1°23′40″S 13°09′39″E / 1.39444°S 13.16083°E / -1.39444; 13.16083
奥 おく 克 かつ 洛 らく 铀矿的 てき 地 ち 质结构示意 い 图: 1. 核 かく 反 はん 应区域 くいき 2. 砂 すな 石 せき 3. 铀矿层 4. 花 はな 岗岩
天然 てんねん 核 かく 反 はん 应堆是 ぜ 指 ゆび 在 ざい 铀 矿层中 ちゅう 发现的 てき 铀的同位 どうい 素 もと 能 のう 够在过去自然 しぜん 发生自 じ 持 じ 核 かく 連鎖 れんさ 反應 はんのう 的 てき 一 いち 种现象 ぞう 。1956年 ねん 日 び 裔美籍 せき 物理 ぶつり 学 がく 家 か 黑田 くろだ 和夫 かずお 预言了 りょう 在 ざい 某 ぼう 种条件下 じょうけんか 存在 そんざい 天然 てんねん 核 かく 反 はん 应堆的 てき 可能 かのう 性 せい [ 1] 。这种现象由 よし 法 ほう 国 こく 物理 ぶつり 学 がく 家 か 弗 どる 朗 ろう 西 にし 斯·佩兰 于1972年 ねん 在 ざい 非 ひ 洲 しゅう 加 か 蓬 よもぎ 的 てき 奥 おく 克 かつ 洛 らく 发现。这些天然 てんねん 核 かく 反 はん 应堆的 てき 自然 しぜん 条件 じょうけん 与 あずか 先 せん 前 まえ 的 てき 预言非常 ひじょう 相似 そうじ 。
奥 おく 克 かつ 洛 らく 是 ぜ 目前 もくぜん 世界 せかい 上 じょう 唯 ただ 一已知的曾經自然发生自持的核連鎖反應的地方,共有 きょうゆう 16处。从大约20亿年以前 いぜん 开始反 はん 应,断 だん 断 だん 续续反 はん 应几十 じゅう 万 まん 年 ねん ,在 ざい 此期间平均 へいきん 输出功 こう 率 りつ 为100千 せん 瓦 かわら 。[ 2] [ 3]
1953年 ねん 美国 びくに 曾有人 じん 研究 けんきゅう 沥青铀矿 时做过一个粗略的预测,认为20亿年前 まえ ,当 とう 铀235的 てき 丰度是 ぜ 3%时,沉积的 てき 铀矿更 さら 接近 せっきん 于能运行的 てき 反 はん 应堆[ 4] 。1956年 ねん 黑田 くろだ 和夫 かずお 则进一 いち 步 ほ 预言,如果核 かく 反 はん 应所需的浓度、可能 かのう 发生的 てき 过去时间以及铀235与 あずか 铀238的 てき 比率 ひりつ 都 と 满足的 てき 话,自 じ 发的核 かく 反 はん 应可能 かのう 在 ざい 自然 しぜん 界 かい 发生[ 1] 。但 ただし 是 ぜ 他 た 并不认为地球 ちきゅう 上 じょう 能 のう 够找到 いた 同 どう 时满足 あし 这些特殊 とくしゅ 条件 じょうけん 的 てき 地方 ちほう [ 4] 。
1972年 ねん 6月 がつ 2日 にち ,在 ざい 法 ほう 国 こく 皮 かわ 埃 ほこり 尔拉特 とく 核 かく 燃料 ねんりょう 再 さい 处理厂工作 こうさく 的 てき 布 ぬの 兹盖博士 はかせ (Dr. Bouzigue)用 よう 常 つね 规的质谱 分析 ぶんせき 法 ほう 对六 ろく 氟化铀 样本的 てき 分析 ぶんせき 发现,来 き 自 じ 奥 おく 克 かつ 洛 らく 河 かわ 附近 ふきん 铀矿中 ちゅう 铀235 与 あずか 铀238 两种同位 どうい 素 もと 的 てき 比例 ひれい 失 しつ 常 つね ,正常 せいじょう 情 じょう 况下,铀235的 てき 自然 しぜん 丰度 是 ぜ 0.7202±0.0006%,而奥克 かつ 洛 らく 的 てき 铀235自然 しぜん 丰度是 ぜ 0.7171±0.0007%,少 しょう 了 りょう 约0.003%[ 4] 。为了防止 ぼうし 可 か 以用作 さく 核 かく 武器 ぶき 的 てき 铀235被 ひ 偷窃,法 ほう 国 こく 原子 げんし 能 のう 委 い 员会 进行了 りょう 调查,但 ただし 是 ぜ 所有 しょゆう 的 てき 环节都 と 没 ぼつ 有 ゆう 发现问题,而且自 じ 从1970年 ねん 开始开采奥 おく 克 かつ 洛 らく 铀矿以来 いらい ,所有 しょゆう 来 らい 自 じ 这里的 てき 铀矿样本都 と 显示铀235略 りゃく 少 しょう 了 りょう 一 いち 点 てん [ 4] 。
