“荒謬,剛剛當了副部長,竟然就提出這麼荒謬的計劃,盧處長,你覺得這個戰衣項目真的能夠實現嗎?”
科技部副部長辦公室中,排名在王寧之後的周副部長想起會議上發生的一切,忍不住摔了手中的文件。
一個小時前,在負責人碰頭會之上,成爲科技部實際負責人的王寧提出了一個計劃。
原本,以王寧的身份再加上他的影響力,很多人對王寧的計劃還是很感興趣的。然而,隨着計劃的講解,周副部長越來越覺得荒誕。
盧處長三十多歲,面容白淨,身材修長,聽到周副部長的抱怨,推了推眼鏡,說道:“如果放在從前,我可能覺得王寧部長的計劃不可能實現。以現代科技,咱們還無法正常使用核能,更別提戰衣計劃的核心:核聚變反應堆!”
早在1929年,科克羅夫特就利用質子成功地實現了原子核的變換。但是,用質子引起核反應需要消耗非常多的能量,使質子和目標的原子核碰撞命中的機會也非常之少。
1938年,嚴肅國人奧托·哈恩和休特洛斯二人成功地使中子和鈾原子發生了碰撞。這項實驗有着非常重大的意義,它不僅使鈾原子簡單地發生了分裂,而且裂變後總的質量減少,同時放出能量。尤其重要的是鈾原子裂變時,除裂變碎片之外還射出2至3箇中子,這個中子又可以引起下一個鈾原子的裂變,從而發生連鎖反應。
1939年1月,用中子引起鈾原子核裂變的消息傳到費米的耳朵裡,當時他已逃亡到米國哥倫比亞人類第一座核反應堆的設計者:費米大學,費米不愧是個天才科學家,他一聽到這個消息,馬上就直觀地設想了原子反應堆的可能性,開始爲它的實現而努力。費米組織了一支研究隊伍,對建立原子反應堆問題進行徹底的研究。費米與助手們一起,經常通宵不眠地進行理論計算,思考反應堆的形狀設計。
1942年12月2日,費米的研究組人員全體集合在米國芝加哥大學足球場的一個巨大石墨型反應堆前面。這時由費米發出信號,緊接着從那座埋沒在石墨之間的7噸鈾燃料構成的巨大反應堆裡,控制棒緩慢地被拔了出來,隨着計數器發出了咔嚓咔嚓的響聲,到控制棒上升到一定程度,計數器的聲音響成了一片,這說明連鎖反應開始了。這是人類第一次釋放並控制了原子能的時刻。
1954年前蘇聯建成世界上第一座原子能發電站利用濃縮鈾作燃料,採用石墨水冷堆,電輸出功率爲5000千瓦。1956年,英國也建成了原子能電站。原子能電站的發展並非一帆風順,不少人對核電站的放射性污染問題感到憂慮和恐懼,因此出現了反核電運動。其實,在嚴格的科學管理之下,原子能是安全的能源。原子能發電站周圍的放射性水平,同天然本底的放射性水平實際並沒有多大差別。
1979年3月,米國三裡島原子能發電站由於操作錯誤和設備失靈,造成了原子能開發史上空前未有的嚴重事故。然而,由於反應堆的停堆系統、應急冷卻系統和安全殼等安全措施發揮了作用,結果放射性外逸量微乎其微,人和環境沒有受到什麼影響,充分說明現代科技的發展已能保證原子能的安全利用。
二十億年前,在今天的非洲加蓬聯邦國,曾存在着一個大型的鏈式核反應堆,運轉了很多萬年。奧克洛是非洲加蓬國一個鈾礦的名字。從這個礦區,高盧取得其核計劃所需的鈾。1972年,當這個礦區的鈾礦石被運到一家高盧的氣體擴散工廠時,人們發現這些鈾礦是被利用過的,其含量低於%的自然含量。似乎這些鈾礦石早已被一個核反應堆使用過。高盧體制宣佈了這一發現,震驚了全世界。科學家們對這個鈾礦進行了研究,並將研究成果於1975年在國際原子能委員會的一個會議上公佈。
