1942年,當(dāng)費(fèi)米領(lǐng)導(dǎo)下的小組在芝加哥大學(xué)一個(gè)嚴(yán)格保密的實(shí)驗(yàn)室里啟動(dòng)他們的核反應(yīng)堆時(shí),無論誰都以為,這是開天辟地的第一個(gè)核反應(yīng)堆。但是有誰知道,實(shí)際上早在大約18億年前,核反應(yīng)堆就開始在地球上運(yùn)行了。
在非洲西海岸四季如夏的赤道附近,加蓬共和國的奧克洛鈾礦中,埋藏著六個(gè)反應(yīng)堆的遺跡--化石反應(yīng)堆。這些反應(yīng)堆在奧克洛礦的富鈾礦體中達(dá)到過臨界,消耗了部分燃料,然后停息了下來,在地下沉睡了18億年,終于在1972年被法國的科學(xué)工作者所揭露。
這個(gè)古老核反應(yīng)堆的第一個(gè)線索是由法國的鮑齊奎斯發(fā)現(xiàn)的。鮑齊奎斯是法國彼埃爾拉特氣體擴(kuò)散工廠的一個(gè)工作人員,他的工作是對(duì)天然鈾進(jìn)料進(jìn)行常規(guī)分析。天然鈾中,鈾-235含量的精確數(shù)值是0.7202%,這個(gè)數(shù)值是相當(dāng)恒定的,最大偏差也不超過千分之一。
但是,1972年5月的一天,當(dāng)鮑齊奎斯跟往常一樣對(duì)天然鈾進(jìn)料作常規(guī)分析時(shí),得到了一個(gè)奇怪的結(jié)果,一個(gè)天然鈾樣品中鈾-235的含量為0.7171%,這個(gè)數(shù)值比正常的數(shù)值偏低。這樣大的偏差在很多情況下是微不足道的,但是在這里卻具有重要的意義,因?yàn)樗堰h(yuǎn)遠(yuǎn)超出了統(tǒng)計(jì)誤差所允許的范圍。鮑齊奎斯沒有放過它,法國原子能委員會(huì)也沒有忽視它。
這一偏差是怎樣產(chǎn)生的呢?開始他們考慮,可能是由于氣體擴(kuò)散工廠的貧化鈾尾料的沾污所引起的。因?yàn)橹灰幸稽c(diǎn)點(diǎn)貧化鈾混進(jìn)了天然鈾樣品,就會(huì)使該樣品的鈾-235含量顯著偏低。于是,他們對(duì)其他一些絕對(duì)不會(huì)被貧化鈾沾污的樣品做了分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn),這些樣品中的鈾-235含量也都偏低,這就排除了貧化鈾被沾污的可能性。
為了查清產(chǎn)生這一偏差的原因,他們通過生產(chǎn)過程的工藝鏈,做了一系列的偵探工作,從法國的鈾處理工廠到加蓬共和國的鈾礦石加工工廠,一直追蹤到奧克洛露天鈾礦。最后終于查明,這個(gè)鈾-235含量偏低的天然鈾樣品,確是來自奧克洛鈾礦。當(dāng)他們對(duì)該礦的樣品進(jìn)行分析時(shí),十分驚訝地發(fā)現(xiàn),該礦富鈾礦體鈾樣品中的鈾-235,竟貧化50%之多。
那么,奧克洛礦的鈾為什么會(huì)發(fā)生貧化呢?短缺的鈾-235又到哪里去了呢?
經(jīng)過再三深入研究與探討,科學(xué)家們十分驚奇地發(fā)現(xiàn):這些鈾礦石早已被燃燒過,也就是說早已被人用過!
這一重大發(fā)現(xiàn)立即轟動(dòng)了科學(xué)界,為徹底查明事情真相,許多科學(xué)家紛紛來到加蓬?yuàn)W克洛鈾礦區(qū),進(jìn)行長時(shí)間的考察,終于發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不可思議的史前遺跡--一座古老的核反應(yīng)堆,這個(gè)核反應(yīng)堆是由6個(gè)區(qū)域的大約500噸鈾礦石組成,它的輸出功率很低,只有1000千瓦。經(jīng)過多年探索,科學(xué)界終于認(rèn)定,奧克洛鈾礦的鈾-235,是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中生成的礦渣是核反應(yīng)堆曾經(jīng)存在的證據(jù),這表明奧克洛鈾礦區(qū)的核反應(yīng)堆在20億年前已經(jīng)點(diǎn)火工作,運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間更長達(dá)50萬年之久。
這簡直是不可思議的。要知道,要發(fā)生核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng),先要有大量高濃度鈾-235,而天然鈾礦中只含有極少比例的鈾-235,即使鈾-235足夠多,要想使核反應(yīng)不成為核爆炸,還必須使用中子慢化劑,如重水等。即使上述兩個(gè)條件滿足了,也并不等于真能發(fā)生持續(xù)的核反應(yīng),還必須使鈾與慢化劑之間有某種比例的配置。
在人類建造的核電站中,通常都是核裂變反應(yīng)堆。在這種反應(yīng)堆中,必須用高純度濃縮鈾或钚為燃料,必須用石墨、重水等慢化劑來獲得慢中子。反應(yīng)堆中必須加裝控制棒,使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)受人控制,以緩慢釋放原子能。如此苛刻的條件,在奧克洛鈾礦的核反應(yīng)堆中是如何實(shí)現(xiàn)的呢?
