В Африке существует древний ядерный реактор, которому почти 2 миллиарда лет. Источник фото: tech.onliner.by
Если задать вопрос — когда на Земле появился первый ядерный реактор, большинство людей заглянут в Википедию, и ответят, что он был запущен в декабре 1942 года. С одной стороны, так и есть, но только если речь идет о реакторе, созданном руками человека. Однако мало кто знает, что на нашей планете уже 1,8 миллиарда лет существует естественный ядерный реактор, в котором тысячелетиями происходила самопроизвольная цепная реакция деления ядер урана. В настоящее время он уже не действует, так как в нем закончилось ядерное топливо. Самое интересное, что реактор был обнаружен в Габоне в Африке в начале 70-х годов, однако ученые спрогнозировали его существование еще в середине 50-х годов.
Природным ядерным реактором называется месторождение урана, где цепная реакция ядерного деления происходит естественным образом, то есть без вмешательства человека. В таких реакторах природная урановая руда, насыщенная водой и обладающая подходящими характеристиками, может запускать и длительное время поддерживать ядерные реакции, как это происходит в искусственно созданных реакторах.
В 1956 году, то есть задолго до обнаружения природного ядерного реактор в Африке, японо-американский химик и физик-ядерщик Павел Кадзуо Курода описал условия, при которых на Земле возможна самоподдерживающаяся цепная реакция. Как впоследствии выяснилось, изложенные им данные были близки к реальности.
Ядерная реакция происходила в рудниках с высоким содержанием урана. Источник фото: dzen.ru
Природный реактор деления работает по тому же принципу, что и искусственные реакторы ядра урана-235, попадая под воздействие нейтронов, делятся, высвобождая тепло и выделяя дополнительные нейтроны. Эти нейтроны попадают в другие атомы урана, вызывая дальнейшие деления. Таким образом поддерживается цепная реакция.
В единственном известном природном ядерном реакторе воду посчитали ключевым элементом, который играл роль замедлителя нейтронов. Когда вода находилась рядом с рудой, реакция шла активно. Когда вода испарялась из-за выделяемого тепла, реакция замедлялась или прекращалась. После остывания и возвращения воды, реакция возобновлялась, образуя повторяющийся цикл.
Единственный в мире известный природный реактор деления находится в месторождении Окло. Примерно 1,7-1,8 миллиарда лет назад в этом месте шла самоподдерживающаяся цепная реакция, которая, как уже было сказано выше, продолжалась сотни тысяч лет.
Участок возле города Окло, где ученые обнаружили 16 природных ядерных реактора. Источник фото: dzen.ru
В породах месторождения Окло находятся своеобразные крупные образования уранинита, то есть минерала с высоким содержанием урана. Эти участки залегали в пористом песчанике. Их диаметр составлял примерно 10 метров, а толщина пласта колебалась от 20 до 90 сантиметров. Уран в этих породах занимал от 20 до 80% всей массы. Это очень высокая концентрация для природной среды, что и позволило запустить цепную реакцию деления.
О том, что на месте рудника происходило деления урана-235, ученые выяснили в результате исследования изотопов. Обедненный уран, а также содержание некоторых элементов из середины таблицы Менделеева, недвусмысленно указывали на этот процесс в прошлом.
В общей сложности ученым удалось выявить 16 таких природных реакторов, расположенных в трех районах в самом Окло, рядом с ним в зоне Окелобондо (в 1,6 км) и в месторождении Бангомбе (в 20 км к югу от Окло). Все эти древние очаги природной цепной реакции получили общее название Природный ядерный реактор Окло, так как сконцентрирован на одном участке.
Образец отработанной ядерной руды из природного реактора. Источник фото: tech.onliner.by
Также исследования показали, что тепловая мощность естественного реактора, скорее всего, никогда не превышала 100 кВт в 2,5 часа. То есть он не был таким мощным, как современные реакторы, которые используются на атомных станциях. Даже мини-реакторы обладают более высокой мощностью.
Два миллиарда лет назад естественная концентрация урана-235 (изотопа, который наиболее активно участвует в реакциях деления) была выше, чем сегодня. Это и способствовало запуску цепной реакции. В настоящее время природные цепные реакции невозможны, поскольку содержание урана-235 в природном радиоактивном уране слишком низкое. Этот изотоп с течением времени распадается естественным образом.
Обязательно посетите наши каналы Дзен и
Telegram,
здесь вас ждут самые интересные новости из мира науки и последние
открытия!
Например, около двух миллиардов лет назад концентрация урана-235 достигала 3,7%, три миллиарда лет назад 8,4%, а четыре миллиарда лет назад целых 19,2%. Последний раз естественные ядерные реакторы могли существовать на Земле около миллиарда лет назад.
Напоследок отметим, что открытие реактора в Окло стало важным событием, которое показало, что природа способна создавать сложные ядерные процессы. Реактор помогает ученым лучше понять поведение ядерных реакций, а также изучить поведение продуктов деления и некоторые другие процессы, связанные с ядерной реакцией.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