高盧科學家在整個礦區的不同地方都發現了核裂變的產物和TRU廢物。開始時,這些發現讓人很迷惑,因爲用天然的鈾是不可能使核反應堆越過臨界點,除非在特別的情況下,有石墨和重水。但在Oklo周圍地區,這些條件是從來都不大可能具備的。
U235的半衰期爲七億年,少於U238的半衰期四十五億年。從地球形成至今,相比U238,更多的U235衰變了。這就說明在久遠年代以前,天然鈾礦的濃度比今天要高的多。實際上,簡單的計算就可以證明,30億年前此濃度爲3w%左右。而此濃度已足以在一般的水中進行核反應。而當時在Oklo附近是有水源的。
讓人吃驚的是,這座核反應堆的構成非常合理。比如,目前的研究結果表明,這個核反應堆有幾公里,如此巨大的一個核反應堆,對周圍環境的熱干擾卻侷限在反應區周圍40m之內。更讓人吃驚的是,核反應所產生的廢物,並沒有擴散,而是侷限在礦區周圍。
面對這一切,科學家們承認這是一個“天然”的核反應堆,將它寫進了教科書,並研究它在覈廢料處理方面的價值。但是敢於再向前探索一步的,就沒有多少人了。
其實現在,很多人都知道這是史前文明所留下的遺蹟。也就是說,二十億年前,在今天我們叫做奧克洛的地方,可能存在着高度發達的文明,遠遠超過今天人類的文明。與這個“天然”的大型核反應堆相比,今天人類所能建造的最大的核反應堆,也顯得黯然失色。
1972年6月,奧克洛的鈾礦石運到了高盧的一家工廠。高盧科學家對這些鈾礦石進行了嚴格的科學測定,發現這些鈾礦石中能直接作爲核燃料的鈾235的含量偏低,甚至低到不足0.3%。而其他任何鈾礦中鈾235的含量理應是0.73%。這種奇特的現象引起了科學家們的高度重視和關注,運用多種先進的技術手段和科學方法,努力尋找這些礦石中鈾235含量偏低的原因。
經過再三深入探討和研究,科學家們十分驚奇地發現:這些鈾礦石早已被燃燒過,早已被人用過。這一重大發現立即轟動了科技界。爲了徹底查明事實真相,歐美一些國家的許多科學家紛紛前往奧克洛鈾礦區,深入進行考察和研究。經過長時間的共同努力探索,斷定在奧克洛有一個很古老的原子反應堆,又叫核反應堆。這個原子反應堆由6個區域的大約500噸鈾礦石組成,它的輸出功率只有1000千瓦左右。據科學家們考證,該礦成礦年代大約在20億年前,原子反應堆在成礦後不久就開始運轉,運轉時間長達50萬年之久。
面對這個20億年前的設計科學、結構合理、保存完整的原子反應堆,科學家們瞠目結舌、百思不解。這個原子反應堆究竟是誰設計、建造和遺留下來的呢?這是一個令全世界科學家都無法揭曉的特大奇謎。由於這個奇蹟出現於奧克洛礦區,因此,科學家們把它稱爲“奧克洛之謎”。
科學家們一致否定了這種可能性,因爲自然界根本無法滿足鏈式反應所具備的異常苛刻的技術條件。只有運用人工的科學方法使鈾等重元素的原子核受中子轟擊時,才能裂變成碎片,並再放出中子,這些中子再打入鈾的原子核,再引起裂變--連續不斷的核反應,當原子核發生裂變或驟變反應時釋放出大量的能量。
原子反應堆是使鈾等放射性元素的原子核裂變以取得原子能的裝置。這種裝置絕對不可能自然形成,只能按照嚴格的科學原理和程序,採用高度精密而先進的技術手段和沒備,由科學家和專門技術工人來建造,只有用人工的方法使鈾等通過鏈式反應或氫核通過熱核反應聚合氨核的過程取得原子能。
最早的核反應堆出現在20億年前。這一令人震驚的結論緣自1972年科學家在非洲加蓬奧克洛地區發現的天然核反應堆。進行了數十年研究後,科學家今天終於弄清楚這些相當於100千瓦“迷你核電站”的反應堆,在曾經持續15萬年的一段時期內,是如何每3個小時進行一次能量輸出的。
