Ainutlaatuinen luonnollinen ydinreaktori Oklossa, sen avautumisen historia ja toimintaperiaate

Olemme kaikki tottuneet siihen, että ydinreaktori on monimutkainen tekninen rakenne, joka ihmiskunta keksi suhteellisen äskettäin ja teki siitä hyötyä kontrolloidun kautta ydinreaktio.

Luontomme on kuitenkin niin ainutlaatuinen ja monipuolinen, että se on luonut oman luonnollisen ydinreaktorin, joka on onnistunut toimimaan yli sadan vuoden ajan, ja se oli lähes kaksi miljardia vuotta sitten. Tämän luonnonilmiön löydön historiasta ja toimintaperiaatteesta keskustellaan tämän päivän materiaalissa.

Miten luonnollinen ydinreaktori löydettiin

Niinpä vuonna 1956 niin sanottu kylmä sota on täydessä vauhdissa, ja jokainen enemmän tai vähemmän suuri maa pyrkii hankkimaan uraani 235: n päästäkseen ydinvoimien suljettuun klubiin. Myös Ranska osoitti samaa halua, mutta se ei löytänyt uraaniesiintymiä alueeltaan.

Mutta onneksi ranskalaiset asiantuntijat onnistuivat löytämään rikkaan Oklo -alueen Gabonin kaltaisesta maasta (Ranskalla oli valta tähän maahan metropolina). Mutta tässä kerrostumassa louhittu uraani osoittautui hyvin outoksi. Loppujen lopuksi hän näytti siltä kuin olisi jo käynyt käynnissä olevassa reaktorissa.

Tämä tuli tunnetuksi tavanomaisen massaspektrometrisen analyysin jälkeen, joka suoritettiin vuonna 1972 rikastimessa.

Insinöörit kohtaavat vain ainutlaatuisen luonnonilmiön - luonnollisen ydinreaktorin, joka, kuten kävi ilmi, on toiminut menestyksekkäästi noin kaksi miljardia vuotta.

Ydinreaktion periaate ja uraanin puoliintumisaika 235

Luonnosta löytyy useita uraanin isotooppeja, mutta vain uraani 235 soveltuu ydinreaktoreissa työskentelyyn ja ydinpommien täyttämiseen. Lisäksi tämän isotoopin puoliintumisaika on 700 miljoonaa vuotta, ja tämän hajoamisen seurauksena muodostuu torium 231.

Mutta uraaniin 235 täytyy vaikuttaa vain hitaalla neutronilla, koska se hajoaa välittömästi. Tämä tekee tästä elementistä niin ainutlaatuisen.

Luonnossa on monia neutronisäteilyn lähteitä, jotka kykenevät aikaansaamaan hajoamisreaktion. Mutta ne liikkuvat liian nopeasti ollakseen vuorovaikutuksessa uraani 235: n kanssa, mikä tarkoittaa, että niiden on läpäistävä ulkoisten vaikutusten hidastuminen.

On käynyt ilmi, että jos laitat U235: n tavalliseen veteen, se hidastaa tarpeeksi neutroneja ja uraani 235 imee ne. Tämä tuottaa uraanin isotoopin 236, joka on erittäin epävakaa ja hajoaa nopeasti bariumiksi 141 ja kryptoniksi 92 sekä kolmeen korkean energian neutroniin.

Joten heti, kun vesi hidastaa varattuja kolmea neutronia, ne voivat myös imeytyä jo kolme uraanin 235 isotooppia, jotka puolestaan ​​käyvät läpi myös hajoamisprosessin, kun vapautuu nopeasti neutronit. Tämä aiheuttaa eksponentiaalisesti kasvavan ydinfissioketjun reaktion.

Tutkijat ovat jo pitkään oppineet suorittamaan ns. Tässä suhteessa kaikki on yksinkertaista, jos tiedät, milloin uraani muodostettiin ja että sen osuus malmista puolittuu 700 miljoonan vuoden välein, on tekniikan asia määrittää, mikä on sen pitoisuus malmissa.

