Visiems ir apie viską. Natūralaus branduolinio reaktoriaus egzistavimas, mitas ar tikrovė
IN Vakarų Afrika, netoli nuo pusiaujo, teritorijoje, esančioje Gabono valstijos teritorijoje, mokslininkai padarė nuostabų atradimą. Tai atsitiko pačioje praėjusio amžiaus 70-ųjų pradžioje, tačiau iki šiol mokslo bendruomenės atstovai nepasiekė bendro sutarimo – kas buvo rasta?
Urano rūdos telkiniai yra dažni, nors ir gana reti. Tačiau Gabone aptikta urano kasykla pasirodė esanti ne tik vertingo mineralo telkinys, ji veikė kaip... tikras branduolinis reaktorius! Buvo aptiktos šešios urano zonos, kuriose įvyko tikra urano branduolių dalijimosi reakcija!
Tyrimai parodė, kad reaktorius buvo paleistas maždaug prieš 1900 milijonų metų ir kelis šimtus tūkstančių metų veikė lėto virimo režimu.
Urano izotopo U-235 kiekis Afrikos anomalijos reaktorių zonose yra beveik toks pat, kaip ir šiuolaikiniuose žmogaus pastatytuose branduoliniuose reaktoriuose. Požeminis vanduo buvo naudojamas kaip moderatorius.
Mokslo atstovų nuomonės dėl reiškinio išsiskiria. Didžioji dalis žinovų stojo į teorijos pusę, pagal kurią branduolinis reaktorius Gabone įsijungė spontaniškai, nes sutapo tokiam paleidimui būtinos sąlygos.
Tačiau ne visi buvo patenkinti tokia prielaida. Ir todėl jie buvo gerų priežasčių. Daugelis dalykų sakė, kad Gabono reaktorius, nors ir neturi dalių, kurios išoriškai būtų panašios į mąstančių būtybių kūrinius, vis tiek yra protingų būtybių veiklos produktas.
Pateikiame keletą faktų. Tektoninis aktyvumas vietovėje, kurioje buvo rastas reaktorius, jo veikimo metu buvo neįprastai didelis. Tačiau tyrimai parodė, kad menkiausias grunto sluoksnių poslinkis tikrai lemtų reaktoriaus išjungimą. Tačiau kadangi reaktorius veikė šimtus tūkstančių metų, tai neįvyko. Kas ar kas užšaldė tektoniką reaktoriui veikiant? Gal tai padarė tie, kurie jį paleido? Toliau. Kaip jau minėta, požeminis vanduo buvo naudojamas kaip moderatorius. Norint užtikrinti nuolatinį reaktoriaus veikimą, kažkas turėjo reguliuoti jo tiekiamą galią, nes jei jos buvo per daug, vanduo užvirdavo ir reaktorius išsijungdavo. Šie ir kai kurie kiti punktai rodo, kad Gabono reaktorius yra dirbtinės kilmės daiktas. Bet kas žemėje turėjo tokią technologiją prieš du milijardus metų?
Kad ir ką sakytumėte, atsakymas paprastas, nors ir kiek banalus. Tai galima padaryti tik nuo . Visai gali būti, kad jie pas mus atkeliavo iš centrinis regionas Galaktikos, kuriose žvaigždės yra daug senesnės už Saulę, o jų planetos yra senesnės. Tuose pasauliuose gyvybė turėjo galimybę atsirasti daug anksčiau, tuo metu, kai Žemė dar nebuvo labai patogus pasaulis.
Kodėl ateiviams reikėjo sukurti stacionarų didelės galios branduolinį reaktorių? Kas žino... Galbūt jie įrengė „kosminę įkrovimo stotelę“ Žemėje, o gal...
Egzistuoja hipotezė, kad labai išsivysčiusios civilizacijos tam tikrame savo vystymosi etape „globoja“ kitose planetose atsirandančią gyvybę. Ir jie netgi prisideda prie negyvų pasaulių pavertimo tinkamais gyventi. Gal šiems žmonėms priklausė tie, kurie kūrė Afrikos stebuklą? Galbūt jie panaudojo reaktoriaus energiją teraformavimui? Mokslininkai vis dar ginčijasi, kaip atsirado Žemės atmosfera, tokia turtinga deguonies. Viena iš prielaidų yra Pasaulio vandenyno vandenų elektrolizės hipotezė. O elektrolizei, kaip žinia, reikia daug elektros energijos. Tai gal ateiviai tam sukūrė Gabono reaktorių? Jei taip, tai, matyt, ne jis vienintelis. Labai gali būti, kad kada nors bus rasta ir tokių, kaip jis.
Kad ir kaip būtų, Gabono stebuklas verčia susimąstyti. Pagalvokite ir ieškokite atsakymų.
Natūralūs branduoliniai reaktoriai egzistuoja! Kažkada iškilus branduolinis fizikas Enrico Fermi pompastiškai pareiškė, kad branduolinį reaktorių gali sukurti tik žmogus... Tačiau, kaip paaiškėjo po daugelio dešimtmečių, jis klydo – gamina ir branduolinius reaktorius! Jie egzistavo prieš daugybę šimtų milijonų metų, burbuliuodami branduolinėse grandininėse reakcijose. Paskutinis iš jų – natūralus Oklo branduolinis reaktorius – užgeso prieš 1,7 milijardo metų, tačiau vis dar kvėpuoja spinduliuote.
Kodėl, kur, kaip ir, svarbiausia, kokios yra šio gamtos reiškinio atsiradimo ir veiklos pasekmės?
Natūralius branduolinius reaktorius gali sukurti pati motina gamta - tam pakaks, kad reikiama urano-235 izotopo koncentracija (235U) susikauptų vienoje „vietoje“. Izotopas yra tam tikra rūšis cheminis elementas, kuris skiriasi nuo kitų tuo, kad atomo branduolyje yra daugiau ar mažiau neutronų, o protonų ir elektronų skaičius išlieka pastovus.