进一 いち 步 ほ 调查发现,奥 おく 克 かつ 洛 らく 铀矿的 てき 矿层中 ちゅう 含有 がんゆう 30多 た 种核連鎖 れんさ 反應 はんのう 的 てき 副 ふく 产物。副 ふく 产物之 の 一 いち 的 てき 钕 ,其同位 い 素 もと 钕142 不 ふ 是 ぜ 裂 きれ 变产生 せい 的 てき ,从而可 か 以确定 てい 奥 おく 克 かつ 洛 らく 铀矿中 ちゅう 自然 しぜん 钕在核 かく 反 はん 应开始 はじめ 之 の 前 まえ 的 てき 丰度,进而确定核 かく 反 はん 应的效果 こうか 和 わ 时间。最 さい 后 きさき 认为由 よし 于奥克 かつ 洛 らく 特殊 とくしゅ 的 てき 地 ち 质条件 じょうけん 导致了 りょう 从20亿年前 ぜん 开始的 てき 天然 てんねん 核 かく 反 はん 应[ 4] 。
为了作 さく 进一步的地质化学调查,奥 おく 克 かつ 洛 らく 铀矿的 てき 开采在 ざい 1972年 ねん 暂停了 りょう 一 いち 段 だん 时间。最 さい 后 きさき 在 ざい 奥 おく 克 かつ 洛 らく 发现了 りょう 14座 ざ 已 やめ 经停止 ていし 了 りょう 核 かく 反 はん 应的古 ふる 反 はん 应堆遗址,另外还在奥 おく 克 かつ 洛 らく 南 みなみ 边的班 はん 贡贝 发现了 りょう 一座 いちざ [ 4] 。
在 ざい 非 ひ 洲 しま 和美 かずみ 国 こく 科 か 罗拉多 た 的 てき 其他遗址也发现了铀235不足 ふそく 的 てき 现象,但 ただし 是 ぜ 都 と 还没有 ゆう 确认它们是 ぜ 天然 てんねん 核 かく 反 はん 应引起 おこり 的 てき [ 4] 。
裂 きれ 變 へん 產物 さんぶつ 釹和釕的同位 どうい 素 もと 特徵 とくちょう [ 编辑 ]
釹和釕兩種 しゅ 元素 げんそ 同位 どうい 素 もと 丰度的 てき 異常 いじょう 可 か 以證明 しょうめい 自 じ 持 じ 性 せい 裂 きれ 變 へん 核 かく 反應 はんのう 曾在奧 おく 克 かつ 洛 らく 鈾礦發生 はっせい 。
天然 てんねん 釹和奧 おく 克 かつ 洛 らく 鈾礦釹的同位 どうい 素 もと 特徵 とくちょう 對比 たいひ
奧 おく 克 かつ 洛 らく 鈾礦釹的同位 どうい 素 もと 特徵 とくちょう 不同 ふどう 于地球 ちきゅう 其他地方 ちほう 的 てき 釹元素 げんそ 。比 ひ 如,正常 せいじょう 的 てき 釹元素 げんそ 含有 がんゆう 27.2%的 てき 142 Nd和 わ 12.2%的 てき 143 Nd 。但 ただし 在 ざい 奧 おく 克 かつ 洛 らく 樣 さま 品 ひん 中 ちゅう ,142 Nd的 てき 含量低 てい 於6%,143 Nd的 てき 含量卻很高 だか 。奧 おく 克 かつ 洛 らく 鈾礦釹的142 Nd 丰度低 てい 於天然 てんねん 釹,是 ぜ 因 いん 為 ため 142 Nd的 てき 前 ぜん 体 からだ 142 Ce是 これ 個 こ 長壽 ちょうじゅ 核 かく 素 もと ,在 ざい 奧 おく 克 かつ 洛 らく 天然 てんねん 反應 はんのう 堆 うずたか 停 とま 堆 うずたか 后 きさき 尚 ひさし 未 み 完全 かんぜん 轉 てん 變成 へんせい 142 Nd 。
天然 てんねん 釕和奧 おく 克 かつ 洛 らく 鈾礦釕的同位 どうい 素 もと 特徵 とくちょう 對比 たいひ
