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天然てんねんかくはん应堆

すわ1°23′40″S 13°09′39″E / 1.39444°S 13.16083°E / -1.39444; 13.16083
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1°23′40″S 13°09′39″E / 1.39444°S 13.16083°E / -1.39444; 13.16083

おくかつらく铀矿てき质结构示图:
1. かくはん区域くいき
2. すなせき
3. 铀矿层
4. はな岗岩

天然てんねんかくはん应堆ゆびざい矿层ちゅう发现てき铀的同位どういもとのう够在过去自然しぜん发生かく連鎖れんさ反應はんのうてきいち种现ぞう。1956ねん裔美せき物理ぶつりがく黑田くろだ和夫かずおえいPaul Kuroda预言りょうざいぼう条件下じょうけんか存在そんざい天然てんねんかくはん应堆てき可能かのうせい[1]。这种现象よしほうこく物理ぶつりがくどるろう西にし斯·佩兰えいFrancis Perrin (physicist)于1972ねんざいしゅうよもぎてきおくかつらく发现。这些天然てんねんかくはん应堆てき自然しぜん条件じょうけんあずかせんまえてき预言非常ひじょう相似そうじ

おくかつらく目前もくぜん世界せかいじょう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はん应,だんだん续续はん应几じゅうまんねんざい此期间平均へいきん输出こうりつ为100せんかわら[2][3]

历史

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1953ねん美国びくに曾有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20亿年まえとう铀235てき丰度3%时,沉积てき铀矿さら接近せっきん于能运行てきはん应堆[4]。1956ねん黑田くろだ和夫かずお则进いち预言,如果かくはん应所需的浓度、可能かのう发生てき过去时间以及铀235あずか铀238てき比率ひりつ满足てき话,发的かくはん可能かのうざい自然しぜんかい发生[1]ただし并不认为地球ちきゅうじょうのう够找いたどう时满あし这些特殊とくしゅ条件じょうけんてき地方ちほう[4]

1972ねん6がつ2にちざいほうこくかわほこり尔拉とくかく燃料ねんりょうさい处理厂工作こうさくてきぬの兹盖博士はかせ(Dr. Bouzigue)ようつね规的质谱分析ぶんせきほうろく氟化铀样本てき分析ぶんせき发现,おくかつらくかわ附近ふきん铀矿ちゅう铀235あずか铀238两种同位どういもとてき比例ひれいしつつね正常せいじょうじょう况下,铀235てき自然しぜん丰度0.7202±0.0006%,而奥かつらくてき铀235自然しぜん丰度0.7171±0.0007%,しょうりょう约0.003%[4]。为了防止ぼうし以用さくかく武器ぶきてき铀235偷窃,ほうこく原子げんしのう员会进行りょう调查,ただし所有しょゆうてき环节ぼつゆう发现问题,而且从1970ねん开始开采おくかつらく铀矿以来いらい所有しょゆうらい这里てき铀矿样本显示铀235りゃくしょうりょういちてん[4]

いち调查发现,おくかつらく铀矿てき矿层ちゅう含有がんゆう30种核連鎖れんさ反應はんのうてきふく产物。ふく产物いちてき,其同もと钕142きれ变产せいてき,从而以确ていおくかつらく铀矿ちゅう自然しぜん钕在かくはん应开はじめまえてき丰度,进而确定かくはん应的效果こうか时间。さいきさき认为よし于奥かつらく特殊とくしゅてき条件じょうけん导致りょう从20亿年ぜん开始てき天然てんねんかくはん[4]

为了さく进一步的地质化学调查,おくかつらく铀矿てき开采ざい1972ねん暂停りょういちだん时间。さいきさきざいおくかつらく发现りょう14やめ停止ていしりょうかくはん应的ふるはん应堆遗址,另外还在おくかつらくみなみ边的はん贡贝发现りょう一座いちざ[4]

ざいしま和美かずみこく罗拉てき其他遗址也发现了铀235不足ふそくてき现象,ただし还没ゆう确认它们天然てんねんかくはん应引おこりてき[4]

きれへん產物さんぶつ釹和釕的同位どういもと特徵とくちょう

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釹和釕兩しゅ元素げんそ同位どういもと丰度てき異常いじょう證明しょうめいせいきれへんかく反應はんのう曾在おくかつらく鈾礦發生はっせい