Pavyzdžiui, uranas visada turi 92 protonus ir 92 elektronus, tačiau neutronų skaičius skiriasi: 238U – 146 neutronus, 235U – 143, 234U – 142, 233U – 141 ir t.t. ... Natūraliuose mineraluose - Žemėje, kitose planetose ir meteorituose - masė visada yra 238U (99,2739%), o izotopai 235U ir 234U yra tik pėdsakais - atitinkamai 0,720% ir 0,0057%.
Branduolinė grandininė reakcija prasideda, kai urano-235 izotopo koncentracija viršija 1% ir kuo ji intensyvesnė, tuo intensyvesnė. Kaip tik todėl, kad urano-235 izotopas yra labai išsklaidytas gamtoje, buvo manoma, kad natūralūs branduoliniai reaktoriai negali egzistuoti. Beje, elektrinių branduoliniuose reaktoriuose 235U naudojamas kaip kuras ir atominėse bombose.
Tačiau 1972 metais urano kasyklose netoli Oklo Gabone, Afrikoje, mokslininkai aptiko 16 natūralių branduolinių reaktorių, kurie veikė beveik prieš 2 milijardus metų... Dabar jie sustojo, o 235U koncentracija juose mažesnė nei buvo "normalus" gamtinės sąlygos — 0,717%.
Šis, nors ir menkas, skirtumas, palyginti su „įprastais“ mineralais, privertė mokslininkus padaryti vienintelę logišką išvadą – čia tikrai veikė natūralūs branduoliniai reaktoriai. Be to, patvirtinimas buvo didelė urano-235 branduolių skilimo produktų koncentracija, panaši į tai, kas vyksta dirbtiniuose reaktoriuose. Kai urano-235 atomas suyra, neutronai išeina iš jo branduolio, atsitrenkę į urano-238 branduolį, paverčia jį uranu-239, kuris savo ruožtu praranda 2 elektronus ir tampa plutoniu-239...
Būtent šis mechanizmas Oklo mieste sugeneravo daugiau nei dvi tonas plutonio-239. Mokslininkai apskaičiavo, kad natūralių „paleidimo“ metu branduolinis reaktorius Oklo, maždaug prieš 2 milijardus metų (235U pusinės eliminacijos laikas yra 6 kartus greitesnis nei 238U – 713 milijonų metų), 235U dalis buvo daugiau nei 3%, o tai prilygsta pramoniniu būdu prisodrintam uranui.
Kad branduolinė reakcija tęstųsi, būtinas veiksnys buvo greitųjų neutronų, sklindančių iš urano-235 branduolių, sulėtėjimas. Šis veiksnys, kaip ir žmogaus sukurtuose reaktoriuose, buvo paprastas vanduo.
Reaktorius pradėjo veikti, kai urano turtingos akytos uolienos Oklo mieste buvo užtvindytos požeminiu vandeniu ir veikė kaip tam tikri neutronų moderatoriai. Dėl reakcijos išsiskirianti šiluma privertė vandenį užvirti ir išgaruoti, sulėtindama ir vėliau sustabdydama branduolinę grandininę reakciją.
O atvėsus visai uolienai ir suirus visiems trumpalaikiams izotopams (tai vadinamieji neutronų nuodai, gebantys sugerti neutronus ir sustabdyti reakciją), susikondensavo vandens garai, užtvindę uolieną ir reakcija atsinaujino.
Mokslininkai apskaičiavo, kad reaktorius buvo „įjungtas“ 30 minučių, kol vanduo išgaravo, ir „išjungtas“ 2,5 valandos, kol garai kondensavosi. Šis cikliškas procesas priminė šiuolaikinius geizerius ir truko kelis šimtus tūkstančių metų. Skilstant urano skilimo produktų, daugiausia radioaktyvių jodo izotopų, branduoliams susidarė penki ksenono izotopai.
Tai visi 5 izotopai įvairiose koncentracijose, kurie buvo rasti tokiose natūraliose reaktoriaus uolienose. Būtent šių tauriųjų dujų (ksenonas yra labai sunkios ir radioaktyvios dujos) izotopų koncentracija ir santykis leido nustatyti, kokiu periodiškumu „veikė Oklo“ reaktorius.
Urano-235 atomo (didelių atomų) branduolio skilimas sukelia greitųjų neutronų spinduliuotę, kurią vanduo turi sulėtinti tolesnėms branduolinėms reakcijoms (mažoms molekulėms)
Yra žinoma, kad didelė radiacija kenkia gyviems organizmams. Todėl tose vietose, kur egzistavo natūralūs branduoliniai reaktoriai, akivaizdžiai buvo „negyvos vietos“, kur nebuvo gyvybės, nes DNR sunaikinama radioaktyviosios jonizuojančiosios spinduliuotės dėka. Tačiau dėmės pakraštyje, kur radiacijos lygis buvo daug žemesnis, dažnos mutacijos, o tai reiškia, kad nuolat atsirado naujų rūšių.
Mokslininkai vis dar tiksliai nežino, kaip Žemėje atsirado gyvybė. Jie tik žino, kad tam reikėjo stipraus energijos impulso, kuris prisidėtų prie pirmųjų organinių polimerų susidarymo. Manoma, kad tokie impulsai gali būti žaibai, ugnikalniai, meteoritų ir asteroidų kritimai, tačiau pastaraisiais metais Atspirties tašku siūloma remtis hipoteze, kad tokį impulsą galėtų sukurti natūralūs branduoliniai reaktoriai. Kas žino …
Daug kas, ką mums siūlo gamta, vis dar yra tobulesnė ir paprastesnė už tai, ką žmogus planuoja padaryti, todėl mokslininkai pirmiausia tiria tai, ką gamta mums siūlo.
Tačiau tai, kas bus aptarta šiame straipsnyje, atsitiko visiškai priešingai.
