Наша планета богата на чудеса. Одно из чудес – природный ядерный реактор, который существовал почти 2 миллиарда лет назад. Почему он был единственным на планете, куда делся и как появился – всё это узнаете из статьи.
Окло – это урановое месторождение Африки. Оно находится в Габоне. Из-за уникальных природных условий это месторождение стало единственным в мире природным реактором. Он образовался 1,7 миллиардов лет назад и существовал сотни тысяч лет.
Окло открыли в 1972 году. Только о находке узнал мир, отовсюду полезли любители конспирологических теорий. Они заявляли, что ректор остался от древних высокоразвитых цивилизаций. Другие чудаки заявляли, что давным-давно на этом месте разбился инопланетный корабль. Как будто конспирологи лично при этом присутствовали.
Развенчание конспирологических мифов
Но физики как всегда испортили всю романтику. Они определили, что никакого чуда не было: реактор образовался в естественных условиях. Для этого потребовалось три ингредиента: залежи урана, водоросли и вода. Всё это образовало уникальные условия для появления природного ядерного реактора.
Первое условие: радиоактивный уран
Не каждый уран подойдёт для ядерной реакции. Природный уран состоит из трёх изотопов: уран-234, уран-235 и уран-238. Для ядерной реакции необходим уран-235. У двух других изотопов низкая активность распада, они не поддерживают цепную ядерную реакцию.
Сегодня найти уран-235 очень сложно. Его содержание в природном уране составляет всего 0,7%. Уран-235 используют в ядерных реакторах и ядерном оружии. Для выделения урана-235 обогащают природный уран. Но это другая история.
Сегодня есть три изотопа природного урана: уран-238 (99,3%), уран-235 (0,7%) и уран-234 (0,006%). Во времена, когда было возможно создание природного ядерного реактора в природном уране содержалось 3% изотопов урана-235. В сокращении количества урана-235 виноваты не инопланетяне, не тайное правительство, не древние цивилизации и не люди. За миллиард лет почти весь уран-235 уже распался. Это естественный процесс для нестабильных изотопов.
Просто добавь воды
Уран находился в породах и его ещё нужно было достать.
Рядом с Окло протекала река в которой росло много пышных водорослей. Водоросли производили кислород. Получалось, что вода с большим количеством свободного кислорода проникала сквозь дно.
Уран растворяется в воде при присутствии кислорода, поэтому вода вымывала соединения урана. Уран концентрировался в одном месте и в итоге его стало достаточно, чтобы запустить ядерную реакцию.
Ядерная реакция происходила из-за воды
При ядерных реакциях с ураном, атомы испускают "быстрые" нейтроны. Эти нейтроны бомбардируют другие атомы урана и те тоже испускают нейтроны. Чтобы началась ядерная реакция одной бомбардировки мало. Атомы должны поглощать нейтроны.
Уран не успевает поглощать быстрые нейтроны. На помощь приходит вода, которая их замедляет. И вуаля, атомы урана теперь способны поглощать замедленные нейтроны, и цепная ядерная реакция запускается.
Почему на месте Окло не образовался гигантский ядерный кратер?
При ядерной реакции выделяется много тепла. Ядерный реактор в Окло просуществовал 150 тысяч лет. Где ядерный кратер? Он должен был образоваться за это время.
Но природа гениальна. При разогреве урана вода в реакторе превращалась в пар и выкипала. Получается, ничто больше не замедляло нейтроны и уран больше не мог их поглощать – ядерная реакция прекращалась.
Остановка реакции приводила к охлаждению природного реактора. Кроме того, в него поступала новая вода. Это вновь запускало ядерную реакцию, которая продолжалась до тех пор, пока вода снова не разогревалась до такой степени, что начинала выкипать.
Каждая реакции длилась150 минут. После этого реактор затихал ещё на 150 минут.
А сейчас где искать природные ядерные реакторы? Вдруг они у меня во дворе? Что делать?
Природный реактор в Окле просуществовал 150 тысяч лет. За это время переработалось 6,5 тонн урановой руды. Температура реактора поднималась до нескольких сотен градусов.
Пожалуй, к нашему счастью сегодня такие реакции невозможны. Хотя бы потому, что уран-235 распался и редко встречается на Земле. Чтобы получить этот изотоп, уран нужно отдельно обогащать.
Даже если бы запасы урана-235 не исчерпались, самоподдерживающаяся цепная реакция в Окло была уникальна. Хоть 2 миллиарда лет назад были и другие места Земли, богатые ураном-235, физические условия, из-за которых появился единственный в мире природный реактор, нигде больше не повторились.
В середине прошлого века в Окло началась добыча урана-238 для дальнейшего обогащения до урана-235 и использования его в оружии и атомных электростанциях. Сегодня месторождение Окло уже исчерпано и закрыто. Но учёные успели восстановить историю первого и единственного ядерного реактора. Так что в вашем дворе его нет, будьте спокойны.
Не забывайте подписаться, если ещё этого не сделали!
Хотите что-то узнать? Напишите в наш чат "Научная конференция"
Подписывайтесь на Homo Scientificus в вк (там есть классные книги и музыка)