有科學(xué)家認(rèn)為,奧克洛鈾礦純粹是大自然的手筆。他們假設(shè):在20億年前,奧克洛鈾礦中鈾-235含量比現(xiàn)在高很多,鈾-235產(chǎn)生的快中子經(jīng)過礦石中地下水慢化和控制后,變成了慢中子,使鏈?zhǔn)椒磻?yīng)能以緩慢方式發(fā)生。因?yàn)楫?dāng)核反應(yīng)堆的溫度太高時(shí),將有更多的水蒸發(fā)掉,于是鏈?zhǔn)椒磻?yīng)速度減慢、規(guī)模變小,使核反應(yīng)堆溫度降低甚至熄火。在這以后的漫長歲月中,地下水會(huì)重新匯聚,使慢中子增多,鏈?zhǔn)椒磻?yīng)加速,核反應(yīng)堆溫度升高,以實(shí)現(xiàn)重新點(diǎn)火啟動(dòng)。所以,20億年來,整個(gè)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)過程像間歇噴泉一樣重復(fù)發(fā)生。也就是說,奧克洛核反應(yīng)堆之所以沒像原子彈那樣爆炸,功勞全在于地下水的神奇控制,使之在持續(xù)幾千年的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中,一直緩慢釋放著原子能。
科學(xué)家們還為這種論點(diǎn)找到了證據(jù)--在奧克洛礦區(qū)中找到了高度集中的氙同位素,這是一種只在核反應(yīng)堆關(guān)閉并冷卻后才出現(xiàn)的元素。
但是,質(zhì)疑這種論點(diǎn)的也大有人在。有人認(rèn)為,地下水畢竟不是重水,用來做核反應(yīng)堆的慢化劑有點(diǎn)勉強(qiáng),還有,奧克洛礦區(qū)的結(jié)構(gòu)相當(dāng)合理,保存得也相當(dāng)完整,似乎并非自然形成,而是有目的地建造而成的。比如,目前的研究結(jié)果表明,這個(gè)核反應(yīng)堆有幾千米,如此巨大的一個(gè)核反應(yīng)堆,對(duì)周圍環(huán)境的熱干擾卻局限在反應(yīng)區(qū)周圍40米之內(nèi)。更讓人吃驚的是,核反應(yīng)所產(chǎn)生的廢物,并沒有擴(kuò)散,而是局限在礦區(qū)周圍。與這個(gè)20億年前的大型核反應(yīng)堆相比,今天人類所能建造的最大的核反應(yīng)堆,也顯得黯然失色。
科學(xué)家們十分驚奇:奧克洛礦的富鈾礦體就埋藏著六個(gè)天然反應(yīng)堆的遺跡。這些反應(yīng)堆達(dá)到過臨界,并消耗了部分燃料,然后停息下來,在地下沉睡了十八億年,原來短缺的鈾235是由于核裂變在原地被破壞的。在奧克洛鈾礦的富鈾礦體中,鈾235大大貧化的同時(shí)含有大量伴生的裂變產(chǎn)物元素。也就是說這些鈾礦石早已被燃燒過,早已被人用過,反應(yīng)期間釋放了大約相當(dāng)于1000億度電的能量。
法國政府宣布了這一發(fā)現(xiàn),震驚了全世界。難道加蓬早有了核處理裝置?
