來源： 新華網

2007年3月14日

新華社貴陽３月１３日電（記者周之江２０億年前，十幾座天然核反 應爐神秘啟動，斷續運行，釋放能量。 ２０億年前，什么原因啟動了那些位於非洲加蓬共和國奧克洛鈾礦區 內的天然核反應爐？外星人所為？史前文明的傑作？ 日前，中國科學院院士、中國探月工程首席科學家歐陽自遠接受新華 社記者採訪，從地球演化歷史的角度講述其真相。 大量鈾－２３５不翼而飛 １９７２年５月，法國某核燃料處理廠工人發現，部分採自奧克洛鈾 礦區的天然鈾礦石有損耗，大約２００千克鈾－２３５不翼而飛，這 一數量足夠製造數枚原子彈。 難道礦區出售的是已經使用過的鈾礦石？該核燃料處理廠派人專程前 往奧克洛鈾礦區，考察結果令人驚奇：奧克洛鈾礦床的形成年齡為２ ０億年，分佈在６個區域，鈾礦石量大約為５００噸，鈾礦石中鈾的 同位素組成均發現異常。 一般來說，鈾礦石含有三種鈾同位素，其中，鈾－２３８含量最豐， 鈾－２３４含量最少，可用於維持核鏈式反應的鈾－２３５居中。奇 怪的是，在地球甚至在月球、火星的隕石中，鈾－２３５的原子數量 在鈾元素總量中佔據的比例均為０.７２％。奧克洛鈾礦中的鈾－２３ ５的豐度遠遠達不到正常值０.７２％，而為０.７１％－０.３％，表 明鈾－２３５曾經有過特殊消耗。 差異雖微小，卻引起了世界各國科學家的極大興趣。研究人員在奧克 洛鈾礦區的進一步調查證實，此處多個區域存在古老的核反應爐，據 測算其自持核裂變反應在距今２０億年以前。 消息傳出，遠在中國的歐陽自遠馬上聯想到自己於１９６３年完成的 科學專著《核轉變能與地球物質的演化》。 ４０多年前一項科學預測 ７１歲的歐陽院士被近期的一篇文章勾起回想，"２００６年底，一本 雜誌發表了揭秘非洲２０億年前天然核反應爐的文章，再度引發了眾 多科普雜誌和網站的熱烈討論。儘管事隔多年，事實仍然含混不清， 公眾難以理解，我覺得有必要對此事加以科學的解釋"。 １９６０年，在中國科學院就讀研究生的歐陽自遠跟隨地質學家、地 球化學家侯德封先生研究核子地質。 歐陽院士說："當時，我曾建議侯德封院士轉移方向，研究地球物質 中各類核過程產生的能量對地球４６億年演化過程的制約，他熱情支 援並鼓勵我說，地球演化的能源是解決地球演化的鑰匙和關鍵。" １９６３年，歐陽自遠完成了《核轉變能與地球物質的演化》書稿。 書中預言了地球在距今１８億年以前，有可能形成天然核反應爐，時 代越古老，形成天然核反應爐的可能性越大。 "事實上，１９７２年奧克洛天然核反應爐的發現，恰好證明瞭書稿 中的預言成立。"歐陽院士說。 略顯遺憾的是，《核轉變能與地球物質的演化》一書涉及到核物理學 、天文學、地質學、地球化學與地球物理學等諸多學科，需要各領域 專家審查。等到審查順利透過，因政治上的風波，拖延至１９７４年 才得以正式出版。 該書前言特意說明："近十年來，這方面的研究進展極其迅速，特別 是關於核轉變能是地球演化的主要能源；地球物質中普遍發育著自發 裂變、誘發裂變以及１８億年前自然界存在有鏈式反應的可能……對 本文提供了有益的資料與資料。" 地球演化的必然現象 何以２０億年前地球上能出現天然核反應爐，此後卻難以再次形成？ 又何以迄今為止，只有奧克洛天然核反應爐一處"神秘遺址"被發現？ 歐陽院士認為，形成天然核反應爐，有其必備的條件，"並非所有的鈾 礦都有此機遇"。用鈾作核燃料的熱中子堆，使用的核燃料是鈾－２３ ５，而核反應爐運行的基本要求是要實現鈾－２３５的中子誘發裂變 的鏈式反應。 扳著指頭，歐陽院士娓娓將形成天然核反應爐的三個條件一一道來： 先來看第一個條件，天然鈾礦層中的鈾－２３５豐度能否達到發生鏈 式反應的標準。鈾－２３５的半衰期為７億年，表明在經歷７億年之 後，其原子數只剩下一半。倒推回去，７億年前，鈾－２３５的原子 數是現在的２倍，１４億年前是現在的４倍，２１億年前是現在的８ 倍……這也就是說，現今鈾－２３５的原子數豐度為０.７２％，那么 ，１８億年前其豐度可以達到３％，相當於現今核反應爐的濃縮鈾核 燃料。"因此，時代越遠古，鈾－２３５的豐度越大，是極高濃縮的 核燃料"。 第二個條件，自然界和鈾礦層中是否具備維持鏈式反應的天然中子源 及幔化劑。地球表面的中子流中主要是重核衰變所產生的α粒子與輕 元素的反應產生的中子。在全部的天然中子流中，還有"大約３０％ 是由於鈾－２３８自發裂變而產生的中子"。而在較理想狀態下，也 即是鈾礦石中含有一定數量的重水，就可能產生鈾－２３５的裂變 鏈式反應，臨界年齡為１２億或１８億年。 最後一個條件，天然鈾礦層的厚度影響中子的逃逸和熱中子的利用係 數。研究表明，天然鈾礦層中鈾－２３５誘發裂變中子穿越的平均距 離為０.６７米，"天然中子經重水幔化後，只要鈾礦層足夠厚，完全 能被捕捉並因此誘發裂變鏈式反應並釋放能量"。 "１９７５年，國際原子能委員會公佈了奧克洛反應堆的主要科學證 據，證明上述條件全部具備。"歐陽院士說，"總之，奧克洛天然核反 應爐能夠長期斷續運行，主要原因是２０億年前奧克洛鈾礦層中鈾 元素的鈾－２３５豐度大於３％，達到了反應堆濃縮核燃料的要求； 鈾礦層足夠厚，裂隙中含地下水，是較理想的中子幔化劑，使天然 核反應爐得以啟動並能斷續運行。" 在歐陽院士看來，天然核反應爐的形成並運行，是地球演化歷史中必 然而又正常的自然現象，只能在距今約１８億年前才有可能出現，距 今１８－４６億年前，應該有更多的天然核反應爐形成。"只不過地 球遠古時代的記錄絕大多數被後期的地質作用所破壞、剝蝕或掩埋， 目前只發現了這一個而已。"（新華社專稿） （責任編輯： 李春惠 ）