Edinstven naravni jedrski reaktor v Oklu, zgodovina njegovega odprtja in načelo delovanja

Vsi smo vajeni dejstva, da je jedrski reaktor kompleksna inženirska struktura, ki je relativno nedavno izumilo človeštvo in je s pomočjo nadzorovanega prineslo koristi jedrska reakcija.

Toda naša narava je tako edinstvena in raznolika, da je ustvarila lasten naravni jedrski reaktor, ki je uspel delovati več kot sto let, pred skoraj dvema milijardama let. Zgodovina odkritja in načelo delovanja tega naravnega pojava bodo obravnavani v današnjem gradivu.

Kako je bil odkrit naravni jedrski reaktor

Tako je leta 1956 tako imenovana hladna vojna v polnem teku in vsaka bolj ali manj velika država si prizadeva dobiti uran 235, da bi vstopila v zaprt klub jedrskih sil. Enako željo je pokazala tudi Francija, ki pa na svojem ozemlju ni našla nahajališč urana.

Toda na srečo je francoskim strokovnjakom uspelo najti bogato regijo Oklo v državi, kot je Gabon (Francija je imela oblast nad to državo kot velemesto). Toda uran, izkopan v tem nahajališču, se je izkazal za zelo čudnega. Navsezadnje je bil videti, kot da je že obiskal delujoči reaktor.

To je postalo znano po običajni masni spektrometrični analizi, izvedeni leta 1972 v koncentratorju.

Samo, da so se inženirji soočili z edinstvenim naravnim pojavom - naravnim jedrskim reaktorjem, ki je, kot se je izkazalo, uspešno deloval že približno dve milijardi let.

Načelo jedrske reakcije in razpolovna doba urana 235

V naravi lahko najdemo več izotopov urana, vendar je le uran 235 primeren za delo v jedrskih reaktorjih in za polnjenje jedrskih bomb. Poleg tega je razpolovna doba tega izotopa 700 milijonov let, zaradi tega razpada pa nastane torij 231.

Toda na uran 235 je treba vplivati ​​le s počasnim nevtronom, saj ta takoj razpade. Zaradi tega je ta element edinstven.

V naravi obstaja veliko virov nevtronskega sevanja, ki lahko sprožijo reakcijo razpada. Vendar se premikajo prehitro, da bi sodelovali z uranom 235, kar pomeni, da morajo skozi stopnjo upočasnjevanja zaradi zunanjih vplivov.

Izkazalo se je, da če daš U235 v običajno vodo, potem upočasni dovolj nevtronov in jih bo absorbiral uran 235. Tako se bo proizvedel izotop urana 236, ki je izredno nestabilen in hitro razpade v barijev 141 in kripton 92 ter tri visokoenergijske nevtrone.

Torej, takoj ko dodeljene tri nevtrone voda upočasni, jih je mogoče tudi absorbirati trije izotopi urana 235, ki bodo s sproščanjem hitrih tudi v procesu razpada nevtroni. To bo sprožilo eksponentno naraščajočo verižno reakcijo cepitve jedra.

Znanstveniki so se že dolgo naučili izvajati tako imenovano analizo ogljika, ki natančno temelji na določitvi preostalega deleža urana 235. V zvezi s tem je vse preprosto, če veste, kdaj je nastal uran in da se vsakih 700 milijonov let njegov delež v rudi prepolovi, potem je stvar tehnologije določiti, kakšna je njegova vsebnost v rudi.

Tako se verjame, da je takrat na našem planetu nastal absolutno ves uran, nato pa je naše Sonce postalo supernova, torej pred približno 6 milijardami let. Na podlagi teh podatkov ugotovimo, da bi morala biti koncentracija urana 235 v uranovi rudi na Zemlji 0,72%.

Toda analiza rude iz nahajališča Oklo je pokazala stopnjo 0,717%. Na prvi pogled razlika ni bistvena, glede na obseg depozita pa je bilo ocenjeno, da je v Oklu manjka približno 200 kg čistega urana, kar bo dovolj za minuto, da se ustvari več atomskih bombe.

Mislim, da ni vredno reči, da presenečenje Francozov ni bilo omejeno, saj glede na celotno politično situacijo in razpletajoča se oboroževalna tekma med Sovjetsko zvezo in ZDA je "izguba" takšne količine urana povzročila veliko zaskrbljenost in veliko vprašanj.

Toda s temeljitejšo študijo rude v nahajališču so znanstveniki odkrili tudi veliko količino tako imenovanih produktov razpadanja urana 235.

To je nakazovalo, da je bil izkopan uran 235 že izdelan v reaktorju in je bil vrnjen na tla.

In na prvi pogled je to čista neumnost, vendar je nadaljnje delo na nahajališču pokazalo, da je to edinstven objekt - edini naravni jedrski reaktor na svetu.

Načelo delovanja naravnega jedrskega reaktorja v Oklu

Reaktor je bil v aktivni fazi zelo dolgo, in sicer pred približno 2 milijardama let. Še več, takrat je bila koncentracija urana v rudi 3%, tako kot v sodobnih jedrskih reaktorjih.

Narava je problem upočasnitve nevtronov rešila na račun podtalnice, saj se je izkazalo, da je uranova ruda potopljena v plast podzemne vode. In prav ta voda je upočasnila nevtrone, ki so reagirali in sprožili jedrsko verižno reakcijo.

In če bi bila voda nenehno v "reaktorju", bi vedno večja reakcija prešla v nadkritično stanje in neizogibno bi prišlo do eksplozije.

Toda naravni reaktor pri Oklu nikoli ni šel v tako kritično stanje. Konec koncev voda sproži reakcijo in jo lahko ustavi.

Zgornja slika prikazuje prerez reaktorja Oklo. Tako je voda, ki teče skozi reaktor, sprožila verižno reakcijo in zelo ogrela to območje, nato pa je voda čez nekaj časa zavrela in izhlapela. Tako se je reakcija ustavila, saj ni bilo nič, kar bi upočasnilo nevtrone.

Ko se je reaktor ohladil, smo vanj spet zbrali vodo in začeli reakcijo. Reaktor je v tem "delujočem" stanju ostal dolga leta, dokler koncentracija urana ni padla na tako raven, da ni bilo več mogoče doseči kritičnega stanja.

Tako je deloval edinstven naravni reaktor v Oklu, znanstveniki pa so celo izračunali, da je njegova moč okoli 100 kW.

To dejstvo kaže, da na prvi pogled nemogoč pojav v naravi lahko obstaja in da je narava še vedno izumitelj.

Če vam je bilo gradivo zanimivo, ga ocenite in se ne pozabite naročiti na kanal. Hvala za vašo pozornost!