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天然てんねん釹和おくかつらく鈾礦釹的同位どういもと特徵とくちょう對比たいひ

おくかつらく鈾礦釹的同位どういもと特徵とくちょう不同ふどう地球ちきゅう其他地方ちほうてき元素げんそ如,正常せいじょうてき元素げんそ含有がんゆう27.2%てき142
Nd
12.2%てき143
Nd
ただしざいおくかつらくさまひんちゅう142
Nd
てき含量てい於6%,143
Nd
てき含量卻很だかおくかつらく鈾礦釹的142
Nd
丰度てい天然てんねん釹,いんため142
Nd
てきぜんからだ142
Ce
これ長壽ちょうじゅかくもとざいおくかつらく天然てんねん反應はんのううずたかとまうずたかきさきひさし完全かんぜんてん變成へんせい142
Nd

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天然てんねん釕和おくかつらく鈾礦釕的同位どういもと特徵とくちょう對比たいひ

おくかつらく鈾礦釕的同位どういもと特徵とくちょう不同ふどう地球ちきゅう其他地方ちほうてき元素げんそ:其99
Ru
てき丰度(27-30%)とおとおちょう天然てんねん釕中99
Ru
てき丰度(12.7%)。這是いんため100
Ru
てきぜんからだ100
Mo
これ長壽ちょうじゅかくもとざいおくかつらく天然てんねん反應はんのううずたかとまうずたかきさきぼつゆう時間じかん完全かんぜんてん變成へんせい100
Ru
しるべ100
Ru
丰度へんひく

天然てんねんかくはん应堆てきつくえ

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ざいだい约20亿年まえ地球ちきゅうじょうてき铀235そう对丰ざい3%左右さゆうざい特殊とくしゅてき条件下じょうけんかせいこうのう够启动核連鎖れんさ反應はんのうおくかつらく铀矿げん地球ちきゅう形成けいせい时沉积在なかてき铀。经过不断ふだんてき剧烈质活动,とみ铀矿层在はな岗岩顶部てきすなせき层内偶然ぐうぜん沉积。また经过すうひゃくまんねん,铀矿层顶きん1千米厚的砂石层被冲刷掉。はな岗岩てい45°倾斜,这使とくはす底部ていぶ雨水あまみず铀氧化物ばけものうずたか积。20亿年ぜん恰好かっこう蓝绿开始せい长,它们どおりひかり合作がっさくよう增加ぞうかりょう水中すいちゅうてき含量,并使一些铀变成了可溶的氧化ぶつ[4]

とう溶解ようかい铀的浓度达到10%きさきかくはん应便のう够启动,这个临界じょう态开はじめ于18.4±0.7亿年。为了让能够保持ほじはん应的中子なかご逃逸,矿层いたりしょう需要じゅよう0.5べいあつ同時どうじ,铀235自發じはつきれへんさんせいかい中子なかご,而铀235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ねつ中子なかごようしょうかい中子なかごてき速度そくどくだ低下ていからい,就需よう中子なかご減速げんそくざいえきたいすいせいこう充當じゅうとうりょう這個かくしょくとうせい鏈式反應はんのう開始かいし反應はんのううずたか溫度おんどますだかだい多数たすう研究けんきゅうしゃ认为はん应堆てき温度おんど应当ざい200-400℃间),みず汽化,熱中ねっちゅうてき數量すうりょう下降かこう使かく反應はんのう速度そくど下降かこう。於是反應はんのううずたか溫度おんどくだていみずふけ气又しこり结为えきたいすい熱中ねっちゅうてき數量すうりょうじょうますさいつぎ引發せい鏈式反應はんのう。就这样,みずさく为核はん应的缓冲剂,以稳じょうてき自我じが调节方式ほうしき使つかいかく連鎖れんさ反應はんのうだんだん续续てき间歇进行りょうきん100まんねんかく反應はんのうさい停止ていしまえ連鎖れんさ反應はんのうてきもち续时间变不定ふてい,从几ねんいたせんねんはん应堆てき运作寿命じゅみょうまたがたび22.9±7まんねんざいおくかつらく矿层范围内的ないてき6个地共有きょうゆう约1吨铀235きれ变掉。[4]