奧 おく 克 かつ 洛 らく 鈾礦釕的同位 どうい 素 もと 特徵 とくちょう 不同 ふどう 于地球 ちきゅう 其他地方 ちほう 的 てき 釕元素 げんそ :其99 Ru的 てき 丰度(27-30%)遠 とお 遠 とお 超 ちょう 出 で 天然 てんねん 釕中99 Ru的 てき 丰度(12.7%)。這是因 いん 爲 ため 100 Ru的 てき 前 ぜん 体 からだ 100 Mo是 これ 個 こ 長壽 ちょうじゅ 核 かく 素 もと ,在 ざい 奧 おく 克 かつ 洛 らく 天然 てんねん 反應 はんのう 堆 うずたか 停 とま 堆 うずたか 后 きさき 沒 ぼつ 有 ゆう 時間 じかん 完全 かんぜん 轉 てん 變成 へんせい 100 Ru ,導 しるべ 致100 Ru 丰度偏 へん 低 ひく 。
天然 てんねん 核 かく 反 はん 应堆的 てき 机 つくえ 理 り [ 编辑 ]
在 ざい 大 だい 约20亿年前 まえ ,地球 ちきゅう 上 じょう 的 てき 铀235相 そう 对丰度 ど 在 ざい 3%左右 さゆう ,在 ざい 特殊 とくしゅ 的 てき 条件下 じょうけんか ,正 せい 好 こう 能 のう 够启动核連鎖 れんさ 反應 はんのう 。奥 おく 克 かつ 洛 らく 铀矿源 げん 于地球 ちきゅう 形成 けいせい 时沉积在地 ち 壳中 なか 的 てき 铀。经过不断 ふだん 的 てき 剧烈地 ち 质活动,富 とみ 铀矿层在花 はな 岗岩 顶部的 てき 砂 すな 石 せき 层内偶然 ぐうぜん 沉积。又 また 经过数 すう 百 ひゃく 万 まん 年 ねん ,铀矿层顶部 ぶ 近 きん 1千米厚的砂石层被冲刷掉。花 はな 岗岩呈 てい 45°倾斜,这使得 とく 斜 はす 坡底部 ていぶ 雨水 あまみず 和 わ 铀氧化物 ばけもの 堆 うずたか 积。20亿年前 ぜん 恰好 かっこう 蓝绿藻 も 开始生 せい 长,它们通 どおり 过光 ひかり 合作 がっさく 用 よう 增加 ぞうか 了 りょう 水中 すいちゅう 的 てき 氧 含量,并使一些铀变成了可溶的氧化物 ぶつ 。[ 4]
当 とう 可 か 溶解 ようかい 铀的浓度达到10%后 きさき ,核 かく 反 はん 应便能 のう 够启动,这个临界状 じょう 态开始 はじめ 于18.4±0.7亿年。为了不 ふ 让能够保持 ほじ 反 はん 应的中子 なかご 逃逸,矿层至 いたり 少 しょう 需要 じゅよう 0.5米 べい 厚 あつ 。同時 どうじ ,铀235自發 じはつ 裂 きれ 變 へん 時 じ 產 さん 生 せい 快 かい 中子 なかご ,而铀235要 よう 進行 しんこう 鏈式反應 はんのう ,需要 じゅよう 吸收 きゅうしゅう 熱 ねつ 中子 なかご 。要 よう 將 しょう 快 かい 中子 なかご 的 てき 速度 そくど 降 くだ 低下 ていか 來 らい ,就需要 よう 中子 なかご 減速 げんそく 劑 ざい 。液 えき 態 たい 水 すい 正 せい 好 こう 充當 じゅうとう 了 りょう 這個角 かく 色 しょく 。當 とう 自 じ 持 じ 性 せい 鏈式反應 はんのう 開始 かいし 時 じ ,反應 はんのう 堆 うずたか 溫度 おんど 升 ます 高 だか (大 だい 多数 たすう 研究 けんきゅう 者 しゃ 认为反 はん 应堆的 てき 温度 おんど 应当在 ざい 200-400℃之 の 间),水 みず 被 ひ 汽化,熱中 ねっちゅう 子 こ 的 てき 數量 すうりょう 下降 かこう 使 し 核 かく 反應 はんのう 速度 そくど 下降 かこう 。於是反應 はんのう 堆 うずたか 溫度 おんど 降 くだ 低 てい ,水 みず 蒸 ふけ 气又凝 しこり 结为液 えき 態 たい 水 すい ,熱中 ねっちゅう 子 こ 的 てき 數量 すうりょう 上 じょう 升 ます ,再 さい 次 つぎ 引發自 じ 持 じ 性 せい 鏈式反應 はんのう 。