Sokan azt hiszik, hogy az atomenergia az emberiség találmánya, sőt vannak, akik azt hiszik, hogy sérti a természet törvényeit. De az atomenergia valójában természeti jelenség, és nélküle nem létezhetne élet. Ennek az az oka, hogy Napunk (és minden más csillag) maga is egy óriási erőmű, amely egy magfúzióként ismert folyamat révén világítja meg a Naprendszert.

Az emberek azonban egy másik folyamatot használnak ennek az erőnek az előállítására, az úgynevezett maghasadásra, amelyben az energia atomok felhasadásával szabadul fel, nem pedig kombinálásával, mint a hegesztési folyamat során. Bármennyire is találékonynak tűnik az emberiség, a természet már alkalmazta ezt a módszert is. Egyetlen, de jól dokumentált helyszínen a tudósok bizonyítékot találtak arra, hogy természetes hasadási reaktorokat hoztak létre három uránlelőhelyben a nyugat-afrikai Gabonban.

Kétmilliárd éve az uránban gazdag ásványi lelőhelyeket elkezdték elárasztani a talajvíz, ami önfenntartó nukleáris láncreakciót váltott ki. A környező kőzetben a xenon (az urán hasadási folyamatának mellékterméke) bizonyos izotópjainak vizsgálatával a tudósok megállapították, hogy a természetes reakció több százezer éven át, körülbelül két és fél órás időközönként ment végbe. .

Így az oklói természetes atomreaktor több százezer évig működött, amíg a hasadó urán nagy része kimerült. Míg az oklói urán nagy része az U238 nem hasadó izotóp, az U235 hasadó izotópnak csak 3%-a szükséges a láncreakció elindításához. Ma a hasadó urán százalékos aránya a lelőhelyekben körülbelül 0,7%, ami arra utal, hogy viszonylag hosszú ideig zajlottak le bennük nukleáris folyamatok. De pontosan az oklói kőzetek pontos jellemzése volt az, ami először megzavarta a tudósokat.

Az U235 alacsony szintjét először 1972-ben figyelték meg a francia Pierrelate urándúsító üzem alkalmazottai. Az oklói bányából származó minták rutin tömegspektrometriás elemzése során azt találták, hogy a hasadó uránizotóp koncentrációja 0,003%-kal tér el a várt értéktől. Ez a látszólag csekély különbség elég jelentős volt ahhoz, hogy figyelmeztesse a hatóságokat, akik aggódtak amiatt, hogy a hiányzó uránt atomfegyverek gyártására lehet felhasználni. De később, ugyanabban az évben a tudósok megtalálták a választ erre a rejtvényre - ez volt a világ első természetes atomreaktora.

1972-ben egy ősi atomreaktort fedeztek fel Afrikában, a Gaboni Köztársaság területén. Eleinte a tudósok gazdag uránérc lelőhelyeket találtak. Az összetételének ellenőrzésekor kiderült, hogy ezt az ércet már használták.

Tekintettel az ókori reaktor 2 milliárd éves korára, ki teremthette volna energiatermelésre azokban a távoli időkben? A legmegbízhatóbb válasz az, hogy a Földön élők egyik múltbeli civilizációja tette ezt.

Hatalmas uránérc tartalékokat használtak fel

A Gabonban (Oklo körzet) felfedezett uránércforrás a világ legnagyobb uránércforrása. Ezért a francia geológusok üzenete után sok országban felkeltette a tudósok érdeklődését. Elkezdték vizsgálni az uránérc összetételét. Kiderült, hogy a kőzet sok urán-238-at és nagyon kevés urán-235-öt tartalmaz, ami érdekes az emberek számára.Az urán-238 alapvetően kiégett nukleáris üzemanyag.

Minták uránércből Okloból (Gabon).

Ki építette a legbonyolultabb atomreaktort 2 milliárd évvel ezelőtt? Az afrikai reaktor összetett felépítése, 16 erőforrásával, megalkotóinak magas technológiai színvonaláról árulkodik a távoli időkben.

Évmilliókon keresztül porrá omolhattak az atomreaktorok épületeinek szerkezetei. A radioaktív izotópok azonban több ezer év után is energiát bocsátanak ki. Az elhasznált urán-238 egy óriási atomreaktor több ezer éves működéséről beszél. Az energiatermelésben használt urán-235 apró maradványai egy ősi civilizáció reaktorának üzemanyag-tároló helyeire mutatnak.

