Unikāls dabiskais kodolreaktors Oklo, tā atvēršanas vēsture un darbības princips

Mēs visi esam pieraduši, ka kodolreaktors ir sarežģīta inženierbūve, kas to salīdzinoši nesen izgudroja cilvēce un tas radīja labumu, izmantojot kontrolētu kodolreakcija.

Bet mūsu daba ir tik unikāla un daudzveidīga, ka tā ir izveidojusi savu dabisko kodolreaktoru, kuram ir izdevies strādāt vairāk nekā simts gadus, un tas bija gandrīz pirms diviem miljardiem gadu. Šīs dabas parādības atklāšanas vēsture un darbības princips tiks apspriests šodienas materiālā.

Kā tika atklāts dabiskais kodolreaktors

Tātad, 1956. gads, tā sauktais aukstais karš rit pilnā sparā, un katra vairāk vai mazāk liela valsts cenšas iegūt urānu 235, lai iekļūtu slēgtajā kodolspēku klubā. To pašu vēlmi izrādīja arī Francija, taču tai neizdevās atrast urāna atradnes savā teritorijā.

Bet par laimi franču speciālistiem izdevās atrast bagāto Oklo reģionu tādā valstī kā Gabona (Francijai bija vara pār šo valsti kā metropolei). Bet šajā atradnē iegūtais urāns izrādījās ļoti dīvains. Galu galā viņš izskatījās tā, it kā būtu jau apmeklējis darbojošos reaktoru.

Tas kļuva zināms pēc parastās masas spektrometriskās analīzes, kas 1972. gadā tika veikta koncentratorā.

Vienkārši inženieri saskārās ar unikālu dabas parādību - dabisku kodolreaktoru, kas, kā izrādījās, bija veiksmīgi darbojies aptuveni divus miljardus gadu.

Kodolreakcijas princips un urāna pussabrukšanas periods 235

Dabā var atrast vairākus urāna izotopus, bet darbam kodolreaktoros un kodolbumbu pildīšanai ir piemērots tikai urāns 235. Turklāt šī izotopa pussabrukšanas periods ir 700 miljoni gadu, un šīs sabrukšanas rezultātā veidojas torijs 231.

Bet ir tikai jāietekmē urāns 235 ar lēnu neitronu, jo tas uzreiz sabrūk. Tas padara šo elementu tik unikālu.

Dabā ir daudz neitronu starojuma avotu, kas spēj izraisīt sabrukšanas reakciju. Bet tie pārvietojas pārāk ātri, lai mijiedarbotos ar urānu 235, kas nozīmē, ka tiem ir jāiziet ārējās ietekmes palēnināšanās stadija.

Izrādās, ja jūs ievietojat U235 parastajā ūdenī, tad tas palēnina pietiekami daudz neitronu, un tos absorbēs urāns 235. Tas radīs urāna 236 izotopu, kas ir ārkārtīgi nestabils un ātri sadalās bārijā 141 un kriptonā 92, kā arī trīs augstas enerģijas neitronus.

Tātad, tiklīdz ūdens palēnina piešķirtos trīs neitronus, tos var arī absorbēt trīs urāna 235 izotopi, kas, savukārt, tiks pakļauti sabrukšanas procesam, ātri izdaloties neitroni. Tas izraisīs eksponenciāli pieaugošu kodola skaldīšanas ķēdes reakciju.

Zinātnieki jau sen ir iemācījušies veikt tā saukto oglekļa analīzi, kas precīzi balstās uz urāna 235 atlikušās frakcijas noteikšanu. Šajā sakarā viss ir vienkāršs, ja jūs zināt, kad tika izveidots urāns un ka ik pēc 700 miljoniem gadu tā daļa rūdā tiek samazināta uz pusi, tad tas ir tehnoloģiju jautājums, lai noteiktu, kāds ir tā saturs rūdā.

Tātad tiek uzskatīts, ka absolūti viss urāns uz mūsu planētas veidojās toreiz, tad mūsu Saule kļuva par supernovu, tas ir, pirms aptuveni 6 miljardiem gadu. Pamatojoties uz šiem datiem, mēs konstatējam, ka urāna rūdas 235 koncentrācijai urāna rūdā uz Zemes jābūt 0,72%.

Bet Oklo atradnes rūdas analīze parādīja 0, 717%atzīmi. No pirmā acu uzmetiena atšķirība nav būtiska, taču, ņemot vērā depozīta apjomu, tika lēsts, ka Oklo trūkst aptuveni 200 kg tīra urāna, un ar to pietiks minūtei, lai izveidotu vairākus atomus bumbas.

Es nedomāju, ka ir vērts teikt, ka franču pārsteigumam nebija robežu, jo, ņemot vērā visu politisko situāciju un izvēršanās bruņošanās sacensībās starp Padomju Savienību un ASV, šāda urāna daudzuma "zaudēšana" izraisīja lielas bažas un daudz jautājumu.

Bet, rūpīgāk izpētot rūdas atradnē, zinātnieki atklāja arī lielu daudzumu tā saukto urāna 235 sabrukšanas produktu.

Tas liecināja, ka iegūtais urāns 235 jau ir izveidojies reaktorā un atgriezts zemē.

Un, no pirmā acu uzmetiena, tas ir tīrais absurds, bet turpmāks darbs pie depozīta parādīja, ka tas ir unikāls objekts - pasaulē vienīgais dabiskais kodolreaktors.

Dabiskā kodolreaktora darbības princips Oklo

Reaktors bija aktīvā fāzē ļoti ilgu laiku, proti, pirms aptuveni 2 miljardiem gadu. Turklāt tajā laikā urāna koncentrācija rūdā bija 3%, tāpat kā mūsdienu kodolreaktoros.

Daba atrisināja neitronu palēnināšanas problēmu uz gruntsūdeņu rēķina, jo izrādījās, ka urāna rūda ir iegremdēta gruntsūdens slānī. Un tieši šis ūdens palēnināja neitronu reakciju un izraisīja kodolķēdes reakciju.

Un, ja ūdens pastāvīgi būtu "reaktorā", tad arvien pieaugošā reakcija pārietu pārkritiskā stāvoklī un neizbēgami notiktu sprādziens.

Bet dabiskais reaktors Oklo nekad nav nonācis tik kritiskā stāvoklī. Galu galā ūdens gan sāk reakciju, gan var to apturēt.

Iepriekš redzamajā attēlā parādīts Oklo reaktora šķērsgriezums. Tātad ūdens, kas iet caur reaktoru, izraisīja ķēdes reakciju un padarīja šo zonu ļoti karstu, tad pēc noteikta laika ūdens vārījās un iztvaikoja. Tādējādi reakcija apstājās, jo nekas neitronus palēnināja.

Kad reaktors atdzisis, tajā atkal tika savākts ūdens un sākta reakcija. Reaktors palika šajā "darba" stāvoklī daudzus gadus, līdz urāna koncentrācija samazinājās līdz tādam līmenim, ka vairs nebija iespējams sasniegt kritisko stāvokli.

Tā darbojās unikālais dabiskais reaktors Oklo, un zinātnieki pat aprēķināja, ka tā jauda ir aptuveni 100 kW.

Šis fakts norāda, ka no pirmā acu uzmetiena dabā var pastāvēt neiespējama parādība un daba joprojām ir izgudrotāja.

Ja materiāls jums bija interesants, novērtējiet to un neaizmirstiet abonēt kanālu. Paldies par jūsu uzmanību!