
鉴于建造核反应堆所需的所有复杂的工程和物理学,这是一个显而易见的是自发地自发地转向20亿年前。
这种天然反应堆的证据是在1972年在西非国家加蓬国家的奥克洛矿山发现的。新的研究证实,水以与间歇泉类似的环状模式调节核反应。
亚历克斯·梅西克(Alex Meshik)和他在圣路易斯华盛顿大学(Washington St. Louis)的同事们确定,Oklo反应堆组成了几个单独的地点,跑了30分钟,然后关闭了2.5个小时,然后重新开始。
梅西克告诉生活学。
当水全部沸腾时,反应停止了,直到新的水渗入后。这种间歇泉的活性也阻止了失控的反应。
梅西克说:“令人惊讶的是,它没有爆炸。” “相反,它以短脉冲释放了能量。”
比...更多的力量
据估计,OKLO反应堆运行了150,000年。平均功率输出为100千瓦,比现代核电站低约10,000倍。在整个运行时间内,反应堆将能量等同于100兆顿炸弹。
OKLO的核燃料是铀 - 特别是U-235,它比最常见的版本或铀的“同位素”轻,U-238。目前,U-235仅占地球上自然发现的铀的0.7%。要运行人造的核反应堆,必须“富集”铀,以使U-235占3%。
U-235和U-238均放射性不稳定,这意味着他们的核最终会衰减更稳定的核构型。有许多不同的衰减过程 - 其中一个是裂变,当核分开成两个较小的核时。相反的反应融合是当两个较小的核汇聚在一起时。
由于U-235的衰减速度比U-238快,因此过去的U-235浓度更高。 200亿年前,U-235和U-238之间的比率高于三%的阈值,这是天然反应堆的正确条件。
较高的U-235浓度允许链反应,其中一个U-235的裂变诱导了另一种U-235的裂变,这会诱导另一个U-235,依此类推。这种滚雪球的效果是由中子从一个裂变事件中飞出并撞向相邻核的中子 - 导致新的裂变事件,并有更多的中子飞出。
但是,这些中子通常移动得太快,无法发生链反应,因此需要减慢它们的速度。
浇水反应
水非常擅长放慢中子。尽管科学家长期以来一直怀疑水对Oklo反应堆很重要,但直到Meshik的团队研究铀沉积中的Xenon气体水平之前,该想法才得到证实。
他们意识到,只有定期关闭反应堆,这种氙气才能被困在沉积物中 - 因此,间歇泉类比。这些结果发表在最近的一期物理评论信。
尽管水和铀并不是Oklo独有的,但找不到其他天然反应堆。
梅西克说:“很奇怪,只有一次在自然界中发生一次。” “但是Oklo非常独特。”
他解释说,在裂变过程完成后,地质转移导致Oklo反应器下沉在地面以下几英里处 - 在该反应器中被保存在侵蚀中。几百万年前,另一次转变将铀沉积物带回了地面。
其他反应堆本来可以在2000年前打开的,只是为了在中间的eons中被冲走。