這似乎是不可能的。要造成核裂變鏈?zhǔn)椒磻?yīng),先要有大量高濃度鈾;其次由于天然鈾中只含有0.72%的鈾235,只有用重水作慢化劑才有可能達(dá)到臨界;自然界雖有濃度很高的鈾礦存在,但是自然界從未存在過足夠純的重水……即使上述兩個(gè)條件滿足了,也并不等于真能達(dá)到臨界了,還必須使鈾與慢化劑之間有某種適宜的幾何配置。
根據(jù)國際核不擴(kuò)散原則,許多科學(xué)家組成聯(lián)合考察隊(duì)來到奧克洛,研究發(fā)現(xiàn)奧克洛竟然真是存在著一個(gè)古老的原子反應(yīng)堆,只是不像現(xiàn)代科學(xué)實(shí)驗(yàn)室那么復(fù)雜。它的結(jié)構(gòu)相當(dāng)合理,保存得也相當(dāng)完整。據(jù)地質(zhì)學(xué)家考證,這座核反應(yīng)堆的出現(xiàn)時(shí)間只是在奧克洛鈾礦成礦稍后不久。有人認(rèn)為這是天然核裂變的結(jié)果有人說,可能是史前這里的鈾礦含有大量濃縮的鈾235時(shí),后來裂變自動(dòng)發(fā)生,并持續(xù)到許多年之后才停息。對(duì)此,美國原子能委員會(huì)前主席、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者西伯格認(rèn)為:只有在極精確條件下,裂變中的鈾235才能“燒掉”;這必須要有極純凈的水,而這種水在自然界任何地方都找不到。
六十年代初,我國地質(zhì)學(xué)家侯德封就指出:“根據(jù)反應(yīng)堆中鈾產(chǎn)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的理論計(jì)算,在巖石或礦石中有可能產(chǎn)生規(guī)模較大的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。”
地球上也存在各種各樣的天然核轉(zhuǎn)變過程:例如放射性衰變,自發(fā)裂變,中子誘發(fā)裂變以及其它許多類型的核反應(yīng)。這些核轉(zhuǎn)變過程,釋放出巨大的能量,是地球演化的主要內(nèi)部能源。
天然存在的自發(fā)裂變元素只有兩種,鈾是其中一種,另一種是釷;鈾235是惟一天然存在的能在中子作用下發(fā)生裂變的同位素。在十八億年前,反應(yīng)堆的建造要比現(xiàn)在容易得多了。只要用普通水作慢化劑,就有可能達(dá)到臨界了。
但科學(xué)家最后一致否定了這種這個(gè)古老的原子反應(yīng)堆是自然形成的可能性,法國科學(xué)家在整個(gè)礦區(qū)的不同地方都發(fā)現(xiàn)了核裂變的產(chǎn)物。自然界根本無法滿足鏈?zhǔn)椒磻?yīng)異??量痰募夹g(shù)條件。
也就是說,20億年前,在今天叫做奧克洛的地方,可能存在著高度發(fā)達(dá)的文明……
科學(xué)家把它稱為“奧克洛之謎”
就是把人類誕生的年齡推算到極限,也只有300萬年,更何況在50萬年前的人類,恐怕連火都不知為何物,更談不上明白什么是核燃料了。這么發(fā)達(dá)的文明,怎么會(huì)衰落以致消失呢?令人吃驚的是,這個(gè)核反應(yīng)堆有幾公里,如此巨大的一個(gè)核反應(yīng)堆,對(duì)周圍環(huán)境的熱干擾卻局限在反應(yīng)區(qū)周圍40米之內(nèi)。更讓人吃驚的是,核反應(yīng)堆所產(chǎn)生的廢物,并沒有擴(kuò)散,而是局限在礦區(qū)周圍。與這個(gè)大型核反應(yīng)堆相比,今天人類所能建造的最大的核反應(yīng) 堆,也顯得黯然失色。
這是一個(gè)令全世界科學(xué)家都無法揭曉的特大奇謎,科學(xué)家們把它稱為“奧克洛之謎”。
第二次世界大戰(zhàn)末期,人類才制造了第一顆原子彈。1950年,美國第一次用原子能發(fā)電。1954年,蘇聯(lián)才建造了世界上第一座核電站。有科學(xué)家提出了大膽推測———在現(xiàn)代人類出現(xiàn)之前,地球上曾出現(xiàn)過前一屆高級(jí)人類的史前超文明。地球生物考古學(xué)家認(rèn)為,地球誕生至今的45億年歷史中,地球生物經(jīng)歷過5次大滅絕,幾經(jīng)生死;最后一次大滅絕發(fā)生在6500萬年之前。有人據(jù)此推斷,20億年前地球上曾經(jīng)存在過高級(jí)文明生物,但后來遭到了毀滅,其罪魁禍?zhǔn)缀芸赡苁且粓龊舜髴?zhàn)。
有科學(xué)家推測,20億年前外星人曾坐“原子動(dòng)力宇宙飛船”來到地球,選擇了奧克洛建造了原子反應(yīng)堆……
原住在奧克洛附近的芳族、巴普努族等,流傳著這樣的神話傳說:在遙遠(yuǎn)的古代,整個(gè)世界漆黑一團(tuán),沒有人類,也沒有任何生物。一個(gè)神仙從天而降,來到奧克洛地區(qū),用礦石雕刻了一男一女,“石像能放出耀眼的光芒”。一天,兩個(gè)石像變成了活生生的人,并且結(jié)成夫妻,生兒育女,他們的子孫后代,便成了當(dāng)?shù)夭柯涞淖嫦?。那個(gè)能放出耀眼光芒的石像,可能就是受過原子輻射照射的某些介質(zhì)被加熱后所釋放出的光?