Vannak tények, de a tudomány hallgat az ősi atomreaktorról

Itt kezdődik a szokásos történet, amikor a modern tudomány nem akarja felismerni a tényeket, tévedésnek adja át azokat. Ha nem ismerhető fel tévedésként, akkor ezeket a tényeket egyszerűen elhallgatják. Mi történt a múlt civilizációjának ősi atomreaktorával Gabonban.

Az ősi atomreaktor eredetének változatai

természetes atomreaktor

A tudósok leggyakoribb változata az, hogy egy természetes atomreaktort találtak Oklóban. Az állítólagos gazdag uránérceket vízzel árasztották el, ami nukleáris reakciót váltott ki. Nem volt érthető magyarázat arra, hogy a „természet” hogyan tudta elindítani a reaktort és fenntartani a működését több ezer éven keresztül.

A világ különböző részein vannak urán-235 lelőhelyek, de nem volt olyan természetes atomreaktor, amely legalább egy erőmű működését reprodukálta volna. Emlékezzünk vissza, hogy Gabonban 16 zseb kiégett nukleáris üzemanyagot találtak!

Sehol máshol a világon nem találtak ilyen hatalmas készleteket kiégett urán-238-ból. A fizikusok kétségbe vonják, hogy természetes körülmények között ilyen mennyiségben elő lehet állítani ezt az elemet. Az uránhasadást eddig csak mesterséges környezetben, személy segítségével hajtották végre.

Idegen nukleáris temető

Ezt a változatot támogatja az uránlelőhelyek kényelmes elhelyezkedése. Az Oklo területére a Föld stabil felszíne jellemző. Az urántartalékok egy vastag bazaltlap belsejében nyugszanak. Nincsenek földrengések és egyéb természeti katasztrófák.

Az idegenek elméletileg felhasználhatják ezt a területet a nukleáris termelés maradványainak eltemetésére. De volt értelme ezt a Földön csinálni? A kételyeket növeli az urán-235 jelenléte, valamint 16 góc, amelyek egy óriási, egykor működő reaktor kialakítására emlékeztetnek.

Népi legendák

Az ezen a területen élő emberek legendái és szóbeli hiedelmei a félistenek ősi fajáról beszélnek. Az ókorban a legenda szerint Oklo tartományban élt egy fejlett hatalmas civilizáció, amely kincset keresett a sziklákban, hogy legyőzhetetlenné váljon. Az őslakosok titokzatosnak és misztikusnak tartják azt a helyet, ahol az ősi atomreaktor található.

Talán a tudósoknak komolyabban kellett volna hallgatniuk a helyi lakosok történeteit. A népi bölcsesség nem a semmiből fakad, hanem ismeretforrásul szolgálhat a tudomány és az élet titkainak feltárásához.

A múlt civilizációinak tanulságai

Ma vannak tudósok és történészek, akik megértik, hogy ezt a Földet több civilizációnk lakta. Elég csak felidézni az egyedi leleteket, amelyek megerősítik, hogy létezett , , maja civilizáció, , emberiség - hány titokzatos ősi civilizációt látott már bolygónk?

Számos bizonyítékot találtak már olyan jelenségekre, amelyek túlmutatnak a modern tudomány keretein. , szuperhatalmak, ősi civilizációk – mindez segíthet az embereknek felismerni földi tartózkodásuk értelmét, és megakadályozni emberiségünk szomorú végét.

A világ isteni alapelvének elutasításának útján haladva a tudósok sarokba verik magukat a tudományos dogmák szűk keretei között. A Teremtő szándéka nehezen érthető azok számára, akik az állandó versengés és küzdelem világában élnek. Ha azt az utat választod, hogy visszatérsz a hagyományaidhoz, amelyeket a Teremtő adott át az embereknek, akkor talán túlélheted, ellentétben sok más korábbi civilizációval a Földön.

Nyugat-Afrikában, nem messze az Egyenlítőtől, egy Gabon állam területén található területen a tudósok csodálatos leletet tettek. Ez a múlt század 70-es éveinek legelején történt, de a tudományos közösség képviselői eddig nem jutottak konszenzusra - mit találtak?