奧克洛是非洲加蓬聯邦國一個鈾礦區的名字。正是從這個礦區,高盧取得了其核計劃所需的鈾。1972年,當這個礦區的鈾礦石被運到高盧時,人們發現其中一些鈾礦竟然是被“利用過”的,鈾235的含量不足0.3%,低於0.711%的天然含量,似乎這些鈾礦石早已被一個核反應堆使用過。正是這一現象導致科學家實地調查,並發現了該地區的天然核反應堆:當地鈾礦石中的鈾曾經歷了一個自給自足的鏈式裂變反應,這曾釋放出大量的熱能。
在這一過程中,鈾原子的放射性裂變釋放出中子,從而引起其他鈾原子的裂變,最終導致核裂變並釋放出熱能之類的能量。現代的核反應堆正是運用這一原理來產生能量的。
然而,讓人感到困惑不解的是,奧克洛“核反應堆”鏈式裂變並未出現失控的痕跡,否則將導致礦脈被破壞,甚至發生爆炸。一切都似乎是井然有序的。在現代的核工廠,人們利用緩和劑來控制核反應速度,緩和劑可以吸收一些裂變的中子,使鏈式裂變速度慢下來,當然也可以通過對中子能量的調節來加速反應的進行。
經過多年探索,科學界終於認定,奧克洛鈾礦的鈾235,是鏈式反應中生成的“礦渣”,是“核反應堆”曾經存在的證據,這表明奧克洛鈾礦區的“核反應堆”,在20億年前已經點火工作。在20億年前,奧克洛鈾礦中鈾235含量比現在高很多,由於某種原因,可能是自然條件得天獨厚,此地形成了“核反應堆”。反應堆的燃燒使鈾235的鏈式反應得以緩慢進行,並且在數十億年演化過程中,斷斷續續地釋放原子能,其方式和間歇泉噴水相似。
這簡直是不可思議的。要知道,要發生核裂變鏈式反應,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,要想使核反應不成爲核爆炸,還必須使用中子慢化劑如重水等;即使上述兩個條件滿足了,也並不等於真能發生持續的核反應,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堆。在這種反應堆中,必須用高純度濃縮鈾或鈈爲燃料;必須用石墨、重水等慢化劑來獲得慢中子;反應堆中必須加裝控制棒,使鏈式反應受人控制,以緩慢釋放原子能。如此苛刻的條件,在奧克洛鈾礦的“核反應堆”中,是如何實現的呢?至今在科學界仍然存在很多爭論。最自然的論點是,奧克洛鈾礦純粹是大自然的手筆。20億年前,種種機緣的巧合,使奧克洛礦區的鈾235含量比現在高得多。於是大自然就地取材,利用普通水作“慢化劑和控制閥”,使鏈式反應在人類難以想象的環境中,簡潔而神奇地發生。
水的作用舉足輕重,這是科學界的最新論點。米國科學家亞歷山大·梅希克認爲,鈾235產生的快中子經過礦石中地下水慢化和控制後,變成了慢中子,使鏈式反應能以緩慢方式發生。更令人稱奇的是,鈾235發生的每一次鏈式反應,都可能持續數千年。因爲當核反應堆的溫度太高時,將有更多的水蒸發掉,於是鏈式反應速度減慢、規模變小,使核反應堆溫度降低甚至熄火。在這以後的漫長歲月中,地下水會重新匯聚,使慢中子增多,鏈式反應加速,核反應堆溫度升高,以實現重新點火啓動。所以,有科學家相信,20億年來,整個鏈式反應過程像間歇噴泉一樣重複發生。顯然,地下水是核反應的觸發和控制開關,是關鍵所在。也就是說,奧克洛核反應堆,之所以沒像原子彈那樣爆炸,“功勞”全在於地下水的神奇控制,使之在持續幾千年的鏈式反應中,一直緩慢釋放着原子能。(。)