與是否存在星外文明一樣,是否存在地球的幾度文明也是迄今為止的考古手段和技術(shù)無法確證的,研究者之間展開曠日持久的論戰(zhàn)可想而知。目前地球上存在天然鏈?zhǔn)椒磻?yīng)嗎?
我們不禁聯(lián)想到一個(gè)更有趣味的問題,目前,地球上是否有可能存在天然鏈?zhǔn)椒磻?yīng)呢?一般條件下,用普通水作慢化劑是不可能使天然鈾達(dá)到臨界的。但是,若有性能更好的慢化劑如石墨存在、并與鈾適當(dāng)配置的話,那么天然鏈?zhǔn)椒磻?yīng)也并不是絕對(duì)不可能發(fā)生的,當(dāng)然發(fā)生的幾率一定是極其微小的。這只是對(duì)地殼表層而言的。
2002年,美國科學(xué)家提出,地心有個(gè)直徑8公里、由鈾和钚組成的天然反應(yīng)堆,這個(gè)巨大的反應(yīng)堆是地球所有生命生存能源的來源。這項(xiàng)理論完全體現(xiàn)了現(xiàn)有地心組成的理論,引發(fā)極大的爭議。射出的能量比從太陽得到的能量多。
這如果真能得到證實(shí),會(huì)在地球科學(xué)中爆發(fā)一場革 .命,諸如火山活動(dòng)、深部地震等一類懸而未決的古老問題,將因此而得到更為滿意的解釋。它為最終處置核廢料指路
到目前為止,科學(xué)家們已在非洲加蓬共和國境內(nèi)東南部的奧克洛和班格姆巴附近發(fā)現(xiàn)17座類似核反應(yīng)堆。在加拿大、澳大利亞和美國的一些鈾礦中都發(fā)現(xiàn)存在“化石”反應(yīng)堆的跡象。
對(duì)“化石”反應(yīng)堆的研究將有助于闡明沉積巖中鈾礦床的成因和變化,從而有助于鈾礦的查明。研究還可為反應(yīng)堆的運(yùn)行和控制機(jī)制、材料的長期輻照行為等一系列重要問題提供極有價(jià)值的資料。尤其是,對(duì)它的研究為放射性廢物的最終處置指出了一條可能的途徑。
隨著原子能事業(yè)的不斷發(fā)展,放射性廢物的處置也就成了一個(gè)越來越嚴(yán)重的問題。人們早就設(shè)想,把放射性廢物埋藏在廢棄的探礦井中,但是苦于不知道放射性廢物的長期遷移情況。要設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn),來測定放射性廢物在數(shù)百萬年內(nèi)的遷移情況,顯然不是人類能力所及的。
面對(duì)這個(gè)保存完整、結(jié)構(gòu)合理的核反應(yīng)堆,人們不禁要問:是誰留下了這個(gè)核反應(yīng)堆?是地球上的人類嗎?這絕對(duì)不可能。因?yàn)?0億年前地球上才剛剛萌發(fā)出最原始的生命,人類的出現(xiàn)不過是距今約200萬年~300萬年或150萬年前的事,而人類只是在幾十萬年之前才開始使用火。那么,是誰留下了這個(gè)古老的核反應(yīng)堆呢?
