第一个核反应堆建于1942年，大约发生在70年前。然而在非洲加蓬却发现了一个20亿年前的核反应堆。如果没有史前文明，就意味着这个核反应堆是在自然条件下发生的，与现在人类文明建造的核反应堆不同。目前人类的核反应堆都是核裂变反应，主要是通过特殊条件使重元素发生裂变。在这个过程中，会有质量损失，损失的质量会根据爱因斯坦的质能方程转化为能量。因此，核反应释放的能量是非常巨大的。铀是自然界中最重的元素，原子序数92。人类想要核反应，就需要这种元素，需要在自然界采集铀矿石。
法国曾经从非洲加蓬进口奥克洛铀矿石，但在一次进口中，发现这些铀矿石的铀含量不到0.3%。正常情况下，铀矿石的铀含量在0.7%以上，几乎减少了一半。后来，科学家们访问了非洲的加蓬，发现那里有一个核反应堆。铀矿形成时代至少在20亿年前。核反应堆至少运行了50万年，输出功率约为100千瓦。后来，科学家在当地发现了17个类似的核反应堆。
现代核反应的目的是获取能量或制造武器。主要原料是铀。自然界中有三种同位素：U234、U235和U238，其中丰度最高的U238可达99.28%，其次U235约为0.71%，U234最为稀有。由于这三种同位素之间发生U235核反应的条件比较低，核反应堆需要提前进行铀浓缩，主要是为了增加U235的丰度。
当U235受到热中子轰击时，平均释放2.5个中子。当这些快中子撞击其他U235时，核裂变会继续发生，这就是核链式反应。天然核反应堆不会有这样的条件，也不会有人提前浓缩铀。但当其含量达到一定水平并加入地下水后，会自发进行核裂变反应。但是地下水的存在会减缓核裂变释放中子的速度，所以核链式反应的效率很低，局部水分蒸发后核反应就会停止。
直到地下水积累到一定程度，再次满足核反应条件，核反应继续进行。在这一次又一次的循环中，直到铀矿石含量低到一定程度，自然核反应堆就不再有核反应。自发的核链式反应，最重要的是要有一个合适的环境，当足够的铀溶解在地下水中时，就会发生自发的反应。
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