Unikátny prírodný jadrový reaktor v Oklo, história jeho otvorenia a princíp činnosti

Všetci sme si už zvykli na to, že jadrový reaktor je komplexná inžinierska štruktúra, ktorá bol relatívne nedávno vynájdený ľudstvom a vyrobený tak, aby prinášal úžitok prostredníctvom kontrolovaného jadrová reakcia.

Ale naša príroda je taká jedinečná a rozmanitá, že si vytvorila vlastný prírodný jadrový reaktor, ktorý dokázal fungovať viac ako sto rokov, a bolo to takmer pred dvoma miliardami rokov. História objavu a princíp fungovania tohto prírodného úkazu bude prediskutovaný v dnešnom materiáli.

Ako bol objavený prírodný jadrový reaktor

Takže v roku 1956 je takzvaná studená vojna v plnom prúde a každá viac či menej veľká krajina sa snaží získať urán 235, aby mohla vstúpiť do uzavretého klubu jadrových mocností. Rovnakú túžbu prejavilo aj Francúzsko, ale nenašlo na svojom území ložiská uránu.

Našťastie sa francúzskym špecialistom podarilo nájsť bohatý región Oklo v krajine ako Gabon (Francúzsko malo nad touto krajinou moc ako metropolu). Ale urán vyťažený v tomto ložisku sa ukázal byť veľmi zvláštny. Napokon vyzeral, ako keby už navštívil fungujúci reaktor.

To sa stalo známym po obvyklej hmotnostnej spektrometrickej analýze vykonanej v roku 1972 v koncentrátore.

Ide len o to, že inžinieri čelili unikátnemu prírodnému úkazu - prírodnému jadrovému reaktoru, ktorý, ako sa ukázalo, úspešne funguje zhruba dve miliardy rokov.

Princíp jadrovej reakcie a polčas rozpadu uránu 235

V prírode sa nachádza niekoľko izotopov uránu, ale iba urán 235 je vhodný na prácu v jadrových reaktoroch a na plnenie jadrových bômb. Polčas rozpadu tohto izotopu je navyše 700 miliónov rokov a v dôsledku tohto rozpadu vzniká tórium 231.

Ale človek musí iba ovplyvniť urán 235 pomalým neutrónom, pretože ten sa okamžite rozkladá. Vďaka tomu je tento prvok taký jedinečný.

V prírode existuje mnoho zdrojov neutrónového žiarenia, ktoré sú celkom schopné vyvolať rozkladnú reakciu. Pohybujú sa však príliš rýchlo na to, aby interagovali s uránom 235, čo znamená, že musia prejsť fázou spomalenia vonkajšími vplyvmi.

Ukazuje sa, že ak vložíte U235 do obyčajnej vody, spomalí to dostatok neutrónov a budú absorbované uránom 235. Výsledkom bude izotop uránu 236, ktorý je extrémne nestabilný a rýchlo sa rozpadá na bárium 141 a kryptón 92, ako aj na tri vysokoenergetické neutróny.

Akonáhle teda pridelené tri neutróny spomalí voda, môžu byť už tiež absorbované tri izotopy uránu 235, ktoré naopak tiež prejdú procesom rozpadu s uvoľnením rýchlych neutróny. To vyvolá exponenciálne rastúcu reťazovú reakciu jadrového štiepenia.

Vedci sa už dlho učia vykonávať takzvanú uhlíkovú analýzu, ktorá je presne založená na stanovení zvyškovej frakcie uránu 235. V tomto ohľade je všetko jednoduché, ak viete, kedy sa urán tvoril a že každých 700 miliónov rokov sa jeho podiel v rude zníži na polovicu, potom je vecou technológie určiť, aký je jeho obsah v rude.

Verí sa, že vtedy bol vytvorený absolútne všetok urán na našej planéte, potom sa naše Slnko stalo supernovou, to znamená asi pred 6 miliardami rokov. Na základe týchto údajov zisťujeme, že koncentrácia uránu 235 v uránovej rude na Zemi by mala byť 0,72%.

Analýza rudy z ložiska Oklo však ukázala stupeň 0,717%. Na prvý pohľad rozdiel nie je významný, ale vzhľadom na objem vkladu sa odhadovalo, že v Oklo chýba asi 200 kg čistého uránu, a to bude na minútu stačiť na vytvorenie niekoľkých atómových bomby.

Nemyslím si, že by stálo za to hovoriť, že prekvapenie Francúzov nemalo žiadne obmedzenia, pretože vzhľadom na celú politickú situáciu a rozvíjajúce sa preteky v zbrojení medzi Sovietskym zväzom a USA, „strata“ takého množstva uránu vyvolala veľké obavy a veľa otázok.

Vedci však pri dôkladnejšom skúmaní rudy v ložisku objavili aj veľké množstvo takzvaných produktov rozpadu uránu 235.

To naznačovalo, že vyťažený urán 235 už v reaktore fungoval a bol vrátený na zem.

A na prvý pohľad je to úplný nezmysel, ale ďalšie práce na ložisku ukázali, že sa jedná o jedinečný objekt - jediný prírodný jadrový reaktor na svete.

Princíp činnosti prírodného jadrového reaktora v Oklo

Reaktor bol v aktívnej fáze veľmi dlho, konkrétne asi pred 2 miliardami rokov. V tom čase bola koncentrácia uránu v rude 3%, rovnako ako v moderných jadrových reaktoroch.

Príroda vyriešila problém spomalenia neutrónov na úkor podzemných vôd, pretože sa ukázalo, že uránová ruda bola ponorená do vrstvy podzemnej vody. A práve táto voda spomalila neutróny, ktoré zareagovali a spustila jadrovú reťazovú reakciu.

A keby bola voda neustále v „reaktore“, potom by stále rastúca reakcia prešla do superkritického stavu a nevyhnutne by došlo k výbuchu.

Prirodzený reaktor v Okle sa však nikdy nedostal do tak kritického stavu. Voda totiž reakciu aj spustí, ale aj dokáže zastaviť.

Vyššie uvedený obrázok ukazuje prierez reaktora Oklo. Prechádzajúca voda reaktorom teda spustila reťazovú reakciu a túto oblasť veľmi zahriala, potom sa voda po určitom čase uvarila a odparila. Reakcia sa teda zastavila, pretože nebolo nič, čo by spomalilo neutróny.

Keď sa reaktor ochladil, znova sa do neho zachytila ​​voda a spustila sa reakcia. Reaktor zostal v tomto „pracovnom“ stave mnoho rokov, kým koncentrácia uránu neklesla na takú úroveň, že už nebolo možné dosiahnuť stav kritickosti.

Takto fungoval jedinečný prírodný reaktor v Okle a vedci dokonca vypočítali, že jeho výkon bol asi 100 kW.

Táto skutočnosť naznačuje, že na prvý pohľad nemožný jav v prírode môže dobre existovať a príroda je stále vynálezcom.

Ak vás materiál zaujal, ohodnoťte ho a nezabudnite sa prihlásiť na odber kanála. Ďakujem za tvoju pozornosť!