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    20亿年的天然核反应堆给我们的启示

    发布时间:2018-9-11 8:46:48    点击:
    [ 导读 ]:20亿年前在非洲地下出现的天然核反应堆听起来像是一场骗局,但它确实发生了。它们是已知的唯一存在过的天然核反应堆。
    20亿年前在非洲地下出现的天然核反应堆听起来像是一场骗局,但它确实发生了。它们是已知的唯一存在过的天然核反应堆。通过研究产生的元素的行为,科学家们正在吸取现代反应堆废物储存的经验教训。
     
    QQ截图20180909225203

    加蓬奥克洛反应堆的残骸是在1972年首次被发现的,从那时起,在附近发现了17个反应堆遗址。科学家们将该地点视为潜在的铀矿地,他们意识到这种金属的同位素比率与地球上任何其他地方都不一样,这表明铀-235发生了裂变。该矿床还含有诱发放射性衰变的产物,如钕-143和钌-99。
     
    美国国家科学院院刊上的一项研究描述了对这些产品的检查。尽管在裂变过程中开始的放射性衰变链得到了很好的研究,但我们对产生的同位素释放到环境中时的行为知之甚少。由于有如此多的地点和不同的条件,奥克洛反应堆为研究者提供了一个丰富的自然实验室。
     
    QQ截图20180909225329

    格罗普曼发现大多数铯(超过反应堆产率的10%)迁移到周围的环境中。在反应堆停止运行大约五年后,铯和钡一起被钌捕获,从那时起,金属就一直在一起了。由于铯是切尔诺贝利和福岛核灾难之后最重要的放射性来源,这一观测可用于防止未来铯污染。
     
    天然核反应堆今天不可能出现。链式反应通常需要铀燃料中至少3%为铀235。撇开欧克洛不谈,铀矿床中铀235和铀238的含量分别为0.7%和99.3%.。核电站用离心机浓缩铀-235,这是一个没有自然对应物的过程。
     
    然而,当地球形成时,它的铀235几乎和铀238一样多。铀235的半衰期为7亿年,大部分铀235都经历了放射性衰变,而原铀238(半衰期为45亿年)的一半幸存了下来。
     
    然而,即使在铀-235更丰富的时候,反应堆也需要有丰富的铀矿床,水流过反应堆,以减缓中子的速度,使铀235更容易被铀235原子核捕获。即使在这种情况下,连续运行也是不可能的,奥克罗的反应堆运行了大约30分钟,然后煮沸了水,关闭了2-3个小时。
     
    QQ截图20180909225344


    如此之多的铀235在奥克罗发生了核裂变,今天这个比率明显低于其他铀矿床。铀235的损耗程度取决于反应堆运行的时间,周期从2.4万年-100万年不等。被称为奥克洛反应堆区13的区域,那里几乎一半的铀235已被烧毁,这是迄今发现的最高比例,表明反应特别强烈。

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