它必须得有这么一整套有严密设计和工艺保障的设备系统 ， 得是一个体系 ， 反应堆才能够正常工作的 。
我们接下来就一步一步的看一看 ， 这个让人惊掉下巴的奥克洛自然反应堆 ， 它是怎么运作的 。
先来讲讲核裂变的链式反应 ， 反应开始是靠中子去撞击铀235原子 ， 铀235原子被这么一撞 ， 它就发生了裂变反应 ， 释放出两个或者更多的中子 ， 同时释放出伽马射线也就是能量 ， 然后释放出去的这些中子 ， 再去撞别的铀235原子 ， 挨撞的铀原子再裂变 ， 再释放出更多的中子和能量 。 产生的能量越来越大 ， 这就叫链式反应 。
但是要想让这个反应成功 ， 就有两个关键因素了 ， 第一重要的就是铀235这个核燃料它的浓度得够高 。 其次就是这个中子的速度得合适 ， 主要是不能太快 ， 它对应到核反应堆的部件就是靠燃料棒和慢化剂这两样东西来实现的 。
我们就来看看这个奥克洛自然反应堆它是怎么解决这两个问题的 。 先从反应的第一个要素燃料棒开讲 ， 核电厂的原料 ， 它就是能够裂变的铀235 ， 现代核电厂用的这种燃料棒 ， 它里面装着浓缩铀 ， 铀235的浓度能够达到3.5%至5% ， 这都是人工浓缩出来的 。 这也是为什么美国制裁伊朗和朝鲜 ， 把眼光聚焦在浓缩铀工厂的原因 。
它是为核工业提供原料的部门了 ， 就相当于为制造坦克提供钢材的炼钢厂 。 你卡住了它 ， 就卡住了一国核工业的脖子 。 但是在奥克洛反应堆工作的时代 ， 哪来的这么高浓度的铀呢？难道说铀235原子在存在于矿石的状态下就这么撞来撞去 ， 开始裂变反应了吗？
这太暴击人们的头脑了 ， 以黑田一夫为代表的科学家提出的假设是 ， 在当时自然界的铀235浓度正好就是3.6%至4% 。 这个铀235的浓度是和时间有关系的 ， 就是地球处于不同阶段 ， 岩石当中所含有的铀235浓度它是不一样的 。
这就要说到放射性同位素的半衰期了 ， 就是一半的同位素 ， 发生自然衰变变成其他元素所需要的时间 。 比如铀二三五的半衰期大概是七点一亿年 ， 而现在铀矿石里的铀二三五含量是0.72% 。 那我们反推回去在17到20亿年前 ， 铀235的含量就是3.6%至4% ， 就是刚刚会发生自然反应的那个浓度 。
所以奥克洛反应堆的启动 ， 它是恰巧碰上了这么一个时间点 。 再来说说第二个要素 ， 慢化剂在核电厂里它起什么作用呢？前面提到核裂变反应会释放出中子 ， 但是中子它是一种运动速度特别快的粒子 ， 一释放出来 ， 如果不给它减速 ， 它一下就跑没影了 ， 也就不可能催生链式反应了 ， 中子都跑没影了 ， 它不去撞原子 ， 当然也就不会发生裂变反应了 。 所以核电厂里的一项重要工作就是得给中子人工减速 ， 发挥这个作用的东西就叫慢化剂 ， 因此它又叫做中子慢化剂 。
中子慢化剂有好几种 ， 通常使用的慢化剂就是水 ， 但还有重水和石墨 。 所以为了区分 ， 用水做慢化剂的核反应堆就叫轻水核反应堆 ， 重水它的分子质量比普通的水分子要高一些 。
这个奥克洛反应堆它就是巧妙的使用了地下水做慢化剂 ， 所以它是一个轻水反应堆 。 再有一个要素就是控制棒 ， 控制棒里的成分都是中子吸收剂 ， 也叫做中子毒素 。 它是用来给反应刹车的 ， 这个东西可以自由的插入或者抽出反应堆 ， 插进去的时候 ， 当然就是用来给反应堆减速的或者停止反应的 。 就像刹车一样 ， 无论车速多快 ， 只要一脚下去 ， 就能够逐渐让它停下来 。 这样人才能够控制反应堆 ， 否则没完没了的这么裂变反应下去 ， 很快反应堆就会因为过热而爆炸 。
所以我们讲核能它一定是可控的核反应 。 但是这也是恰恰让黑田一夫感到最困惑的地方 。 就是这个奥克洛自然反应堆它运转了几十万年 ， 是什么让它没有爆掉的呢？这个设计感就太强了 ， 有木有？
研究团队发现 ， 奥克洛反应堆在反应过程中温度会越来越高 ， 甚至能够达到接近400摄氏度 。 这时反应堆里的水它不断受到蒸发 ， 在岩层下面就不断的积蓄压力 。 当压力足够强的时候 ， 水就通过间歇泉的方式喷到地面上 ， 水一旦消失 ， 中子跑得太快 ， 找不到原子去撞 ， 链式反应就会立刻终止 。 而喷出去的水和蒸汽带走了大部分反应堆里积蓄的热量 ， 这样反应堆就会逐渐冷却下来 ， 等到地下水再灌进矿床 ， 核反应就又开始了 。
所以奥克洛的工作方式是间歇性的 ， 频率是每工作30分钟 ， 大约歇150分钟 ， 这段时间就足以让反应堆充分冷却 ， 然后再重启 。 这是它工作了几十万年都没有爆掉的原因 ， 真可以用巧夺天工四个字来形容 。 那人工反应堆里面的安全可抗压管道系统 ， 还有蒸汽生成设备 ， 这些在奥克洛反应堆是怎么解决的呢？
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