何以２０亿年前地球上能出现天然核反应堆，此后却难以再次形成？又何以迄今为止，只有奥克洛天然核反应堆一处“神秘遗址”被发现？

　　欧阳院士认为，形成天然核反应堆，有其必备的条件，“并非所有的铀矿都有此机遇”。用铀作核燃料的热中子堆，使用的核燃料是铀－２３５，而核反应堆运行的基本要求是要实现铀－２３５的中子诱发裂变的链式反应。

　　扳着指头，欧阳院士娓娓将形成天然核反应堆的三个条件一一道来：

　　先来看第一个条件，天然铀矿层中的铀－２３５丰度能否达到发生链式反应的标准。铀－２３５的半衰期为７亿年，表明在经历７亿年之后，其原子数只剩下一半。倒推回去，７亿年前，铀－２３５的原子数是现在的２倍，１４亿年前是现在的４倍，２１亿年前是现在的８倍……这也就是说，现今铀－２３５的原子数丰度为０.７２％，那么，１８亿年前其丰度可以达到３％，相当于现今核反应堆的浓缩铀核燃料。“因此，时代越远古，铀－２３５的丰度越大，是极高浓缩的核燃料”。

　　第二个条件，自然界和铀矿层中是否具备维持链式反应的天然中子源及幔化剂。地球表面的中子流中主要是重核衰变所产生的α粒子与轻元素的反应产生的中子。在全部的天然中子流中，还有“大约３０％是由于铀－２３８自发裂变而产生的中子”。而在较理想状态下，也即是铀矿石中含有一定数量的重水，就可能产生铀－２３５的裂变链式反应，临界年龄为１２亿或１８亿年。

　　最后一个条件，天然铀矿层的厚度影响中子的逃逸和热中子的利用系数。研究表明，天然铀矿层中铀－２３５诱发裂变中子穿越的平均距离为０.６７米，“天然中子经重水幔化后，只要铀矿层足够厚，完全能被捕捉并因此诱发裂变链式反应并释放能量”。

　　“１９７５年，国际原子能委员会公布了奥克洛反应堆的主要科学证据，证明上述条件全部具备。”欧阳院士说，“总之，奥克洛天然核反应堆能够长期断续运行，主要原因是２０亿年前奥克洛铀矿层中铀元素的铀－２３５丰度大于３％，达到了反应堆浓缩核燃料的要求；铀矿层足够厚，裂隙中含地下水，是较理想的中子幔化剂，使天然核反应堆得以启动并能断续运行。”

　　在欧阳院士看来，天然核反应堆的形成并运行，是地球演化历史中必然而又正常的自然现象，只能在距今约１８亿年前才有可能出现，距今１８－４６亿年前，应该有更多的天然核反应堆形成。“只不过地球远古时代的记录绝大多数被后期的地质作用所破坏、剥蚀或掩埋，目前只发现了这一个而已。”    周之江

　　（新华社供本报专稿）