1942 m. gruodžio 2 d. Čikagos universiteto mokslininkų komanda, vadovaujama Nobelio premijos laureato Enrico Fermio, sukūrė pirmąjį žmogaus sukurtą branduolinį reaktorių. Šis pasiekimas buvo laikomas paslaptyje per Antrąjį pasaulinį karą, kaip vadinamojo Manheteno projekto, skirto atominei bombai sukurti, dalis.
Praėjus 15 metų po to, kai žmogus sukūrė dalijimosi reaktorių, mokslininkai pradėjo galvoti apie pačios gamtos sukurto branduolinio reaktoriaus egzistavimo galimybę. Pirmą oficialią publikaciją šia tema paskelbė japonų profesorius Paulas Kuroda (1956), kuris nustatė išsamius reikalavimus visiems galimiems natūraliems reaktoriams, jei tokių yra gamtoje.
Mokslininkas išsamiai apibūdino šį reiškinį, o jo aprašymas vis dar laikomas geriausiu (klasikiniu) branduolio fizikoje:
- Apytikslis natūralaus reaktoriaus formavimo amžiaus intervalas
- Jame reikiama urano koncentracija
- Reikalingas urano izotopų santykis jame yra 235 U / 238 U
Nepaisant kruopštaus tyrimo, Paulas Kuroda negalėjo rasti natūralaus reaktoriaus savo modeliui tarp planetoje esančių urano rūdos telkinių.
Maža, bet kritiška detalė, kurios mokslininkas praleido, yra galimybė vandeniui dalyvauti kaip grandininės reakcijos moderatoriui. Jis taip pat nesuvokė, kad tam tikros rūdos gali būti tokios porėtos, kad išliko reikalinga suma vandens, kad sulėtintų neutronų greitį ir palaikytų reakciją.
Mokslininkai teigė, kad tik žmogus gali sukurti branduolinį reaktorių, tačiau gamta pasirodė sudėtingesnė.
Natūralų branduolinį reaktorių 1972 m. birželio 2 d. aptiko prancūzų analitikas Bougiges Gabono pietryčiuose Vakarų Afrikoje, tiesiai urano telkinio korpuse.
Ir štai kaip įvyko atradimas.
Prancūzijos urano sodrinimo gamyklos Pierrelatte laboratorijoje atlikdamas įprastinius spektrometrinius 235 U/238 U izotopų kiekio santykio Oklo telkinio rūdoje tyrimus, chemijos mokslininkas aptiko nedidelį nuokrypį (0,00717, palyginti su norma 0,00720).
Gamtai būdingas įvairių elementų izotopinės sudėties stabilumas. Jis nepakitęs visoje planetoje. Žinoma, gamtoje vyksta izotopų skilimo procesai, tačiau tai nebūdinga sunkiems elementams, nes jų masių skirtumo nepakanka, kad šie izotopai pasiskirstytų vykstant kokiems nors geocheminiams procesams. Tačiau Oklo telkinyje urano izotopinė sudėtis buvo nebūdinga. Šio nedidelio skirtumo pakako, kad sudomintų mokslininkus.
Iš karto atsirado įvairių hipotezių apie keisto reiškinio priežastis. Kai kurie tvirtino, kad laukas buvo užterštas panaudotu ateivių kuru. erdvėlaivis, kiti laikė tai branduolinių atliekų, kurias paveldėjome iš senovės labai išsivysčiusių civilizacijų, laidojimo vieta. Tačiau išsamūs tyrimai parodė, kad šis neįprastas urano izotopų santykis susidarė natūraliai.
Tai imituota šio „gamtos stebuklo“ istorija.
Reaktorius pradėjo veikti maždaug prieš du milijardus metų proterozojaus laikais. Proterozojus yra dosnus atradimų. Būtent proterozojaus laikais buvo sukurti pagrindiniai gyvosios medžiagos egzistavimo ir gyvybės vystymosi Žemėje principai. Atsirado pirmieji daugialąsčiai organizmai, kurie pradėjo kolonizuoti pakrančių vandenis, laisvo deguonies kiekis Žemės atmosferoje siekė 1%, atsirado prielaidos sparčiam gyvybės klestėjimui, įvyko perėjimas nuo paprasto dalijimosi prie lytinio dauginimosi.
Ir dabar, tokiu Žemei svarbiu metu, pasirodo mūsų „branduolinis gamtos reiškinys“.
Vis dėlto stebina tai, kad pasaulyje nebuvo rastas kitas panašus reaktorius. Tačiau, remiantis kai kuriais pranešimais, Australijoje buvo rasta panašaus reaktoriaus pėdsakų. Tai galima paaiškinti tik tuo, kad tolimuoju Kambro laikotarpiu Afrika ir Australija buvo viena visuma. Kita suakmenėjusi reaktoriaus zona taip pat buvo aptikta Gabone, bet kitokiame urano telkinyje – Bangombe, 35 kilometrai į pietryčius nuo Oklo.
Žemėje yra žinomi to paties amžiaus urano telkiniai, kuriuose, tačiau, nieko panašaus neįvyko. Štai tik garsiausi iš jų: Devils Hole ir Rainier Meisa Nevadoje, Pena Blanca Meksikoje, Box Canyon Aidaho valstijoje, Kaymakli Turkijoje, Chauvet Cove Prancūzijoje, Cigar Lake Kanadoje ir Owens Lake Kalifornijoje.
Matyt, Afrikoje proterozojaus regione susidarė keletas unikalių sąlygų, reikalingų natūraliam reaktoriui paleisti.
Koks tokio nuostabaus proceso mechanizmas?
Ko gero, pirmiausia kokioje įduboje, galbūt senovinės upės deltoje, susidarė urano rūdos turtingas smiltainio sluoksnis, kuris rėmėsi tvirta bazalto lova. Po kito, toje epochoje įprasto žemės drebėjimo, būsimo reaktoriaus bazaltinis pamatas nuskendo kelis kilometrus, traukdamas su savimi urano gyslą. Gysla įtrūko ir į plyšius prasiskverbė gruntinis vanduo. Šiuo atveju uranas lengvai migruoja su vandeniu, kuriame yra daug deguonies, ty oksiduojančioje aplinkoje.
