7 ноября 2012

Кто на самом деле изобрел реактор?

В окрестностях месторождения Окло

Существует легенда, что осенью 1945 года, потрясенный произошедшим в Хиросиме японский физик П.Курода, стал первым кто задал самому себе следующий вопрос: а возможен ли процесс деления ядер в живой природе?  В 1956 году он опубликовал статью, где подробно описал условия, при которых такой реактор может возникнуть. Ученый указал приближенный возрастной диапазон образования такого реактора, необходимую концентрацию урана и соотношение в нем изотопов урана 235U/238U.

Идея показалось чрезвычайно привлекательной физикам, химикам и геологам из разных стран. Где только не искали природный реактор, но ни сам Курода, ни другие исследователи так и не смогли привести пример такого природного явления.

В 1972 году, при рядовых  измерениях партии природного урана поступившего на французскую обогатительную фабрику из африканского месторождения Окло (урановый рудник в Габоне, государстве, расположенном вблизи экватора в Западной Африке) обнаружилось, что изотопа U — 235 в природном уране меньше стандартного. Было обнаружено, что в уране содержится 0,7171% U — 235. Нормальное значение для природного урана 0,7202% U – 235, и оно выполняется во всех урановых минералах, горных породах и природных водах Земли, а также в лунных образцах. Процессы распада изотопов, не свойственны тяжелым элементам из-за недостаточной для деления в ходе любых геохимических процессов разницы в их массах.
Результаты измерений пытались объяснять по-разному:  возможной диверсией с похищением  U-235 из природного материала, или совсем уж сказочными историями о наследии космических пришельцев. Однако, после многочисленных дебатов, ученые пришли к вполне определенному выводу: месторождение Окли и есть пример природного ядерного реактора, образовавшегося около 2 миллиардов лет назад!

Вероятно, сначала в некой впадине, возможно, в дельте древней реки, образовался богатый урановый рудой слой песчаника, который покоился на крепком базальтовом ложе. После очередного землетрясения, обычного в ту эпоху, базальтовый фундамент будущего реактора опустился на несколько километров, потянув за собой урановую жилу. Жила растрескалась, в трещины проникла грунтовая вода. При этом уран охотно мигрирует с водой, содержащей большое количество кислорода, то есть в окислительной обстановке.

Насыщенная кислородом вода пробирается сквозь толщу горной породы, вымывает из нее уран, увлекает его за собой и постепенно расходует содержащийся в ней кислород на окисление органики и двухвалентного железа. Когда запас кислорода исчерпан, химическая обстановка в земных глубинах из окислительной становится восстановительной. «Странствие» урана после этого завершается: он отлагается в горных породах, накапливаясь на протяжении многих тысячелетий. Затем очередной катаклизм поднял фундамент до современного уровня. Как только масса и толщина слоев, обогащённых ураном, достигла критических размеров, в них возникла цепная реакция, и «агрегат» заработал.

Несколько слов следует сказать и о самой цепной реакции, которая является следствием сложных химических процессов, проходящих в «природном реакторе». Легче всего расщепляются ядра 235U, которые, поглощая нейтрон, делятся на два фрагмента расщепления и испускают при этом два-три нейтрона. Изгнанные нейтроны могут, в свою очередь, быть поглощены другими урановыми ядрами, провоцируя нарастание распада.

Такая самоподдерживающаяся реакция управляема, чем и воспользовались люди, создавшие ядерный реактор расщепления. В нем контроль осуществляется при помощи управляющих стержней (произведенных из хорошо поглощающих нейтроны материалов, например, из кадмия), спускаемых в «горячую зону». В своем реакторе Энрико Ферми использовал именно такие кадмиевые пластины для регуляции ядерной реакции. Реактор же в Окло никем не управлялся в обычном понимании этого термина.

Цепная реакция сопровождается выделением большого количества тепла, поэтому до сих пор было неясно, почему природные реакторы в Габоне не взрывались, а реакции саморегулировались.

Современные ученые  считают, что взрывов не случалось благодаря присутствию горных водных источников. В различных реакторах, созданных человеком, в качестве замедлителя используется графит, необходимый для поглощения испускаемых нейтронов и поддержания цепной реакции, а в Окло роль замедлителя реакции исполняла вода. Когда в природный реактор попадала вода, она закипала и испарялась, в результате чего цепная реакция на время приостанавливалась. На охлаждение реактора и накопление воды требовались примерно два с половиной часа, а длительность активного периода составляла порядка 30 минут.

Когда порода остывала, вода вновь просачивалась и запускала ядерную реакцию. И так, то вспыхивая, то угасая, реактор, мощность которого составляла порядка 25 кВт (что в 200 раз меньше, чем у самой первой атомной электростанции), проработал приблизительно 500 тысяч лет.

В результате работы природного реактора образовалось около шести тонн продуктов деления и 2,5 тонны плутония. Куда же исчезли доисторические РАО? Основная масса радиоактивных отходов «захоронена» внутри кристаллической структуры минерала уранита, который обнаружен в теле руд Окло.

Неподходящие по размерам ионного радиуса элементы, которые не могут проникнуть сквозь решетку уранита, либо взаимопроникают, либо выщелачиваются.

Оклинский реактор «поведал» человечеству о том, как можно захоронить ядерные отходы так, чтобы это могильник был безвреден для окружающей среды. Есть свидетельства того, что на глубине свыше ста метров при отсутствии несвязанного кислорода практически все продукты ядерных захоронений не вышли за границы рудных тел. Зарегистрированы перемещения только таких элементов, как йод или цезий. Это дает возможность провести аналогию между природными процессами и технологическими.

Реактор в Окло в то стародавнее время, скорее всего был не единственным. Существуют гипотезы, что работа таких реакторов «подстегнула» развитие на земле живых существ, что зарождение жизни связано с влиянием радиоактивности. Данные свидетельствуют о более высокой степени эволюции органической материи по мере приближения к реактору Окло. Он вполне мог оказывать влияние на частоту мутаций одноклеточных, попадавших в зону повышенного уровня радиации, что и привело к появлению предков человека. Во всяком случае жизнь на Земле возникла и прошла долгий путь эволюции на уровне естественного фона радиации, которая стала необходимым элементом развития биологических систем.

Создание атомного реактора — новшество, которым гордится человек. Оказывается его создание давно записано в патентах природы. Сконструировав ядерный реактор, шедевр научно — технической мысли, человек, по сути дела, оказался имитатором природы, много миллионов лет тому назад создавшей установки подобного рода.