讓我們從古代傳說中尋找一點(diǎn)歷史的痕跡吧。
《摩訶婆羅多》是印度的一部史詩,成書于公元后幾百年,以前屬口頭流傳,據(jù)考證,書中記載的史實(shí)至少據(jù)今有5000年。這本書中記載了居住在恒河上游的科拉瓦人和潘達(dá)瓦人、弗里希尼人和安哈卡人的兩次戰(zhàn)爭。對(duì)于書中有關(guān)戰(zhàn)爭場面的描述,學(xué)者們曾經(jīng)以為是詩意的夸張,但當(dāng)對(duì)比了廣島和長崎兩顆原子彈爆炸后的情景,人們有理由認(rèn)為,這實(shí)際上是原子彈爆炸的目擊實(shí)錄。
第一次大戰(zhàn)是科拉瓦人與潘達(dá)瓦人之間的戰(zhàn)爭,書中是這樣描述的:英勇的阿特瓦坦坐在維瑪納(飛機(jī)?)里,發(fā)射了阿格尼亞武器(原子彈?),它噴火,但無煙,威力無窮。剎那間,潘達(dá)瓦人的上空黑了下來,接著是狂風(fēng)大作,烏云翻滾,沙石不斷從空中打來。太陽似乎在空中搖曳,這種武器所噴出的可怕的灼熱,使地動(dòng)山搖,動(dòng)物倒斃,河流沸騰,魚蝦全部燙死。阿格尼亞武器爆發(fā)時(shí)聲如雷鳴,敵兵被燒死,如同焚焦的樹干。
第二次戰(zhàn)爭的描述更是慘絕人寰:古爾卡乘著快速的維瑪納(航天器?),向敵方三個(gè)城市發(fā)射了一枚火箭(原子彈?),這火箭具有整個(gè)宇宙力,赤熱的煙火柱,其亮度猶如一萬個(gè)太陽滾滾升上太空,壯觀無比尸體被燒得無可辨認(rèn),毛發(fā)、指甲盡皆脫落,陶瓷器碎裂,盤旋的鳥兒在空中被燒死,食物被污染,再也不能食用。
為探究《摩訶婆羅多》記載的真實(shí)性,考古學(xué)家們在其記載的地點(diǎn)進(jìn)行了發(fā)掘。在恒河上游發(fā)現(xiàn)眾多已成焦土的廢墟。這些廢墟里,有許多巖石大塊大塊粘連在一起,表面呈凸凹不平的形狀。物理學(xué)家知道,只有原子彈爆炸,才有這樣的能量,其他如森林大火、火山噴發(fā)均達(dá)不到這個(gè)水平。在德肯原始森林里,至今有的廢墟依然保留著被晶化的城墻,光滑的像玻璃,不僅建筑物被晶化,連其內(nèi)的石制品也被晶化,而這正是原子彈爆炸中心的典型特征。另外,前蘇聯(lián)的物理學(xué)家戈?duì)柌ǚ蛟诤愫由嫌伟l(fā)現(xiàn)了一具遠(yuǎn)古的人體殘骸。據(jù)測算,它上面所存的放射物質(zhì)比同時(shí)期正常情況高出50倍以上。
人們還注意到,古代印度人曾使用過兩個(gè)度量單位:卡爾帕,相當(dāng)于42億3200萬年;卡希達(dá),約等于三億分之一秒。核物理學(xué)家知道:卡爾帕是放射性的同位素的半壽命,如鈾-238的一半壽命為45億1000萬年;卡希達(dá)是同位素介子的半壽命單位,如K介子的半壽命為一百萬分之一秒。于是,近似荒唐、卻很合理的解釋出現(xiàn)了:三四千年以前在恒河上游發(fā)生的兩次大戰(zhàn),就是核大戰(zhàn)!
但是,那個(gè)時(shí)代的人們怎么可能掌握核技術(shù),并用于戰(zhàn)爭呢?可能的解釋是:天外來客。
奧克洛礦區(qū)的土著人中流傳著這樣的神話傳說:在非常遙遠(yuǎn)的古代,整個(gè)世界一片漆黑,沒有人類,也沒有任何生物,大地一片荒涼。突然有一個(gè)神仙從天而降,來到奧克洛地區(qū),用礦石雕刻了兩個(gè)石像,這兩個(gè)石像能放出耀眼的光芒,使茫茫黑夜中出現(xiàn)白晝。后來,兩個(gè)石像變成活人,并且結(jié)成夫妻,他們的子孫后代,就成了當(dāng)?shù)夭柯涞淖嫦取?/p>
神話中透露了一點(diǎn)訊息,那個(gè)自天而降的神仙,很可能就是來自外星球的高等智慧生物。也許20億年前,有一艘來自太空的飛船,在奧克洛發(fā)現(xiàn)了鈾礦,并建立了核反應(yīng)堆,為自己的飛船補(bǔ)充燃料后飛離地球,卻在當(dāng)?shù)亓粝铝送庑侨嘶顒?dòng)的痕跡。不然,當(dāng)?shù)氐木用裨趺丛谶b遠(yuǎn)的過去就知道用鈾礦做成的石像能放射出耀眼的光芒呢?
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