Deguonies prisotintas vanduo prasiskverbia per uolienos storį, išplauna iš jos uraną, nešiojasi jį kartu su savimi ir palaipsniui sunaudoja jame esantį deguonį, kad oksiduotų organines medžiagas ir dvivalenčią geležį. Kai išsenka deguonies atsargos, cheminė padėtis žemės gelmėse keičiasi iš oksidacinės į redukuojančią. Tada urano „kelionė“ baigiasi: jis nusėda uolienose, kaupiasi daugelį tūkstantmečių. Tada dar vienas kataklizmas pakėlė pagrindą į šiuolaikinį lygį. Šios schemos laikosi daugelis mokslininkų, įskaitant ir tuos, kurie ją pasiūlė.
Kai tik uranu prisodrintų sluoksnių masė ir storis pasiekė kritinius dydžius, juose įvyko grandininė reakcija ir „agregatas“ pradėjo veikti.
Keletą žodžių reikėtų pasakyti apie pačią grandininę reakciją, kuri yra sudėtingų cheminių procesų, vykstančių „natūraliame reaktoriuje“, pasekmė. Lengviausia suskaidyti 235 U branduolius, kurie, sugėrę neutroną, yra padalinti į du dalijimosi fragmentus ir išskiria du ar tris neutronus. Išstumtus neutronus savo ruožtu gali absorbuoti kiti urano branduoliai, išprovokuodami padidėjusį skilimą.
Tokia savaime išsilaikanti reakcija yra valdoma, tuo ir pasinaudojo branduolio dalijimosi reaktorių sukūrę žmonės. Jame valdymas atliekamas naudojant valdymo strypus (pagamintus iš medžiagų, kurios gerai sugeria neutronus, pavyzdžiui, kadmio), nuleistas į „karštąją zoną“. Savo reaktoriuje Enrico Fermi panaudojo būtent šias kadmio plokštes branduolinei reakcijai reguliuoti. Oklo reaktoriaus niekas nekontroliavo įprasta šio termino prasme.
Grandininę reakciją lydi paleidimas didelis kiekisšilumos, todėl vis dar buvo neaišku, kodėl natūralūs reaktoriai Gabone nesprogo, o reakcijos susireguliavo savaime.
Dabar mokslininkai įsitikinę, kad žino atsakymą. Vašingtono universiteto mokslininkai mano, kad sprogimai įvyko ne dėl kalnų vandens šaltinių. Įvairiuose žmogaus sukurtuose reaktoriuose grafitas naudojamas kaip moderatorius, būtinas skleidžiamiems neutronams sugerti ir grandininei reakcijai palaikyti, o Okloje reakcijos moderatoriaus vaidmenį atliko vanduo. Į natūralų reaktorių patekęs vanduo užvirdavo ir išgaravo, dėl to grandininė reakcija buvo laikinai sustabdyta. Reaktoriui atvėsinti ir kaupti vandenį prireikė apie dvi su puse valandos, o aktyvaus periodo trukmė – apie 30 minučių, praneša „Nature“.
Kai uoliena atvėso, vanduo vėl išsiveržė ir prasidėjo branduolinė reakcija. Ir taip užsiliepsnojo, o paskui užgeso reaktorius, kurio galia buvo apie 25 kW (tai yra 200 kartų mažiau nei paties pirmojo atominė jėgainė), dirbo maždaug 500 tūkstančių metų.
Oklo mieste, taip pat visoje likusioje Žemės dalyje ir viduje saulės sistema Apskritai, prieš du milijardus metų santykinis 235 U izotopo gausumas urano rūdoje buvo 3000 vienam milijonui atomų. Šiuo metu branduolinio reaktoriaus Žemėje formavimas natūraliai nebeįmanomas, nes natūralaus urano trūksta 235 U.
Taip pat yra keletas sąlygų, kurios turi būti įvykdytos norint sukelti natūralią skilimo reakciją:
- Didelė bendroji urano koncentracija
- Maža neutronų absorberių koncentracija
- Didelė retarderio koncentracija
- Minimali arba kritinė masė dalijimosi reakcijai pradėti
Be to, kad pati gamta paleido natūralaus reaktoriaus mechanizmą, negalima nerimauti dėl kito, bene „skubiausio“ pasaulio ekologijos klausimo: kas atsitiko su natūralios branduolinės „energetinės stoties“ atliekomis?
Dėl natūralaus reaktoriaus veikimo susidarė apie šešias tonas dalijimosi produktų ir 2,5 tonos plutonio. Didžioji dalis radioaktyviųjų atliekų yra „palaidota“ uranito mineralo kristalinėje struktūroje, kuri buvo aptikta Oklo rūdos telkinyje.
Netinkamo dydžio joninio spindulio elementai, kurie negali prasiskverbti pro uranito gardelę, prasiskverbia arba išsiplauna.
Oklinskio reaktorius „papasakojo“ žmonijai, kaip branduolines atliekas galima palaidoti taip, kad kapinynas būtų nekenksmingas. aplinką. Yra duomenų, kad daugiau nei šimto metrų gylyje, nesant nesusieto deguonies, beveik visi branduolinių laidojimo produktai neperžengė rūdos kūnų ribų. Buvo užregistruoti tik tokių elementų kaip jodas ar cezis judėjimas. Tai leidžia daryti analogiją tarp natūralių ir technologinių procesų.
Daugiausiai aplinkosaugininkų dėmesio sulaukė plutonio migracijos problema. Yra žinoma, kad plutonis suyra beveik visiškai iki 235 U, todėl pastovus jo kiekis gali rodyti, kad urano pertekliaus nėra ne tik už reaktoriaus ribų, bet ir už uranito granulių, kuriose reaktoriaus veiklos metu susidarė plutonis.
