小学的时候，自己对于《未解之谜》、《外星人与UFO》这一类书籍和电视节目非常痴迷。但是随着年龄的增长，加上互联网打破了信息壁垒，当初深信不疑的故事现在完全是当乐子来看。当初书里有则故事让我印象极为深刻，那就是加蓬奥克洛反应堆的故事。

先贴一段原文：“1972年，法国人在非洲国家加蓬的奥克洛地区发现了一座奇怪的铀矿。根据经验，所有铀矿里铀235的比例都是一样的，约为0.7202%（丰度，学过高中化学的应该知道同位素这个概念。U的同位素包括233、234、235、238等，其中238占绝大多数，235含量较低），然而这里铀矿里的铀235只有0.6%（我看的那个版本是说0.7171，比标准值低了千分之四）。当科学家们仔细调查之后，发现这绝对不是一座简单的铀矿，铀235之所以这么少，是因为一部分已经“燃烧”过了，这是一座古老的核反应堆，年龄足有17亿年（也有18亿的版本）！一时间传言四起，有人猜测这是史前文明的电站遗迹，还有人脑洞大开，说这是坠毁的外星人核动力飞船。”

乍一看确实有意思啊！因为人类第一座反应堆是费米在1942年试验成功的，17亿年前的核燃料被用过，肯定是超古代文明或者外星人。事实果真如此吗？

上了大学，学习了专业课之后，自己对核反应堆的认识进一步加深了（虽说还是很浅薄，因为我不是核工程专业的，我是辐射防护方向的）。所以在结课之后的一次小论文中，我选取了这个“未解之谜”作为题目。

首先来简单介绍一下反应堆，核反应堆，又称为原子能反应堆或反应堆，是能维持可控自持链式核裂变反应，以实现核能利用的装置。当然，我个人觉得港台地区翻译成原子炉或者核子炉更合适一点。老师说之所以叫反应堆，是因为费米做的第一个反应堆是用一块一块石墨堆起来的……扯远了，类比一下汽油机。汽油机是利用汽油组分的化学能的装置，反应堆是利用原子核内能量的装置（一个烧汽油，一个“烧”核材料而已）

要利用核能，就必须要打破原子核，把能量释放出来。通俗来说，把一根绷得很紧的弦剪断，就会释放很大的能量。但是就像烧炉子，你不能点了之后没多久就自己熄灭了。需要反应持续进行下去，这就牵扯到另一个概念——链式反应。关于链式反应，百度百科已经很多了，在此不过多赘述。总之要链式反应，有几个条件。具体到工程实现上，就是需要有初始的点火中子源，然后是需要核材料达到临界质量或者临界体积，还要有热中子，具体到工程上就是需要慢化剂，比如水、重水和石墨等轻质材料。为什么要慢化剂呢？中子速度太快就没法被原子核吸收，然后裂变了。就像拿飞镖往靶子上扔，速度太快就穿透了。

还有一件事情，因为铀能自发衰变放出中子，所以理论上来说只要铀的体积足够大，自己就能反应。因为中子在那么大的金属里面运动，总能撞到核上。

知识背景介绍到这里，我们把目光转向奥克洛的天然反应堆，看看大自然的鬼斧神工是如何造就这一奇观的。这张图在网上很常见，蓝色的水池里浸泡着金属棒。很多人都认为金属棒是铀，其实并不是。这是空心的锆合金管，里面才是铀材料（丰度大概3%的铀-235和陶瓷粉末制成小块，然后一块一块装进管子里再封好）图里黑色的细棍儿是控制棒，一般由镉制成。因为控制棒能吸收中子，所以调节控制棒在堆内的深度，就可以调节反应性。有点像汽车油门，不过把棒提起来是增加反应性，放下去才是减小，这一点与汽车油门是相反的。

虽然大自然不会形成锆合金管与控制棒，但是这不意味没法发生反应。经过研究可知，奥克洛天然反应堆位处斜坡，矿石中的U被氧化形成氧化物，然后在水流的作用下冲走沉积在底部。然后亿万年的沧海桑田，水中的蓝藻产生氧气进一步氧化氧化物，形成可溶的氧化物。时间一长，当水中的U-235的丰度达到一定量时，加之水的慢化效果，就会自发进行链式反应。等反应到一定程度，U-235的丰度降低/水蒸干了之后，反应就趋于停滞。再经过漫长的岁月，又形成较高浓度的含U溶液之后，反应会再次进行。如此循环往复，造成此地的U矿的丰度偏低。并不是史前文明或者外星人的杰作。

不过有一说一，就算不学专业课，也能知道不可能是外星人。因为能星际航行的文明，不至于沦落到用核裂变来获取能源。更何况他们一定会从矿物当中提取出U（把矿石中其他元素排除，只留下U，而且还得到的U只有0.7%左右是能发电的235，还需要继续提取。核电厂用的大多是3%丰度的材料。关于进一步分离235，这部分涉及到多种方法，在此不过多介绍），而不是直接拿矿石来用。毕竟矿里面有多少U呢？当然，有没有用0.7202%丰度的U的电厂呢？还真有，加拿大的CANDU（坎杜）堆就是如此，我国的秦山三期也引进了此项技术。反应堆的慢化剂用的是重水，因此成本极高（一毫升十几块钱呢！），但是优点就是可以突破3%的限制，可以直接拿0.7%的燃料来发电。

其实在1956年，美籍日裔物理学家黑田和夫就曾预言过天然反应堆。不过迄今为止，1972年发现的加蓬奥克洛天然核反应堆依然是目前全球唯一一个天然反应堆。虽然其他国家也曾寻找本国国内的天然反应堆，但是都以失败告终。不过探测行动促进了对U矿的寻找，也算是有所收获了。