Ряд глобальных явлений на Земле носит циклический характер с периодом в сотни тысяч и миллионы лет. О причинах этих колебаний нет единого мнения. Но есть мнение физиков на это вполне научное явление.
Отполированные скалы, огромные валуны посреди равнин. Ещё в XIX веке эти явления были объяснены воздействием ледников, покрывавших некогда поверхность нашей планеты. По обломочным окаменевшим моренам и ледниково-морским осадкам, обнаруженным на всех континентах, ученые восстановили ледниковую историю Земли за последние 2,5 млрд лет.
В течение 2,5 млрд. лет Земля пережила четыре ледниковые эры, каждая эра состояла из ледниковых периодов, а период – из ледниковых эпох. Периодичность потеплений-похолоданий, соответствующая смене ледниковых эпох, составляет около 100 тыс. лет. Подробнейшая информация о палеоклимате получена при бурении ледниковых щитов в Антарктиде. Регулярность потеплений (~ 10 тыс. лет) и похолоданий (~ 90 тыс. лет), надежно установленная в этих исследованиях, может свидетельствовать в пользу импульсного режима работы геореакторов, тепловые потоки от которых достигают поверхности Земли.
Температурные изменения в Антарктиде за последние 450 тыс. лет относительно современного значения. Результаты получены на основе анализа содержания различных примесей (прежде всего, дейтерия и изотопа кислорода 18О) в осадках, выпадающих в виде снега и сохранившихся на глубинах до нескольких километров. (Jouzel, Masson-Delmotte et al., 2007)
Совсем недавно, в прошлом веке в 1972 году на заводе во Франции, производящем обогащенное ядерное топливо, случилось чрезвычайное происшествие - катастрофа. До сих пор считалось, что изотопный состав природного урана повсюду на Земле одинаков. Однако в одной партии исходного сырья обнаружилось заметно меньше урана-235, чем обычно. Комиссариат по атомной энергии Франции начал расследование. Специалисты увидели в случившемся не злой умысел, но потрясающий природный феномен. Оказалось, что около 1,8 млрд лет назад на нескольких участках уранового месторождения в африканском городе Окло - в Габоне, откуда поступила партия урана, происходили цепные ядерные реакции деления.
Иными словами, в африканском Габоне работал настоящий ядерный реактор, только не рукотворный, а природный. Сложно было в это поверить, но не физикам, которые с 50-х прошлого века задавались этим вопросом. В частности, при изучении продуктов деления одного из таких реакторов в Окло было установлено, что он действовал в течение нескольких сотен тысяч лет в импульсном режиме – с рабочим циклом в полчаса и перерывом 2,5 часа, – выжигая уран-235. Почему вообще так важна роль урана-235? Дело в том, что именно этот изотоп охотно делится под воздействием медленных нейтронов в отличие от преобладающего изотопа – урана-238, который может делиться только быстрыми нейтронами (а быстрые – в среде замедляются, и цепная реакция гаснет, не успев начаться). Таким образом, за миллиарды лет до появления человека природа уже освоила технологию, над реализацией которой в середине ХХ веке бились лучшие умы планеты.
Гипотеза природного ядерного реактора - ещё в 1953 году волновала физиков всего мира. В 1953 году американские физики Дж. Везерилл и М. Ингрэм выдвинули смелую гипотезу, что в древнейшие времена в скоплениях радиоактивных элементов, главным образом урана и тория, могли протекать цепные ядерные реакции. (Об этом я сделают отдельный репортаж в ближайшее время, ибо это тема для отдельного большого фоторепортажа, ведь некоторое время я прожил в Габоне и на себе испытал воздействия трития)
Природный уран состоит, в основном, из смеси двух изотопов - урана-238U и урана 235U - 99,3% и 0,7% соответственно. Период полураспада урана-238 – 4,5 млрд лет, урана-235 – около 700 млн лет. Из-за разной скорости естественного распада соотношение изотопов в природе изменяется со временем и доля более легкого урана-235 неуклонно уменьшается. Оба элемента 238U и 235U – родоначальники длинных радиоактивных рядов. Например, уран-238, распадаясь, сначала превращается в торий-234, который, в свою очередь, также распадается. Конечными (стабильными) нуклидами для естественных цепочек распада урана являются изотопы свинца. Суммарное количество энергии, выделяющейся во всей цепочке реакций колоссальна - около 50 МэВ. Суть цепной ядерной реакции деления заключается в том, что ядро радиоактивного элемента, например урана-235, захватывая нейтрон, становится неустойчивым и распадается преимущественно с образованием двух крупных осколков и – самое важное! – нескольких нейтронов. Именно эти нейтроны могут инициировать деление уже нескольких ядер – возникает цепная реакция. Если потери нейтронов в такой разветвленной цепи реакций будут меньше, чем число вновь образовавшихся, то выделение энергии будет нарастать лавинообразно. В одном акте деления урана высвобождается энергии в 4 раза больше, чем при естественном распаде, причем скорость энерговыделения очень велика. Самые известные примеры процессов такого типа – реакции в атомной бомбе и реакторах АЭС. А теперь представьте, что всем этм процессом выделения энергии управляет - природа. Представили?
238U + n 239Pu 235U + 4He
В результате содержание легко делящегося урана-235 поддерживается на достаточно высоком уровне, и получается реактор-размножитель на быстрых нейтронах.
Вполне естественно предположить, что при работе реактора из-за тепловыделения возникают конвективные потоки, вызывающие разрыхление активной зоны. В какой-то момент цепная реакция деления останавливается. Когда выделение тепла прекращается и конвективные потоки ослабевают, уран медленно оседает – цепная реакция возобновляется.
Таким образом, геореактор может работать и в импульсном режиме. Определяющим показателем хода цепной реакции является коэффициент размножения нейтронов k, который равен отношению числа нейтронов, вновь образовавшихся в реакциях деления, к количеству нейтронов, поглощенных в ходе реакции либо покинувших активную зону. Чтобы цепная реакция была возможна, должно выполняться неравенство k 1. Тогда в каждом новом поколении нейтронов становится все больше, и они, в свою очередь, вызывают все больше делений ядер. Возникает лавинообразный процесс. Согласно проведенным расчетам максимально возможный коэффициент размножения ведет себя следующим образом: вначале он падает в течение 1 млрд лет, однако затем более-менее стабилизируется и остается больше единицы вплоть до настоящего времени. Представляется, что более вероятен импульсный сценарий работы реактора, когда периоды активности перемежаются периодами «простоя». Так, как это было в маленьком природном реакторе габонского города Окло, но только с большей продолжительностью циклов.
По сути, временные характеристики рассчитанного импульсного режима можно соотнести с рядом периодических явлений, наблюдаемых на поверхности Земли, таких как глобальные изменения климата или смена магнитных полюсов.
Глобальное потепление, как и глобальное похолодание - следствие ядерных физических законов планеты. И это косвенно возможно и зависит от жизнедеятельности людей, но лишь косвенно.
Вот мои репортажи про Габон:
2. Природный ядерный реактор Габона
3. Путеводитель Новиковского по Габону
Максим Новиковский / Африка, Габон
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ТЕЛЕТАЙП ТУТ
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ТЕЛЕГРАМ КАНАЛ ТУТ
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ КАНАЛ ЯНДЕКС ДЗЕН ТУТ
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ЖЖ ТУТ
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ФБ ТУТ