Plutonis yra gana svetimas biosferos elementas ir jo randama nedidelėmis koncentracijomis. Kartu su kai kuriais urano telkinių rūdoje, kur vėliau suyra, dalis plutonio susidaro iš urano, kai jis sąveikauja su kosminės kilmės neutronais. Nedideliais kiekiais urano gamtoje galima rasti įvairios koncentracijos visiškai skirtingose gamtinėse aplinkose – granituose, fosforituose, apatituose, jūros vandens, dirvožemis ir kt.
IN Šis momentas Oklo yra aktyvus urano telkinys. Tie rūdos telkiniai, kurie yra šalia paviršiaus, kasami karjerų metodu, o esantys gylyje – kasybos būdu.
Iš septyniolikos šiuo metu žinomų iškastinių reaktorių devyni yra visiškai užkasti (neprieinami).
15 reaktoriaus zona yra vienintelis reaktorius, į kurį galima patekti per tunelį reaktoriaus šachtoje. Fosilinio reaktoriaus 15 liekanos aiškiai matomos kaip šviesiai pilkai geltona spalvinga uoliena, kurią daugiausia sudaro urano oksidas.
Šviesios spalvos juostelės uolienose virš reaktoriaus yra kvarcas, susikristalizavęs iš karštų požeminių vandens šaltinių, kurie cirkuliavo reaktoriui veikiant ir jam sugedus.
Tačiau kaip alternatyvų to tolimo laiko įvykių vertinimą galima paminėti ir tokią nuomonę, susijusią su natūralaus reaktoriaus veikimo pasekmėmis. Daroma prielaida, kad natūralus branduolinis reaktorius gali sukelti daugybę gyvų organizmų mutacijų tame regione, kurių didžioji dauguma išnyko kaip negyvybingi. Kai kurie paleoantropologai mano, kad būtent didelė radiacija sukėlė netikėtas mutacijas afrikietiškuose žmonių protėviuose, kurie netoliese klajojo ir pavertė juos žmonėmis (!).
Urano rūdos gavybos karjeras Gabone netoli Oklo miesto
Lygiai prieš 40 metų įvyko pirmoji tarptautinė konferencija, skirta unikalaus natūralaus branduolinio reaktoriaus Pusiaujo Afrikos pietvakariuose tyrimo rezultatams. Šis geologinis reiškinys buvo aptiktas Gabone, netoli Oklo kalnakasybos miesto, 1972 m. birželio 2 d., tiesiai urano telkinio kūne.
Tarnavimo laikas: 500 000 metų
Kartą, tyrinėdama urano kasyklą Gabone, prancūzų geologų ekspedicija nustebo sužinojusi, kad maždaug prieš du milijardus metų čia veikė tikras natūralus branduolinis reaktorius. Taip apie senojoje Oklo kasykloje slypintį geologinį stebuklą sužinojo visas pasaulis.
Kaip jie buvo sukurti? gamtinės sąlygos kad įvyktų branduolinė grandininė reakcija? Kadaise viskas prasidėjo nuo to, kad upės deltoje ant kieto bazalto uolienų klodo buvo nusodintas smiltainio sluoksnis, kuriame gausu urano rūdos. Dėl nesibaigiančių žemės drebėjimų serijos bazalto pamatai giliai nugrimzdo į žemę. Ten kilometro gylyje įtrūko urano turintis smiltainis, į plyšius pradėjo tekėti gruntinis vanduo. Praėjo šimtai milijonų metų, ir smėlio sluoksnis vėl iškilo į paviršių.
Branduoliniai inžinieriai geologams paaiškino, kad vanduo tarnauja kaip natūralus grandininės reakcijos reguliatorius. Patekęs į reaktorių iš karto užvirė ir išgaravo, dėl to „atominė ugnis“ kuriam laikui užgeso.
Reaktoriui atvėsinti ir sukaupti vandenį prireikė maždaug 2,5 valandos, o aktyvaus periodo trukmė – apie pusvalandį. Kai uoliena atvėso, vanduo vėl išsiveržė ir prasidėjo branduolinė reakcija. Taip liepsnojantis ir užgesęs reaktorius, kurio galia buvo 200 kartų mažesnė nei pirmosios Obninsko atominės elektrinės, veikė apie pusę milijono metų.
Čikagos Woodpile, pirmasis pasaulyje branduolinis reaktorius, paleistas 1942 m
Nepaisant ilgo Afrikos geologinio reiškinio tyrimų laikotarpio, kai kurie neišspręsti klausimai vis dar lieka. Ir svarbiausia: kaip natūralus reaktorius pusę milijono metų išgyveno žemės drebėjimus ir sukrėtimus? Žemės pluta? Juk akivaizdu, kad bet koks žemės sluoksnių judėjimas iš karto pakeistų „tūrį darbo zona“ Tokiu atveju arba branduolinė reakcija iškart sustotų, arba branduolinis sprogimas, kuris be pėdsakų sunaikino geologinį reiškinį...
Tuo tarpu šiuo metu Oklo yra aktyvus urano telkinys. Tie rūdos telkiniai, kurie yra šalia paviršiaus, kasami karjerų eksploatavimo būdu, o esantys gylyje – kasybos būdu.
„Chicago Woodpile“
1942 m. gruodžio 2 d. Čikagos universiteto fizikų komanda, vadovaujama laureato. Nobelio premija Enrico Fermi paleido pirmąjį pasaulyje branduolinį reaktorių, pavadintą Chicago Woodpile. Po 15 metų pasirodė pirmosios idėjos apie pačios gamtos sukurto branduolinio reaktoriaus egzistavimo galimybę. Vienas pirmųjų, sukūrusių hipotezę apie natūralius reaktorius, buvo japonų fizikas Paulas Kuroda. Ilgą laiką jis nesėkmingai ieškojo natūralių branduolinių reakcijų požymių urano kasyklų telkiniuose.
