核反应堆都需要将铀矿浓缩吗？其实不一定哦，需要浓缩铀有几种方式，比如轻水反应堆，还有核潜艇用的高浓度浓缩铀核反应堆，或者原子弹或者氢弹中的裂变材料，但有一种核反应堆并不需要高浓缩铀，甚至直接用铀矿石，它叫做：重水反应堆
重水反应堆
我们得先来了解下什么叫做裂变，要不然无论是轻水堆还是重水堆都有点云里雾里，我们常见的核燃料就是U-235，也就是92号铀元素的235核子数的同位素，238的不容易裂变，而用钚造价非常昂贵，没有人会用它来发电，因此你看到核燃料第一反应是U-235肯定没错。
U-235的原子核有92个质子和143个中子，在这种高核子数的原子核内部非常不稳定，不仅会通过α衰变释放出一个α粒子（氦四原子核）成为元素钍，当然这个半衰期也有点久，大约7亿年！还能通过中子的轰击产生裂变！而且裂变的过程又会放出多个中子，继续轰击其他铀原子核，产生链式反应的效果。
衰变和裂变都能产生能量，但衰变能量比较低，比如U-235的α粒子衰变只释放出4.679MeV的能量，但自发分裂则能产生202.48MeV的能量。而用来轰击U-235铀原子核的中子有两种，一种是快中子，另一种是慢中子，U-235在受到慢中子轰击时裂变效率比较高，因此需要将裂变时放出的快中子降低速度，而这个减速剂的选择就比较重要了，我们常说的轻水反应堆和重水反应堆的含义就是减速剂不一样！当然两者对核燃料的浓度也有很大的区别。
重水就是氢的同位素氘和氧结合后的一氧化二氘，一般用D2O来表示，可以让中子减速，而且经过其减速的热中子吸收界面小，因此重水反应堆可以使用浓度极低的铀燃料，甚至直接使用铀矿石，当然没有人会用如此暴力操作，毕竟更换铀矿石也是非常麻烦的一件事。
我国采集的第一块铀矿石,于1954年采自广西
而轻水反应堆则使用普通的水作为中子减速剂，当然这个普通的水可不是自来水，水质要求极高，需要经过一个处理流程，但和重水的成本相比，基本就是自来水的价格啦。但轻水的中子减速效率并不是很好（轻水慢化比70，重水慢化比2000），因此经过轻水减速后合适的热中子比例不高，它需要浓度更高的核燃料才能持续裂变释放能量。
似乎听起来重水反应堆完美哈，但事实上全球轻水反应堆装机容量超过90%以上，重水反应堆就那么几个！这是为什么？因为重水反应堆可以生产钚燃料，U-235裂变会产生中子2-3个，除了维持自持裂变外这些被重水减速后的中子可以用来轰击U-238(无法作为核燃料)产生Pu-239(钚-239)，平均裂变一个U-235的原子可以得到0.8个钚原子，这效率相当可以，还可以用来生产聚变材料氚！
钚-239可以用来干什么？当然是原子弹啦，还有氧化钚还是核电池的重要来源，因此全球在运行的重水反应堆被IAEA(国际原子能机构)盯得死死的，毕竟这钚只要几千克就可以制造一枚原子弹，你说能不让人紧张嘛？
为什么加蓬铀矿能形成自然核反应堆？
上文我们说了重水反应堆可以使用极低浓度的铀-235矿石，因为它用了减速效率极高的重水，但加蓬铀矿的并没有重水，它只是有水流经过，理论上来看能构成轻水反应堆的结构！但问题来了，轻水反应堆对铀燃料的浓度要求很高，加蓬铀矿能满足要求吗？
上文我们也说了U-235的半衰期是7亿年左右，因此在距今17亿年时自然界铀矿中的U-235浓度比现在要高得多，现代铀矿石中235的浓度大约是0.72%，按7亿年的半衰期，那么在17亿年前铀矿石的的235浓度超过3%，这可是个不小的浓度！我们来模拟一下这个场景：
矿石在衰变时有一定的比例会释放出中子，撞击其他U235原子核会导致裂变，并释放出2-3个中子，形成基本的链式反应，但裂变产生的快中子U-235原子核无法捕获，因此水的介入就非常有必要了，形成了最为原始的轻水反应堆，尽管它的中子减速能力很差，因此加蓬铀矿的原始反应堆仅能保持比较低的功率，单个反应区域大约在100KW左右（加蓬铀矿有多个天然反应堆）。
加蓬铀矿天然反应堆结构： 1. 核反应区域 2. 砂石 3. 铀矿层 4. 花岗岩
当然水的另一个功能将热量带走，其实在天然核反应堆中有没有水带走热量其实无所谓，毕竟又不是拿来发电，又不是用来取暖，但水的存在是反应堆继续运行的关键。据科学家估计，这个反应堆运行了50万年之久。