就这样,水 みず 作 さく 为核反 はん 应的缓冲剂,以稳定 じょう 的 てき 自我 じが 调节方式 ほうしき ,使 つかい 核 かく 連鎖 れんさ 反應 はんのう 断 だん 断 だん 续续的 てき 间歇进行了 りょう 近 きん 100万 まん 年 ねん 。核 かく 反應 はんのう 最 さい 终停止 ていし 之 の 前 まえ ,連鎖 れんさ 反應 はんのう 的 てき 持 もち 续时间变化 か 不定 ふてい ,从几年 ねん 到 いた 几千 せん 年 ねん ,反 はん 应堆的 てき 运作寿命 じゅみょう 跨 またが 度 たび 是 ぜ 22.9±7万 まん 年 ねん 。在 ざい 奥 おく 克 かつ 洛 らく 矿层范围内的 ないてき 6个地址 し 共有 きょうゆう 约1吨铀235被 ひ 裂 きれ 变掉。[ 4]
奥 おく 克 かつ 洛 らく 天然 てんねん 核 かく 反 はん 应堆已 やめ 被 ひ 用 もちい 来 らい 检验过去20亿年來 ねんらい 精 せい 细结构常数 すう α あるふぁ 是 ぜ 否 ひ 发生改 あらため 变的可能 かのう 性 せい 。因 よし 为α あるふぁ 能 のう 够影响到各 かく 种核反 はん 应的速度 そくど 。例 れい 如钐149 俘获一 いち 个中子 なかご 生成 せいせい 钐150 和 わ 一 いち 个光子 こうし 的 てき 反 はん 应,α あるふぁ 对中子 なかご 的 てき 俘获率 りつ 会 かい 产生影 かげ 响。从奥克 かつ 洛 らく 铀矿样本中 ちゅう 取得 しゅとく 两种钐 同位 どうい 素的 すてき 比 ひ 值就可 か 以计算 さん 20亿年前 まえ 的 てき α あるふぁ 值。[ 4] 大 だい 部分 ぶぶん 对此的 てき 研究 けんきゅう 认为现在的 てき α あるふぁ 值与20亿年以前 いぜん 相 しょう 比 ひ 没 ぼつ 有 ゆう 变化[ 5] [ 6] ,或 ある 者 もの 说只允 まこと 许没有 ゆう 变化[ 4] 。
但 ただし 是 ぜ 另一方面 ほうめん ,数 すう 据 すえ 样本的 てき 质量和 わ 反 はん 应堆温度 おんど 的 てき 不 ふ 确定性 せい 使 し 得 とく 还不能 ふのう 完全 かんぜん 排除 はいじょ α あるふぁ 值发生 せい 变化的 てき 可能 かのう 性 せい [ 4] 。此外,考 こう 虑到范围广泛的 てき 各 かく 种理论中,假 かり 设电磁力 りょく 和 わ 强 つよ 作用 さよう 力 りょく 的 てき 常数 じょうすう 按照某 ぼう 种方式 しき 变化(例 れい 如带有 ゆう 额外维度空 そら 间的卡卢察-克 かつ 莱因理 り 论 ,它预言 ごと α あるふぁ 和 わ 强 きょう 作用 さよう 力 りょく 与 あずか 随 ずい 时间变化的 てき 额外维度空 そら 间的平均 へいきん 直径 ちょっけい 的 てき -2次 じ 方 かた 成 なり 比例 ひれい ),α あるふぁ 值发生 せい 变化的 てき 可能 かのう 性 せい 也不能 ふのう 排除 はいじょ 。[ 4]
科 か 幻 まぼろし 中 ちゅう 的 てき 天然 てんねん 核 かく 反 はん 应堆[ 编辑 ]
在 ざい 地球 ちきゅう 上 じょう 发现的 てき 天然 てんねん 核 かく 反 はん 应堆使 し 人 じん 幻想 げんそう 其他星 ほし 球 だま 说不定 ふてい 也可能 かのう 存在 そんざい 同 どう 样的现象。天文学 てんもんがく 家 か 弗 どる 莱德·霍伊尔在 ざい 其科 か 幻 まぼろし 小 しょう 说 《哈雷彗星 すいせい 》(Comet Halley )中 ちゅう ,讲述彗星 すいせい 上 うえ 的 てき 生命 せいめい 如何 いか 依 よ 靠 もたれ 彗核 内的 ないてき 天然 てんねん 核 かく 反 はん 应发展 てん 的 てき 故事 こじ [ 7] [ 4] 。
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