Kai buvo atrastas Oklo reaktorius, kilo įvairių hipotezių apie šio keisto reiškinio priežastis. Vieni tvirtino, kad laukas buvo užterštas panaudotu kuru iš ateivių erdvėlaivių, kiti laikė tai branduolinių atliekų, kurias paveldėjome iš senovės labai išsivysčiusių civilizacijų, laidojimo vieta.
Be nuostabių natūralaus branduolinio reaktoriaus veikimo detalių, būtų labai įdomu sužinoti jo „radioaktyviųjų atliekų“ likimą. Radiochemikai suskaičiavo, kad Oklo reaktoriuje buvo pagaminta apie 6 tonas dalijimosi produktų ir 2,5 tonos plutonio. Tuo pačiu metu didžioji dalis radioaktyviųjų atliekų buvo uranito mineralo kristalinėje struktūroje, Oklo kasyklos rūdos kūnuose.
Natūralus reaktorius aiškiai parodė, kaip galima statyti aplinkai nekenksmingus branduolinius kapinynus. Tačiau pagrindinė natūralios spinduliuotės įtaka mūsų planetos florai ir faunai yra visokios mutacijos.
Nuo beždžionės iki žmogaus
Natūralus Oklo reaktorius pradėjo veikti tuo metu, kai Žemėje pasirodė pirmieji daugialąsčiai organizmai, kurie iškart pradėjo kolonizuoti šiltus vandens telkinius ir pakrantės zonose Pasaulio vandenynas. Evoliucijos doktrina, pagrįsta pagrindine didžiojo Darvino teorija, numato sklandų perėjimą nuo jūros augalų ir gyvūnų prie sausumos. Tačiau kai kurie paleontologiniai radiniai nelabai atitinka tradicinius požiūrius, patvirtinančius hipotezes apie evoliucinius „šuolius“ ir „šuolius“. Kai kurie paleontologai atkakliai tvirtina, kad skirtingose istoriniais laikotarpiais staiga tarsi iš niekur atsirado visiškai naujos gyvų organizmų rūšys.
Kaip alternatyvų to tolimo laiko įvykių vertinimą galima paminėti tokią nuomonę, susijusią su natūralaus reaktoriaus veikimo pasekmėmis. Daroma prielaida, kad natūralus branduolinis reaktorius gali sukelti daugybę gyvų organizmų mutacijų, kurių didžioji dauguma išnyko kaip negyvybingi. Kai kurie paleontologai mano, kad būtent didelė radiacija sukėlė netikėtas mutacijas netoliese klajojančiose Afrikos beždžionėse ir pastūmėjo jų evoliuciją link šiuolaikinių žmonių.
Negyvos vietos ir radiacijos mutantai
Visai gali būti, kad tais tolimais laikais natūralūs grandininių reakcijų šaltiniai pasitaikydavo gana dažnai, tad retkarčiais būdavo įjungiami ne tik natūralūs reaktoriai, bet ir atominiai sprogimai. Žinoma, toks radiacijos poveikis kažkaip turėtų atsispindėti besiformuojančioje mūsų planetos biosferoje. Didelė radiacija yra žalinga bet kokiai gyvybei, tačiau natūralių reaktorių atveju situacija yra daug sudėtingesnė. Išties, šalia, o juo labiau virš reaktoriaus, turėjo susidaryti negyva vieta (prisiminkime paslaptingas „geopatogenines“ zonas), kurioje bet kokia flora ir fauna būtų sunaikinta reaktoriaus zonos jonizuojančiosios spinduliuotės. Tačiau pavojingos zonos pakraščiuose radiacijos lygis gali pakeisti situaciją – radiacija čia ne nužudys, o sukels eilę genų mutacijų.
Urano rūda, išgauta iš Oklo kasyklos
Tarp radiacijos mutantų gali būti labai neįprastų būtybių, kurios atnešė didelę įvairovę supančią gamtą ir įsibėgėjant evoliucinis vystymasis. Pasirodo, netoli nuo natūralių spinduliuotės šaltinių turėjo būti pastebėta precedento neturinti gyvybės įvairovė.
Be to, radiacijos srautai iš natūralių reaktorių ir sprogimai galėtų paaiškinti, kaip Žemėje atsirado gyvybė. Evoliucijos biologai, biofizikai ir biochemikai jau seniai išreiškė atsargius spėjimus, kad gyvenimo procesai pirmajai ląstelei reikėjo kažkokio gana galingo energijos impulso. Šis išorinės energijos srautas gali nutrūkti cheminiai ryšiai tokių elementų kaip anglis, azotas, vandenilis ir deguonis. Tada šie elementai gali reaguoti vienas su kitu ir sudaryti pirmąsias sudėtingas organines molekules. Anksčiau buvo manoma, kad toks smūgis gali sukelti elektromagnetinės energijos impulsą, tarkime, stipraus žaibo išlydžio pavidalu. Tačiau pastaraisiais metais idėjos apie tai, kas kur vyksta geriau nei žaibas Galingi natūralūs spinduliuotės šaltiniai galėtų susidoroti su tokio energijos impulso organizavimu.
Acidališkas fenomenas
Neseniai roveris „Curiosity“ padarė netikėtą atradimą. Viskas prasidėjo nuo to, kad Marso marsaeigis, atlikdamas įprastinius tyrimus, Raudonosios planetos paviršiuje aptiko... branduolinių pelenų pėdsakų.
Šis paslaptingas faktas iš karto sukėlė hipotezę, kad prieš kelis šimtus milijonų metų Marse įvyko didelio masto branduolinė nelaimė. Kažkaip sprogo natūralus reaktorius, uždengęs didelius planetos plotus radioaktyviomis dulkėmis ir šiukšlėmis. Šiuo atveju pagrindinis argumentas yra tokio „branduolinio scenarijaus“ įgyvendinimo Žemėje, Oklo mieste, faktas.
