天然核反應堆

天然自然核反應堆原圖鏈接來自 新浪網 的圖片

天然核反應堆是指在鈾礦層中發現的鈾的同位素能夠在過去自然發生自持核連鎖反應的一種現象。1956年日裔美籍物理學家黑田和夫（英語：Paul Kuroda）預言了在某種條件下存在天然核反應堆的可能性。這種現象由法國物理學家弗朗西斯·佩蘭（英語：Francis Perrin）於1972年在非洲加蓬的奧克洛發現。發現的天然核反應堆的自然條件與預言非常相似。

奧克洛是目前世界上唯一已知的曾經自然發生自持的核連鎖反應的地方，共有16處。從大約20億年以前開始反應，斷斷續續反應幾十萬年，在此期間平均輸出功率為100千瓦。

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歷史

1953年美國曾有人研究瀝青鈾礦時做過一個粗略的預測，認為20億年前，當鈾235的豐度是3%時，沉積的鈾礦更接近於能運行的反應堆。1956年黑田和夫則進一步預言，如果核反應所需的濃度、可能發生的過去時間以及鈾235與鈾238的比率都滿足的話，自發的核反應可能在自然界發生。但是他並不認為地球上能夠找到同時滿足這些特殊條件的地方。

1972年6月2日，在法國皮埃爾拉特核燃料再處理廠工作的布茲蓋博士（Dr. Bouzigue）用常規的質譜分析法對六氟化鈾樣本的分析發現，來自奧克洛河附近鈾礦中鈾235與鈾238兩種同位素的比例失常，正常情況下，鈾235的自然豐度是0.7202±0.0006%，而奧洛克的鈾235自然豐度是0.7171±0.0007%，少了約0.003%。為了防止可以用作核武器的鈾235被偷竊，法國原子能委員會進行了調查，但是所有的環節都沒有發現問題，而且自從1970年開始開採奧克洛鈾礦以來，所有來自這裡的鈾礦樣本都顯示鈾235略少了一點。

進一步調查發現，奧克洛鈾礦的礦層中含有30多種核連鎖反應的副產物。副產物之一的釹，其同位素釹142不是裂變產生的，從而可以確定奧克洛鈾礦中自然釹在核反應開始之前的豐度，進而確定核反應的效果和時間。最後認為由於奧克洛特殊的地質條件導致了從20億年前開始的天然核反應。

為了做進一步的地質化學調查，奧克洛鈾礦的開採在1972年暫停了一段時間。最後在奧克洛發現了14座已經停止了核反應的古反應堆遺址，另外還在奧克洛南邊的班貢貝發現了一座。

在非洲和美國科羅拉多的其他遺址也發現了鈾235不足的現象，但是都還沒有確認它們是天然核反應引起的。

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