基本介紹
- 中文名：奧克洛
- 外文名：Oklo
歷史,上奧果韋省,鈾,核裂變,
歷史
1976年6月，法國科學院接到一個報告：法國的一家工廠從非洲中部的加彭共和國進口了一批鈾235礦石，經檢測發現其含鈾量不足0.3%，遠遠低於一般礦石含量0.711%，顯示此原料已被使用過。這個現象引起了科學家的注意，他們用各種技術和科學方法，尋找礦石中鈾235含量變低的原因。最後，科學家在當地找到一個天然核反應堆。
上奧果韋省
鈾
鈾（Uranium）是一種銀白色金屬化學元素，屬於元素周期表中的錒系，化學符號為U，原子序為92。每個鈾原子有92個質子和92個電子，其中6個為價電子。鈾具有微放射性，其同位素都不穩定，並以鈾-238（146個中子）和鈾-235（143箇中子）最為常見。鈾在天然放射性核素中原子量第二高，僅次於鈽。其密度比鉛高出大約70%，比金和鎢低。天然的泥土、岩石和水中含有百萬分之一至百萬分之十左右的鈾。採礦工業從瀝青鈾礦等礦物中提取出鈾元素。
自然界中的鈾以三種同位素的形式存在：鈾-238（99.2739至99.2752%）、鈾-235（0.7198至0.7202%）、和微量的鈾-234（0.0050至0.0059%）。鈾在衰變的時候釋放出α粒子。鈾-238的半衰期為44.7億年，鈾-235的則為7.04億年，因此它們被用於估算地球的年齡。
鈾獨特的核子特性有很大的實用價值。鈾-235是唯一自發裂變的同位素。鈾-238在快速中子撞擊下能夠裂變，屬於增殖性材料，即能在核反應堆中經核嬗變成為可裂變的鈽-239。鈾-233也是一種用於核科技的可裂變同位素，可從自然釷元素製成。鈾-238自發裂變的機率極低，快中子撞擊可誘導其裂變；鈾-235和233可被慢中子撞擊而裂變，如果其質量超過臨界質量，就都能夠維持核連鎖反應，在核反應過程中的微小質量損失會轉化成巨大的能量。這一特性使它們可用於生產核裂變武器與核能發電。耗盡後的鈾-235發電原料被稱為貧鈾（含U），可用做鋼材添加劑，製造貧鈾彈和裝甲。
鈾是鈾玻璃中顏色的來源，能產生橙紅至青黃色。早期攝影曾使用鈾為照片著色和暈渲。1789年，馬丁·克拉普羅特在瀝青鈾礦中發現了鈾元素，並將其以天王星（Uranus）命名。尤金-梅爾希奧·皮里哥首次分離出鈾金屬，而亨利·貝可勒爾則於1896年發現了鈾的放射性。1934年起恩里科·費米等人進行研究，使鈾成為了核能工業所用的燃料和用於轟炸廣島的小男孩核子彈原料。冷戰期間美國和蘇聯進行軍備競賽，生產了數萬個含鈾或衰變產物為鈾-235的鈽-239的核武器。蘇聯解體後蘇聯核武器的安全問題受到公眾的關注。
核裂變
重核原子經中子撞擊後，裂變成為兩個較輕的原子，同時釋放出數個中子，並且以伽馬射線的方式釋放光子。釋放出的中子再去撞擊其它的重核原子，從而形成鏈式反應而自發裂變。原子核裂變時除放出中子還會放出熱，核電站用以發電的能量即來源於此。因此核裂變產物的結合能需大於反應物的的結合能。
核裂變會將化學元素變成另一種化學元素，因此核裂變也是核遷變的一種。所形成的二個原子質量會有些差異，以常見的可裂變物質同位素而言，形成二個原子的質量比約為3:2。大部分的核裂變會形成二個原子，偶爾會有形成三個原子的核裂變，稱為三裂變變，大約每一千次會出現二至四次，其中形成的最小產物大小介於質子和氬原子核之間。
現代的核裂變多半是刻意產生，由中子撞擊引發的人造核反應，偶爾會有自發性的，因放射性衰變產生的核裂變，後者不需要中子的引發，特別會出現在一些質量數非常高的同位素，其產物的組成有相當的機率性甚至混沌性，和質子發射、α衰變、集群衰變等單純由量子穿隧產生的裂變不同，後面這些裂變每次都會產生相同的產物。核子彈以及核電站的能量來源都是核裂變。核燃料是指一物質當中子撞擊引發核裂變時也會釋放中子，因此可以產生鏈式反應，使核裂變持續進行。在核電站中，其能量產生速率控制在一個較小的速率，而在核子彈中能量以非常快速不受控制的方式釋放。
由於每次核裂變釋放出的中子數量大於一個，因此若對鏈式反應不加以控制，同時發生的核裂變數目將在極短時間內以幾何級數形式增長。若聚集在一起的重核原子足夠多，將會瞬間釋放大量的能量。核子彈便套用了核裂變的這種特性。製成核子彈所使用的重核含量，需要在90%以上。
核能發電套用中所使用的核燃料，鈾-235的含量通常很低，大約在3%到5%，因此不會產生核爆。但核電站仍需要對反應堆中的中子數量加以控制，以防止功率過高造成堆芯熔毀的事故。通常會在反應堆的慢化劑中添加硼，並使用控制棒吸收燃料棒中的中子以控制核裂變速度。從鎘以後的所有元素都能裂變。
核裂變時，大部分的裂變中子均是一裂變就立即釋出，稱為瞬發中子，少部分則在之後（一至數十秒）才釋出，稱為延遲中子。
