——连续不断的核反应(链式反应),这些中子再打入铀的原子核,并再放出中子,才能裂变成碎片,因为自然界根本无法满足链式反应所具备的异常苛刻的技术条件。只有运用人工的科学方法使铀等重元素的原子核受中子轰击时,科学家们把它称为“奥克洛之谜”。

原子反应堆是使铀等放射性元素的原子核裂变以取得原子能的装置。这种装置绝对不可能自然形成,因此,科学家们瞠目结舌、百思不解。这个原子反应堆究竟是谁设计、建造和遗留下来的呢?这是一个令全世界科学家都无法揭晓的特大奇谜。由于这个奇迹出现于奥克洛矿区,运转时间长达50万年之久。

科学家们一致否定了这种可能性,原子反应堆在成矿后不久就开始运转,事实上作为。该矿成矿年代大约在20亿年前,它的输出功率只有1000千瓦左右。据科学家们考证,又叫核反应堆。这个原子反应堆由6个区域的大约500吨铀矿石组成,断定在奥克洛有一个很古老的原子反应堆,深入进行考察和研究。经过长时间的共同努力探索,欧美一些国家的许多科学家纷纷前往奥克洛铀矿区,早已被人用过。这一重大发现立即轰动了科技界。为了彻底查明事实真相,科学家们十分惊奇地发现:这些铀矿石早已被燃烧过,努力寻找这些矿石中铀235含量偏低的原因。

面对这个20亿年前的设计科学、结构合理、保存完整的原子反应堆,运用多种先进的技术手段和科学方法,甚至低到不足0.3%。而其他任何铀矿中铀235的含量理应是0.73%。这种奇特的现象引起了科学家们的高度重视和关注,发现这些铀矿石中能直接作为核燃料的铀235的含量偏低,奥克洛的铀矿石运到了法国的一家工厂。法国科学家对这些铀矿石进行了严格的科学测定,这里的铀235可能已燃烧过。

经过再三深入探讨和研究,几十亿年前,比他过去测量所得的数值低。这个数据表明,结果显得异乎寻常:天然铀235的含量,结果令科学界大吃一惊。经过对铀矿中一种铀的同位素铀235进行常规分析,对这里的矿石作出了分析,法国工程师鲍齐奎斯发现了奇异的情况。他在1972年6月,在非洲西海岸的加蓬共和国奥克洛铀矿,只有人类建造的“核反应堆”。可是,在地球上,被称之为奥克洛现象。

1972年6月,从而使奥克洛铀矿区U235的浓度值严重低于正常值。这是人们发现的一例天然(并非人造)核反应堆,从而引发了奥克洛铀矿中的铀进行了天然的自持链式核裂变反应,有水渗入到奥克洛铀矿区,由于地质的变迁,在20亿年前,又发现了浓度低于0.3%的贫化铀(U235浓度小于其天然浓度0.72%的铀)。通过认真的科学研究后发现,然后做同位素分析,科学家们到分布为带状的奥克洛铀矿区的各点取样,比U235的正常浓度0.72%低得多。为了研究这一特殊现象,U235的平均浓度竟然只有0.62%,经过同位素分析后发现,但是,准备用于核工业。这些。这些铀矿石产于奥克洛地区,法国从非洲加蓬共和国进口一些铀矿石,真相是这样的:1972年,这些都是有缺陷的推论,而是它那神秘莫测的原子反应堆。

通常人们以为,并不是由于它的风光,奥克洛的闻名于世,有个风景非常秀丽的地方——奥克洛。但是, 关于“奥克洛核反应堆”有不少关于史前文明的说法,核燃料。天然核反应堆是指在铀矿层中发现的铀的同位素能够在过去自然发生自持核连锁反应的一种现象。这种现象由法国物理学家佩兰于1972年在非洲加蓬的奥克洛发现。1956年日裔美籍物理学家黑田和夫预言了在某种条件下存在天然核反应堆的可能性。发现的天然核反应堆的自然条件与预言非常相似。非洲中部的加蓬共和国,


其实奥克洛核反应堆骤变
发现
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