Природный реактор подскажет новые способы хранения радиоактивных отходов

15 августа 2018
Проба уранa из природного ядерного реактора в Окло под электронным микроскопом

Физики изучили пробы из единственного известного природного ядерного реактора, который находится в Африке. Оказалось, что там радиоактивные изотопы цезия — одни из наиболее опасных продуктов распада урана — удерживают атомы рутения. С помощью открытия авторы надеются разработать новые, более безопасные способы хранения отработанного ядерного топлива. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

На Земле существует один природный ядерный реактор. Он расположен в Габоне, в урановом месторождении Окло. Сегодня реактор уже неактивен, так как в связи с естественным распадом концентрация необходимого для цепной реакции изотопа урана-235 упала ниже критического значения. Однако около 1,8 миллиардов лет назад здесь происходило активное деление. Пористые урановые руды заполнялись грунтовыми водами, которые служили замедлителем нейтронов. Выделяемое в результате цепной реакции тепло испаряло всю воду, и реакция останавливалась. После распада короткоживущих продуктов порода охлаждалась и вновь заполнялась водой. Такой процесс повторялся в течение нескольких сотен тысяч лет.

В новой работе американские ученые отправились в Габон и взяли образцы пород из потухшего реактора. В лаборатории их тщательно проанализировали, чтобы выяснить структуру и соотношение изотопов различных элементов. В частности, физиков интересовала судьба цезия, так как его изотопы среди других продуктов цепной реакции наиболее опасны. Ученые выяснили, что цезий был поглощен рутением в течение пяти лет после того, как цепная реакция завершилась, и оставался «заперт» в течение почти двух миллиардов лет.

Исследователи предлагают воспользоваться этим открытием при разработке новых способов хранения ядерных отходов созданных человеком реакторов. Напрямую, однако, использовать эту идею не получится, так как рутений — слишком редкий элемент на Земле. Тем не менее, авторы намерены попробовать найти вещество с похожими свойствами.