1972 год, Франция. На заводе по обогащению урана — переполох. Стандартный анализ руды из африканского Габона показывает невероятное: в ней не хватает урана-235.
Разница крошечная — 0,717% вместо положенных 0,72%. Но в атомной промышленности таких отклонений быть не может. Движение каждого грамма урана строго контролируется. Исчезновение даже доли процента — это либо кража для создания бомбы, либо... что-то совсем необъяснимое.
Французский комиссариат атомной энергетики начал расследование. И то, что они обнаружили в шахтах Окло, перевернуло представление о геологической истории Земли.
Зачем Франции уран?
После Второй мировой Франция отчаянно пыталась вернуть статус великой державы. Для этого нужно было одно — ядерное оружие. А для него, в свою очередь, нужен уран.
Поиски начались по всей стране и в колониях. И в 1956 году в Габоне (тогда — французская колония) нашли богатое месторождение. Рудник в Окло заработал, поставляя сырьё во Францию и Японию.
Всё шло хорошо до того самого майского дня 1972 года.
Аномалия, которой не должно быть
В природе существуют три изотопа урана: U-234, U-235 и U-238. Их соотношение одинаково по всей планете:
- U-235 — 0,72%
- U-238 — 99,274%
- U-234 — 0,006%
Именно U-235 используется в реакторах и бомбах. Но в природной руде его слишком мало. Поэтому руду обогащают, повышая концентрацию U-235 до 3–5% для АЭС и до 90% для оружия.
А в руде из Окло урана-235 оказалось меньше нормы. В некоторых шахтах — всего 0,44%. Как будто кто-то уже «выжег» часть изотопа.
Но где недостающий уран, там должен быть продукт распада. Учёные начали искать — и нашли: ненормально высокое содержание изотопа неодима-143.
Для обывателя это ничего не значит. А для физика-ядерщика картина ясна: такая комбинация — пониженное содержание U-235 и повышенное неодима-143 — возникает только в одном месте: в работающем ядерном реакторе.
Природная АЭС
Как такое возможно? Ответ кроется в школьном курсе физики.
У радиоактивных элементов есть период полураспада. У U-235 он составляет 700 миллионов лет. Это значит, что в прошлом его концентрация в руде была выше.
- 2 миллиарда лет назад — 3,7%. Этого уже достаточно для самоподдерживающейся цепной реакции.
- 3 миллиарда лет назад — 8,4%.
Ещё в 1956 году физик Пол Курода теоретически предсказал, что в природе могли существовать условия для возникновения естественного ядерного реактора. Но это была лишь теория.
В 1972 году французский физик Франсис Перрен доказал: в Окло всё сошлось.
Как работал реактор возрастом 2 миллиарда лет
Механизм был гениально прост:
- Богатые ураном пористые породы заливались грунтовыми водами.
- Вода выступала замедлителем нейтронов, и начиналась цепная реакция.
- Примерно за полчаса реактор разогревался, вода испарялась.
- Без замедлителя реакция прекращалась.
- Около 2,5 часов реактор остывал.
- Грунтовые воды снова заполняли породу. Цикл повторялся.
Этот природный реактор работал в импульсном режиме на протяжении нескольких сотен тысяч лет.
Мощность была небольшой — около 100 кВт. Этого хватило бы, чтобы зажечь тысячу лампочек. Но сам факт поражает.
Следы в вечности
Всего в Окло нашли 17 зон, где 1,8 миллиарда лет назад протекала цепная реакция. За время работы эта «ядерная печка» сожгла около 5 тонн U-235. Порода разогревалась до нескольких сотен градусов.
Были ли другие такие места на планете? Возможно. Но подходящие условия — пористая порода, нужная концентрация урана, грунтовые воды — сложились, похоже, только в Окло.
Сегодня появление природных ядерных реакторов невозможно. Концентрация U-235 слишком низка. Природа сама себя «выключила».
Эта история — напоминание о том, что природа была здесь задолго до нас. И умела делать вещи, которые мы считаем вершиной своих технологий. Человечество гордится своими АЭС, но природа построила свою — два миллиарда лет назад. И она работала сотни тысяч лет, пока мы ещё не слезли с деревьев.
Подписывайтесь на канал «Руки из плеч» — впереди ещё больше историй о том, как реальность оказывается фантастичнее любого вымысла. Делитесь мнением в комментариях!