20亿年前的核反应堆，真相到底是什么？

沈梦溪

好奇是人类的本能，过度的好奇则催生了人们的猎奇心理，这就是为什么我们总是容易被那些违背常规知识体系的事件所吸引，而正经八百的科普文，却鲜有人关注。

众所周知，万事万物都是从无到有，包括我们如今所拥有的科技和文明，都是从落后和蛮荒循序渐进发展而来。然而近些年网络上有这样一种说法：20亿年前地球上就有核反应堆，该反应堆在非洲被发现！这完全违背了我们的常识，但恰恰迎合了我们的猎奇心理，所以关于此事件的“報道”和视频通常能收获10万以上的点击量。

这个核反应堆真的存在吗？假如它确实存在，是不是意味着远在人类的祖先诞生之前，地球上就曾经存在过某种超级文明？或是有外星人前来地球建立过核设施？真相到底是什么？

加蓬共和国的“远古反应堆”

近年来，在很多自媒体、科普读物、科幻爱好者论坛上，流传着这样一个故事：非洲的加蓬共和国出产铀矿，开采出来的铀矿常年供给法国的核反应堆使用。而法国核反应堆的工作人员在使用这些铀矿之前，会对铀矿进行例行抽检。1972年，法国一家工厂就在抽检中发现了异常——人们在化验中发现这种铀矿石好像都是被提炼和使用过的，于是工厂就派出了科研人员前往加蓬共和国考察。

考察的结果让人们大吃一惊，科研人员发现，加蓬共和国的这个铀矿，竟是一个非常古老的大型核反应堆！据推测，这个核反应堆大约建于20亿年前，而且它的布局非常合理，技术堪比当今人类所建立的最先进核反应堆。进一步考察还发现，这个核反应堆在建成后至少顺利运转了50万年以上。

这个发现完全违背了我们的世界观和历史观。这个核反应堆的存在似乎说明，要么在当今人类文明出现之前，甚至在地球上的生命尚未出现之前，地球上就已存在过其他的文明；要么在史前外星人曾降临地球……

这里需要说明的是，经过严格的科学考证，以上说法已被证明是个彻头彻尾的谣言，但这个谣言非常高明，以至于到了以假乱真的程度。它的高明之处在哪呢？在谣言界，有些谣言完全是凭空捏造的，所以不堪一击；但是这个谣言却把真实发生的故事和伪造的结局完美地结合在了一起，达到了让一般人难辨真假的地步。

这个故事的前半部分是真实存在的事件。加蓬共和国确实产铀，法国也确实从加蓬进口铀矿，核电站在使用铀矿之前要提炼这些铀，为了更有效率地提炼铀矿，在提炼之前会对同一批次的矿石进行成分分析。法国在成分分析的过程中确实曾发现铀矿有问题，也确实派出了科研人员对铀矿进行调查。

问题在于故事的后半截，科研人员并未发现所谓的布局合理的核电站，这批铀矿石之所以异常，完全是大自然的鬼斧神工而已。

真相到底是什么？

现代核反应堆离不开放射性元素：铀。铀在自然界有三种同位素：铀234、铀235、铀238，这三种铀的同位素中，铀234的含量可以忽略不计。铀矿中主要成分为铀235和铀238，其中铀235的比例为0.72%，而铀238的比例则有99.28%，无论从世界上哪一个铀矿中采掘出来的矿样，铀235和铀238的比例都始终不变。

不过在开采出来的铀矿中，只有铀235能产生核裂变，核电站使用的是浓度为3%的铀235，就是所谓的低浓缩铀了；若浓度大于80%则称为高浓缩铀，大于90%则称为武器级高浓缩铀。核电站为了发电，必然要对铀矿石进行浓缩，才能制成3%的低浓缩铀。

1972年5月，法国物理学家弗朗西斯·佩兰在法国皮埃尔拉特核浓缩工厂中的铀矿分析室，发现一个奇怪的现象：在一些来自于加蓬奥克洛矿场的铀矿石里面，铀235的含量普遍偏低，有的为0.717%，有的仅为0.44%，最低不到0.29%！这个发现引起了世界核科技界的极大兴趣。

1975年6月，应加蓬政府要求，国际原子能机构对奥克洛矿场进行了现场勘测和研究，发现：距今约20亿年前，在奥克洛矿场曾有10多座“天然核反应堆”，这些“天然核反应堆”断断续续运行了约50万年，涉及到500-800吨天然铀，释放出来的能量相当于100亿度电，平均下来每天发电量不过54.8度。

每天平均发电量不到54.8度……这点电量，按照美国的人均使用量，仅够1.5个美国人用……要是这些“天然核反应堆”真是远古超文明或外星人建造的，他们折腾出这么庞大的设施，就为了每天54.8度电？

经过科学家对奥克洛矿场地质条件的细致研究，围绕这些“天然核反应堆”的谜团终于被揭开。

原来，奥克洛矿场在形成之前实际上是一片河岸。河边沉积了大量的细砂，这些细砂在随后的岁月中被埋入地下，并被压得越来越实，最终形成了砂岩。来自河流上游和砂岩上层的水向下淋滤，沿途不断溶解该地区普遍存在的铀元素，成为铀矿矿液。这些铀矿矿液遇到砂岩后，疏松多孔的砂岩就好像海绵一样，吸附了大量的铀元素，铀元素不断在砂岩中富集，最终把砂岩变成了铀矿。

为何会自行开启核反应

那为什么这些铀矿会像核反应堆一样运行呢？要知晓其中的秘密，我们先来了解一下现代人造核反应堆的运行原理。

核反应堆和核爆炸的原理都很相似，它们都源于铀元素的自然衰变。铀元素在自然状态下会发生衰变，并在衰变过程中释放出中子，这些中子会撞击其他的铀元素，引发链式反应。一旦铀元素浓度足够高，链式反应就将一直进行下去。

核武器中的铀元素浓度极高，所以链式反应发生的速度极快，最终结果是导致剧烈的爆炸。

核反应堆中的铀浓度较低，所以链式反应速度慢，可以进行控制。在链式反应过程中，会释放大量的热，用这个热量去烧水，让水变成蒸汽，再以蒸汽推动水轮机，就是核反应堆的工作原理。如何控制链式反应呢？核电站一般会用石墨、重水、轻水等材料制成反应堆减速剂，来控制链式反应的速度。

在加蓬共和国的“天然反应堆”中，地下水就扮演了减速剂的角色。

在奥克洛矿场，部分区域内砂岩中的铀元素不断富集，可一度富集到3.6%的浓度，这个浓度已远远高于现代核反应堆的核燃料棒浓度。在这个浓度下，这些富含铀的矿石自然就会发生核反应。正如前文所说，砂岩如同海绵，它们能够赋存大量的地下水——作为“核燃料棒”的高铀浓度砂岩有了，控制核反应速度的“减速剂”地下水也有了，核反应就这样在地下悄然启动。

在这座“天然核反应堆”运行期间，由于核燃料在不断消耗，每当铀浓度到达临界浓度以下，或当地下水因高温而蒸发后，链式反应自然就会逐渐中止。之后随着铀矿矿液让砂岩中的铀元素再度富集，以及地下水的再次涌现，核反应同样也会“重出江湖”。

这就是为什么奥克洛矿场的“天然核反应堆”能断断续续自己运行50万年。