Joten uskotaan, että ehdottomasti kaikki planeettamme uraani muodostui silloin, sitten Auringostamme tuli supernova, eli noin 6 miljardia vuotta sitten. Näiden tietojen perusteella havaitsemme, että uraanin 235 pitoisuuden maan uraanimalmissa tulisi olla 0,72%.

Mutta Oklo -talletuksen malmin analyysi osoitti arvosanan 0,717%. Ensi silmäyksellä ero ei ole merkittävä, mutta talletuksen määrän perusteella arvioitiin, että Oklo noin 200 kg puhdasta uraania puuttuu, ja tämä riittää minuutiksi useiden atomien luomiseen pommeja.

Mielestäni ei ole syytä sanoa, ettei ranskalaisten yllätykselle ollut rajaa, koska kun otetaan huomioon koko poliittinen tilanne ja Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen välillä käynnissä oleva asekilpailu, tällaisen uraanimäärän "menetys" aiheutti suurta huolta ja monia kysymyksiä.

Mutta tutkimalla perusteellisemmin kerrostuman malmia tutkijat löysivät myös suuren määrän uraani 235: n niin kutsuttuja hajoamistuotteita.

Tämä viittasi siihen, että louhittu uraani 235 oli jo muodostunut reaktoriin ja palautettu maahan.

Ja ensisilmäyksellä tämä on täyttä hölynpölyä, mutta talletusta koskevat lisätyöt osoittivat, että tämä on ainutlaatuinen kohde - maailman ainoa luonnollinen ydinreaktori.

Luonnollisen ydinreaktorin toimintaperiaate Oklossa

Reaktori oli aktiivisessa vaiheessa hyvin pitkään, nimittäin noin 2 miljardia vuotta sitten. Lisäksi tuolloin uraanipitoisuus malmissa oli 3%, aivan kuten nykyaikaisissa ydinreaktoreissa.

Luonto ratkaisi neutronien hidastamisen ongelman pohjaveden kustannuksella, koska kävi ilmi, että uraanimalmi oli upotettu pohjavesikerrokseen. Ja juuri tämä vesi hidasti neutronien reaktiota ja käynnisti ydinketjureaktion.

Ja jos vesi olisi jatkuvasti "reaktorissa", niin jatkuvasti lisääntyvä reaktio siirtyisi ylikriittiseen tilaan ja räjähdys tapahtuisi väistämättä.

Mutta Oklon luonnollinen reaktori ei koskaan mennyt näin kriittiseen tilaan. Loppujen lopuksi vesi sekä käynnistää reaktion että voi pysäyttää sen.

Yllä oleva kuva esittää poikkileikkauksen Oklo-reaktorista. Niinpä reaktorin läpi kulkeva vesi laukaisi ketjureaktion ja teki tämän alueen erittäin kuumaksi, sitten vesi kiehui ja haihtui tietyn ajan kuluttua. Siten reaktio pysähtyi, koska mikään ei hidastanut neutroneja.

Kun reaktori jäähtyi, siihen kerättiin jälleen vettä ja reaktio käynnistettiin. Reaktori pysyi tässä "toimintatilassa" monta vuotta, kunnes uraanipitoisuus laski sellaiselle tasolle, että kriittisyystilaan ei enää ollut mahdollista päästä.

Näin Oklon ainutlaatuinen luonnollinen reaktori toimi, ja tutkijat jopa laskivat, että sen teho oli noin 100 kW.

Tämä tosiasia osoittaa, että ensi silmäyksellä luonnossa mahdoton ilmiö voi hyvinkin olla olemassa ja luonto on edelleen keksijä.

Jos materiaali oli sinulle mielenkiintoista, arvioi se ja älä unohda tilata kanavaa. Kiitos huomiostasi!