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20億年前在非洲地下出現的天然核反應堆聽起來像是一場騙局，但它確實發生了。它們是已知的唯一存在過的天然核反應堆。通過研究產生的元素的行為，科學家們正在吸取現代反應堆廢物儲存的經驗教訓。

加蓬奧克洛反應堆的殘骸是在1972年首次被發現的，從那時起，在附近發現了17個反應堆遺址?？茖W家們將該地點視為潛在的鈾礦地，他們意識到這種金屬的同位素比率與地球上任何其他地方都不一樣，這表明鈾-235發生了裂變。該礦床還含有誘發放射性衰變的產物，如釹-143和釕-99。

美國國家科學院院刊上的一項研究描述了對這些產品的檢查。盡管在裂變過程中開始的放射性衰變鏈得到了很好的研究，但我們對產生的同位素釋放到環境中時的行為知之甚少。由于有如此多的地點和不同的條件，奧克洛反應堆為研究者提供了一個豐富的自然實驗室。

格羅普曼發現大多數銫(超過反應堆產率的10%)遷移到周圍的環境中。在反應堆停止運行大約五年后，銫和鋇一起被釕捕獲，從那時起，金屬就一直在一起了。由于銫是切爾諾貝利和福島核災難之后最重要的放射性來源，這一觀測可用于防止未來銫污染。

天然核反應堆今天不可能出現。鏈式反應通常需要鈾燃料中至少3%為鈾235。撇開歐克洛不談，鈾礦床中鈾235和鈾238的含量分別為0.7%和99.3%.。核電站用離心機濃縮鈾-235，這是一個沒有自然對應物的過程。

然而，當地球形成時，它的鈾235幾乎和鈾238一樣多。鈾235的半衰期為7億年，大部分鈾235都經歷了放射性衰變，而原鈾238(半衰期為45億年)的一半幸存了下來。

然而，即使在鈾-235更豐富的時候，反應堆也需要有豐富的鈾礦床，水流過反應堆，以減緩中子的速度，使鈾235更容易被鈾235原子核捕獲。即使在這種情況下，連續運行也是不可能的，奧克羅的反應堆運行了大約30分鐘，然后煮沸了水，關閉了2-3個小時。

如此之多的鈾235在奧克羅發生了核裂變，今天這個比率明顯低于其他鈾礦床。鈾235的損耗程度取決于反應堆運行的時間，周期從2.4萬年-100萬年不等。被稱為奧克洛反應堆區13的區域，那里幾乎一半的鈾235已被燒毀，這是迄今發現的最高比例，表明反應特別強烈。

文章來源：趣味說

IEEE Spectrum

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