あずかせい细结构常すうてき关系

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おくかつらく天然てんねんかくはん应堆やめもちいらい检验过去20亿年來ねんらいせい细结构常すうαあるふぁ发生あらため变的可能かのうせいよしαあるふぁのう够影响到かく种核はん应的速度そくどれい钐149兰语Samarium-149俘获いち中子なかご生成せいせい钐150兰语Samarium-150いち光子こうしてきはん应,αあるふぁ中子なかごてき俘获りつかい产生かげ响。从奥かつらく铀矿样本ちゅう取得しゅとく两种同位どうい素的すてき值就以计さん20亿年まえてきαあるふぁ值。[4]だい部分ぶぶん对此てき研究けんきゅう认为现在てきαあるふぁ值与20亿年以前いぜんしょうぼつゆう变化[5] [6]あるもの说只まこと许没ゆう变化[4]

ただし另一方面ほうめんすうすえ样本てき质量はん应堆温度おんどてき确定せい使とく不能ふのう完全かんぜん排除はいじょαあるふぁ值发せい变化てき可能かのうせい[4]。此外,こう虑到范围广泛てきかく种理论中,かり电磁りょくつよ作用さようりょくてき常数じょうすう按照ぼう种方しき变化(れい如带ゆう额外维度そら间的卡卢察-かつ莱因,它预ごとαあるふぁきょう作用さようりょくあずかずい时间变化てき额外维度そら间的平均へいきん直径ちょっけいてき-2かたなり比例ひれい),αあるふぁ值发せい变化てき可能かのうせい不能ふのう排除はいじょ[4]

まぼろしちゅうてき天然てんねんかくはん应堆

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ざい地球ちきゅうじょう发现てき天然てんねんかくはん应堆使じん幻想げんそう其他ほしだま不定ふてい可能かのう存在そんざいどう样的现象。天文学てんもんがくどる莱德·霍伊尔ざいまぼろししょう哈雷彗星すいせい》(Comet Halley)ちゅう,讲述彗星すいせいうえてき生命せいめい如何いかもたれ彗核内的ないてき天然てんねんかくはん应发てんてき故事こじ[7][4]

参考さんこう文献ぶんけん

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  1. ^ 1.0 1.1 Kuroda, P. K. On the Nuclear Physical Stability of the Uranium Minerals. The Journal of Chemical Physics. 1956-01-01, 25 (4): 781. doi:10.1063/1.1743058. 
  2. ^ Meshik, A. P. The Workings of an Ancient Nuclear Reactor. Scientific American. November 2005. (原始げんし内容ないようそん于2009-02-27). 
  3. ^ Gauthier-Lafaye, F.; Holliger, P.; Blanc, P.-L. Natural fission reactors in the Franceville Basin, Gabon: a review of the conditions and results of a "critical event" in a geologic system. Geochimica et Cosmochimica Acta. 1996, 60 (25): 4831–4852. doi:10.1016/S0016-7037(96)00245-1. 
  4. ^ 4.00 4.01 4.02 4.03 4.04 4.05 4.06 4.07 4.08 4.09 4.10 4.11 4.12 4.13 约翰·ともえ罗. だい自然しぜんてき常数じょうすう:从开はしいた终点. 陆栋. 上海しゃんはい: 上海しゃんはい译文出版しゅっぱんしゃ. 2006-04: 240–258. ISBN 7532738019. 
  5. ^ Eugenie Samuel Reich. Speed of light may have changed recently. New Scientist. 30 June 2004 [2011-03-16]. (原始げんし内容ないようそん于2010-08-29). 
  6. ^ Petrov, Yu. V.; Nazarov, A. I., Onegin, M. S., Sakhnovsky, E. G. Natural nuclear reactor at Oklo and variation of fundamental constants: Computation of neutronics of a fresh core. Physical Review C. 2006, 74 (6): 064610. doi:10.1103/PHYSREVC.74.064610. 
  7. ^ Hoyle, Fred. Comet Halley : a novel in two parts 1st U.S. ed. New York: St. Martins Press. 1985. ISBN 0-312-15098-9. 

外部がいぶ链接

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