Galbūt prieš maždaug milijardą metų šiaurinėje Marso Acidalijos jūros dalyje susiformavo ir veikė milžiniškas branduolinis reaktorius. Tikriausiai Marso reaktorius neturėjo pakankamai efektyvaus reguliatoriaus ir vieną dieną sprogo, išskirdamas nemažą kiekį radioaktyviųjų medžiagų.
Greičiausiai „Acidalo fenomenas“ slypėjo nemaža gylyje, mažiausiai kilometre, kur buvo didelis koncentruoto urano, torio ir kalio rūdos telkinys. Matyt, senovės Marsas tektoniškai buvo gana rami planeta, turinti labai mažai judėjimo. litosferos plokštės. Todėl radioaktyvusis rūdos kūnas labai ilgai ilsėjosi ir jame vyko branduolinės reakcijos.
Marsaeigis „Curiosity“ aptiko branduolinių pelenų pėdsakų Marse
Skaičiavimai rodo, kad Marso atominis sprogimas prilygsta 30 kilometrų asteroidui, nukritusiam ant planetos paviršiaus. Tačiau, skirtingai nei susidūrus su asteroidu, sprogimo šaltinis buvo arčiau paviršiaus, o jo suformuota įduba buvo daug seklesnė nei smūgio krateriai.
Regionas, kuriame yra didelė torio koncentracija, yra Acidalia jūros šiaurės vakaruose, plačioje ir seklioje įduboje. Torio pėdsakų ir radioaktyviųjų kalio izotopų kiekis rodo, kad branduolinė nelaimė įvyko prieš kelis šimtus milijonų metų, Amazonės eros viduryje arba pabaigoje. Šią katastrofą taip pat rodo, kad planetos atmosferoje yra izotopų argono-40 ir ksenono-129, atsirandančių dėl branduolinių reakcijų.
Daugelis planetų mokslininkų išreiškia didelių abejonių dėl Marso tikrovės branduolinė katastrofa. Taigi jie pažymi, kad dabartinės geologinės sąlygos tiek Marse, tiek Žemėje tūkstantmečius nepatyrė dramatiškų pokyčių. Geofizikų ir geochemikų teigimu, NASA misijos metu aptiktos Marso paviršiaus ypatybės gali būti siejamos su dažniausiai pasitaikančiais geologiniais procesais, kurie neturi branduolinio pagrindo.
Korolis A. Yu. - 121 SNIYAEiP klasės studentas (Sevastopolio nacionalinis institutas atominė energija ir pramonė.)
Vadovas – dr. , YPPU SNIYAEiP katedros docentas Vakh I.V., g. Repina 14 kv. 50
Oklo mieste (urano kasykla Gabono valstijoje, netoli pusiaujo, Vakarų Afrikoje) natūralus branduolinis reaktorius veikė prieš 1900 mln. Buvo nustatytos šešios „reaktoriaus“ zonos, kurių kiekvienoje buvo rasta dalijimosi reakcijos požymių. Aktinidų skilimo likučiai rodo, kad reaktorius šimtus tūkstančių metų veikė lėto virimo režimu.
1972 m. gegužės–birželio mėn., atliekant įprastinius fizinių parametrų matavimus natūralaus urano partijos, kuri atkeliavo į sodrinimo gamyklą Prancūzijos Pjerelato mieste iš Afrikos Oklo telkinio (urano kasyklos Gabone, valstybėje, esančioje netoli pusiaujo vakaruose). Afrika), buvo nustatyta, kad izotopas U-235 gautame gamtiniame urane yra mažesnis nei standartinis. Nustatyta, kad urane yra 0,7171 % U - 235. Normalioji gamtinio urano vertė yra 0,7202 %.
U - 235. Visuose urano mineraluose, visose uolienose ir natūraliuose Žemės vandenyse, taip pat Mėnulio mėginiuose šis santykis tenkinamas. Oklo telkinys – kol kas vienintelis gamtoje užfiksuotas atvejis, kai ši nuoseklumas buvo pažeistas. Skirtumas buvo nežymus – vos 0,003%, tačiau vis dėlto jis patraukė technologų dėmesį. Kilo įtarimas, kad įvyko sabotažas arba skiliųjų medžiagų vagystė, t.y. U - 235. Tačiau paaiškėjo, kad U-235 kiekio nuokrypis buvo atsektas iki urano rūdos šaltinio. Kai kuriuose mėginiuose U-235 buvo mažiau nei 0,44 %. Mėginiai buvo paimti visoje kasykloje ir parodė sistemingą U-235 sumažėjimą kai kuriose venose. Šios rūdos gyslos buvo daugiau nei 0,5 metro storio.
Prielaida, kad U-235 „sudegė“, kaip nutinka atominių elektrinių krosnyse, iš pradžių skambėjo kaip pokštas, nors tam buvo rimtų priežasčių. Skaičiavimai parodė, kad jei formacijos požeminio vandens masės dalis yra apie 6%, o natūralus uranas prisodrintas iki 3% U-235, tada tokiomis sąlygomis gali pradėti veikti natūralus branduolinis reaktorius.
