Natura zbudowała reaktor jądrowy 2 miliardy lat temu

Uran ekstrahowany z regionu Oklo w Gabon zawierał procent zbyt niski z pożądanego izotopu 235. Czy ktoś zafałszował uran? Czy to artefakt starożytnej i nieznanej cywilizacji? A może coś jeszcze nieznajomego: czy uran po prostu karmił?

„To nie jest możliwe”. To był pierwszy pomysł, który przeszedł przez fizyczny umysł Francis Perrin W maju 1972 r., Kiedy zbadał ciemny kawałek rudy uranu w centrum przetwarzania paliwa jądrowego w południowej Francji.

Próbka uranu, wyodrębniona z kopalni w Gabon w Afryce, zawierała tajemnicę zakwestionował wszystko, co wiedzieli naukowcy O naturalnym uran.

Zwykle uran istnieje w spójny odsetek izotopów: Uran-238, Uranio-234 i pożądany uran-235Główne paliwo stosowane w cywilnych reaktorach jądrowych do produkcji energii elektrycznej.

Ten izotop jest szczelinowy, to znaczy, może ponieść rozszczepienie nuklearne: Jego rdzeń można podzielić na dwa mniejsze jądra po bombardowaniu przez neutrão, uwalniając dużą ilość energii – i więcej neutronów.

W całej skórce Ziemi odsetek uranu-235 pozostaje stabilny na poziomie 0,720%. Jednak próbka Gabona analizowana przez Perrina zawierało tylko 0,717% Izotopu 235.

To było niewielkie odchylenie „Ale wystarczy, aby zadawać pytania i wywołać alarmy”. Najprostszym wyjaśnieniem byłoby to Uran doznał rozszczepienia. Ale jak to możliwe, skoro była to naturalna próbka?

Ktoś załamałby się z uranem? Czy to artefakt starożytnej i nieznanej cywilizacji? A może coś jeszcze dziwniejszego?

Rozszczepienie w naturze

Im bardziej naukowcy badali, tym nieznajomy stał się sprawa, mówi. W niektórych próbkach uranu w regionie Oklo, w Gabonodsetek uranu-235 Było jeszcze niższe, osiągając 0,4%.

To musiało być Więcej niż szansa statystyczna „Oznaczało to, że coś głębokiego zmieniło rudę”. Późniejsze analizy ujawniły, że uran Naprawdę doznał rozszczepieniaten sam proces stosowany w reaktorach jądrowych.

Dowody wskazywały na zdarzenie, które miało miejsce dwa miliardy lat temu, ale to rozszczepienie nie było wynikiem zakłóceń człowieka ani żadnych gatunków obcych, które miały wówczas ziemię.

Nagle, Nie do pomyślenia stał się jasny. Po swojej analizie Perrin i współpracownicy potwierdzili, że naturalna próbka doznała rozszczepienia, gdy Ziemia była jeszcze młodą planetą: Natura stworzyła własny reaktor jądrowy.

Sztuczne reaktory nuklearne działają dokładnie kontrolując reakcja łańcuchowa gdzie atomy uran-235 są podzielone przez neutrony, uwalniając energię i więcej neutronówktóre nadal dzielą dodatkowe atomy.

Aby poprzeć tę reakcję, Wymagane jest wzbogacony uran -Gdzie stężenie uranu-235 jest zwiększone. Tworzenie takich reaktorów wymaga Zaawansowana technologia, precyzyjne protokoły inżynierskie i bezpieczeństwa ścisły. Nie można oczekiwać, że można by znaleźć naturalnie.

Jednak w Oklo, tysiące milionów lat temu, natura spontanicznie dostarczyła Pewna kombinacja stężenia uranu, wody oraz stabilność geologiczna w celu wspierania kontrolowanej reakcji rozszczepienia.

Jak utworzyć naturalny reaktor

W 1956 roku chemika o nazwie Paul K. Kuroda przewidywał, że w odpowiednich okolicznościach Mogą powstać naturalne reaktory rozszczepienia.

Jego praca zwróciła pewną uwagę, ale od tego czasu nie był to natychmiastowy sukces Warunki wydawały się bardzo mało prawdopodobnei niewiele osób (jeśli w ogóle) naprawdę spodziewało się, że znajdzie coś takiego.

Kuroda oszacował, że depozyt uranu musi wynosić co najmniej 66 centymetrów, aby wspierać naturalną reakcję rozszczepienia jądrowego. Jeśli depozyt jest mniejszy, Nie można dotrzeć do masy krytycznej. Następnie konieczne jest posiadanie wystarczającej ilości uranu-235 w magazynie.

Dwa miliardy lat temu, Uran-235 był znacznie bardziej obfity tego, co to jest dzisiaj. W tym czasie stanowiło to Około 3% naturalnego uranu – Procent podobny do wzbogaconego uranu stosowanego w nowoczesnych reaktorach jądrowych.

Jak w reaktorach, Proces potrzebował moderatora spowolnić neutrony i zwiększyć prawdopodobieństwo rozszczepienia. W Oklo to było Wody gruntowe Aby odegrać tę kluczową rolę. Woda spowolniła neutrony, ułatwiając trwająca reakcja łańcuchowa.

„Podobnie jak w reaktorze jądrowym sztucznej lekkiej wody, reakcje rozszczepienia, nie ma nic do spowolnienia neutronów, aby je umiarkować, Po prostu przestań„Powiedział Peter Woods, lider zespołu odpowiedzialny za produkcję uranu w Międzynarodowym Stowarzyszeniu Energii Atomowej.”Woda działała w Oklo jako moderatorpochłaniające neutrony, kontrolujące reakcję łańcuchową. „

Konieczne było również to Elementy takie jak boro lub litktóre pochłania neutrony i przerywają rozszczepienie, były nieobecne. Oklo nie miało tych „zanieczyszczeń”, które pozwoliły na kontynuację reakcji. Kiedy te warunki idealnie się wyrównały, Rezultatem był naturalny reaktor jądrowy.

Stary reaktor Oklo Nie działało to ciągle. Po datowaniu się na skały i analizie przeszłej aktywności próbek naukowcy odkryli, że reaktor Oklo Cykle obsługiwane.

Gdy złoża wód podziemnych złoża uranu moderowało neutrony, umożliwiając wystąpienie rozszczepienia. Reakcja rozgrzała wodęTo ostatecznie odparowuje jako para. Bez wody do umiarkowanych neutronów reakcja ustała.

Po ochłodzeniu obszaru i większej liczbie wód gruntowych do infiltracji reakcja rozpoczęła się od nowa. Ten cykl runieważnione przez setki tysięcy lat.

Jeden na reaktorze Oklo, przeprowadzony w 1976 roku George A. Cowanbadacz z University of California, doszedł do wniosku, że w ciągu kilkuset tysięcy lat Okla Uran wyprodukował 15 000 Megawat-Fission Energy Megatat – Odpowiednik działania głównego reaktora 1500 MW przez dziesięć lat. „

Kopalnie uranu Oklo obecnie są wyczerpaniAle trwa dziedzictwo jedynych znanych naturalnych reaktorów nuklearnych na świecie. Istnieją próbki reaktorów Oklo zachowanych w muzeach, takich jak Muzeum Historii Naturalnej Wiedeńskiej, w których goście mogą zobaczyć skały wytwarzane przez naturalny reaktor rozszczepienia.

Możliwe, że istnieją inne naturalne reaktory – Po prostu ich jeszcze nie znaleźliśmy. Tymczasem ludzkość koncentruje się na własnych reaktorach rozszczepienia.