Kadangi kasykla yra atogrąžų zonoje ir gana arti paviršiaus, egzistavimas pakankamas kiekis požeminis vanduo labai tikėtina. Urano izotopų santykis rūdoje buvo neįprastas. U-235 ir U-238 yra radioaktyvūs izotopai, kurių pusinės eliminacijos laikas yra skirtingas. U-235 pusinės eliminacijos laikas yra 700 milijonų metų, o U-238 yra 4,5 milijardo. U-235 izotopų gausa vyksta lėtai. Pavyzdžiui, prieš 400 milijonų metų gamtiniame urane turėjo būti 1% U-235, prieš 1900 milijonų metų – 3%, t.y. reikalingas kiekis urano rūdos gyslos „kritiškumui“. Manoma, kad būtent tada veikė „Oklo“ reaktorius. Buvo nustatytos šešios „reaktoriaus“ zonos, kurių kiekvienoje buvo rasta dalijimosi reakcijos požymių. Pavyzdžiui, torio iš U-236 irimo, o bismutas iš U-237 irimo buvo rastas tik Oklo telkinio reaktorių zonose. Aktinidų irimo likučiai rodo, kad reaktorius šimtus tūkstančių metų veikė lėto virimo režimu. Reaktoriai buvo savaime reguliuojami, nes per didelė galia visiškai užvirtų ir reaktorius būtų išjungtas.
Kaip gamta sugebėjo sudaryti sąlygas branduolinei grandininei reakcijai? Pirmiausia senovės upės deltoje susidarė urano rūdos turtingo smiltainio sluoksnis, kuris rėmėsi tvirta bazalto vaga. Po kito žemės drebėjimo, įprasto tais smarkiais laikais, būsimo reaktoriaus bazaltinis pamatas nuskendo kelis kilometrus, traukdamas su savimi urano gyslą. Gysla įtrūko ir į plyšius prasiskverbė gruntinis vanduo. Tada dar vienas kataklizmas pakėlė visą „instaliaciją“ į šiuolaikinį lygį. Atominių elektrinių branduolinėse krosnyse kuras yra kompaktiškomis masėmis moderatoriaus viduje - nevienalyčiame reaktoriuje. Taip nutiko Oklo mieste. Vanduo tarnavo kaip moderatorius. Rūdoje atsirado molio „lęšiai“, kuriuose natūralaus urano koncentracija padidėjo nuo įprastų 0,5% iki 40%. Kaip šie kompaktiški urano blokai susidarė, tiksliai nenustatyta. Galbūt juos sukūrė filtravimo vandenys, kurie nunešė molį ir sujungė uraną į vieną masę. Kai tik uranu prisodrintų sluoksnių masė ir storis pasiekė kritinius dydžius, juose įvyko grandininė reakcija ir įrenginys pradėjo veikti. Veikiant reaktoriui susidarė apie 6 tonos skilimo produktų ir 2,5 tonos plutonio. Didžioji dalis radioaktyviųjų atliekų liko Oklo rūdos telkinyje aptikto uranito mineralo kristalinėje struktūroje. Elementai, kurie negali prasiskverbti pro uranito gardelę, nes jonų spindulys yra per didelis arba per mažas, išsisklaido arba išsiplauna. Per 1900 milijonų metų nuo Oklo reaktorių veikimo mažiausiai pusė iš daugiau nei trisdešimties skilimo produktų buvo surišti rūdoje, nepaisant telkinyje esančio požeminio vandens gausos. Susiję skilimo produktai apima elementus: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Sm, Gd, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ni, Ag. Buvo aptikta tam tikra dalinė Pb migracija, o Pu migracija buvo apribota mažesniu nei 10 metrų atstumu. Tik metalai, kurių valentingumas 1 arba 2, t.y. tie, kurių tirpumas vandenyje buvo didelis, buvo nunešti. Kaip ir tikėtasi, vietoje beveik neliko Pb, Cs, Ba ir Cd. Šių elementų izotopų pusinės eliminacijos laikas yra palyginti trumpas – dešimtys metų ar trumpesnis, todėl jie suyra į neradioaktyvią būseną, kol gali toli migruoti dirvožemyje. Ilgalaikių aplinkos apsaugos problemų požiūriu didžiausią susidomėjimą kelia plutonio migracijos klausimai. Šis nuklidas veiksmingai surištas beveik 2 milijonus metų. Kadangi dabar plutonis beveik visiškai suiręs iki U-235, jo stabilumą liudija U-235 pertekliaus nebuvimas ne tik už reaktoriaus zonos, bet ir už uranito grūdelių, kur plutonis susidarė reaktoriaus veikimo metu.
Šis unikalus gamtos gabalas egzistavo apie 600 tūkstančių metų ir pagamino apie 13 000 000 kW. energijos valanda. Vidutinė jo galia yra tik 25 kW: 200 kartų mažesnė nei pirmosios pasaulyje atominės elektrinės, kuri 1954 metais aprūpino elektra netoli Maskvos esantį Obninsko miestą. Tačiau natūralaus reaktoriaus energija nebuvo švaistoma: pagal kai kurias hipotezes būtent radioaktyvių elementų irimas tiekė energiją šylančiai Žemei.
Galbūt čia buvo pridėta ir panašių branduolinių reaktorių energija. Kiek jų paslėpta po žeme? O reaktorius toje senovėje tikrai nebuvo išimtis. Yra hipotezių, kad tokių reaktorių darbas „paskatino“ gyvų būtybių vystymąsi žemėje, kad gyvybės atsiradimas siejamas su radioaktyvumo įtaka. Duomenys rodo daugiau aukštas laipsnis organinių medžiagų evoliucija artėjant prie Oklo reaktoriaus. Tai galėjo turėti įtakos vienaląsčių organizmų mutacijų dažniui, kurie pateko į padidėjusio radiacijos lygio sritį, dėl kurios atsirado žmonių protėviai. Bet kokiu atveju gyvybė Žemėje atsirado ir praėjo ilgą evoliucijos kelią natūralios foninės spinduliuotės lygyje, kuri tapo būtinu biologinių sistemų vystymosi elementu.
Branduolinio reaktoriaus sukūrimas – naujovė, kuria žmonės didžiuojasi. Pasirodo, jo kūrimas jau seniai įrašytas gamtos patentuose. Sukonstravęs branduolinį reaktorių – mokslinės ir techninės minties šedevrą, žmogus iš tikrųjų pasirodė esąs gamtos imitatorius, kuris prieš daugybę milijonų metų sukūrė tokio pobūdžio įrenginius.