Az uránérc lelőhelye gyakori jelenség, bár meglehetősen ritka. A Gabonban felfedezett uránbánya azonban nem csupán egy értékes ásvány lelőhelye volt, hanem úgy működött, mint egy igazi atomreaktor! Hat uránzónát fedeztek fel, melyekben igazi uránhasadási reakció ment végbe!

Tanulmányok kimutatták, hogy a reaktort körülbelül 1900 millió évvel ezelőtt indították el, és több százezer évig lassú forrásban működött.

A jelenségről a tudomány képviselőinek véleménye megoszlott. A szakértők többsége az elmélet mellett foglalt állást, miszerint a gaboni atomreaktor spontán módon beindult az induláshoz szükséges feltételek véletlen egybeesése miatt.

Ezzel a feltételezéssel azonban nem mindenki volt elégedett. És ennek jó okai voltak. Sok dolog azt mondta, hogy a gaboni reaktor, bár nincsenek külsőleg a gondolkodó lények alkotásaihoz hasonló részei, mégis értelmes lények terméke.

Vessünk egy pillantást néhány tényre. A tektonikus aktivitás azon a területen, ahol a reaktort megtalálták, szokatlanul magas volt a működési időszakához képest. A vizsgálatok azonban kimutatták, hogy a talajrétegek legkisebb eltolódása szükségszerűen a reaktor leállásához vezet. De mivel a reaktor több mint százezer éve működött, ez nem történt meg. Ki vagy mi fagyasztotta le a tektonikát a reaktor működésének idejére? Lehet, hogy azok csinálták, akik elindították? További. Mint már említettük, a talajvizet moderátorként használták. A reaktor folyamatos működése érdekében valakinek szabályoznia kellett a leadott teljesítményt, mert ha túllépi, a víz elforr, a reaktor leáll. Ezek és néhány további pont arra utal, hogy a gaboni reaktor mesterséges eredetű. De ki a földön rendelkezett ilyen technológiával kétmilliárd évvel ezelőtt?

Akár tetszik, akár nem, a válasz egyszerű, bár kissé banális. Erre csak a világűrből származó idegenek képesek. Nagyon valószínű, hogy a Galaxis központi régiójából érkeztek hozzánk, ahol a csillagok sokkal idősebbek a Napnál, és a bolygóik is idősebbek. Azokban a világokban az életnek megvolt a lehetősége arra, hogy sokkal korábban keletkezzen, abban az időben, amikor a Föld még nem volt túl kényelmes világ.

Miért kellett az idegeneknek egy helyhez kötött, nagy teljesítményű atomreaktort létrehozniuk? Ki tudja... Talán felszereltek egy "űrtöltő állomást" a Földön, vagy talán...

Van egy hipotézis, amely szerint a fejlett civilizációk fejlődésük egy bizonyos szakaszában „védnökséget vállalnak” a más bolygókon megjelenő életek felett. És még abban is közreműködnek, hogy élettelen világokat lakhatóvá alakítsanak. Lehet, hogy azok, akik az afrikai csodát építették, pont ilyenek voltak? Talán a reaktor energiáját használták fel terraformálásra? A tudósok még mindig vitatkoznak arról, hogyan keletkezett a Föld oxigénben gazdag légköre. Az egyik feltevés az óceánok vizeinek elektrolízisére vonatkozó hipotézis. És az elektrolízis, mint tudod, sok elektromosságot igényel. Szóval lehet, hogy az idegenek erre hozták létre a gaboni reaktort? Ha igen, akkor láthatóan nem ez az egyetlen. Nagyon valószínű, hogy egyszer majd találnak majd hozzá hasonlókat.

Bárhogy is legyen, a gaboni csoda elgondolkodtat. Gondolkozz és keress válaszokat.

Korol A.Yu. - a SNIEiP (Szevasztopoli Nemzeti Nukleáris Energia és Ipari Intézet) 121. osztályának tanulója.
Vezető – Ph.D. , a YaPPU SNYaEiP Tanszék docense Vah I.V., st. Repina 14 nm. ötven

Oklóban (uránbánya Gabon államban, az Egyenlítő közelében, Nyugat-Afrika) egy természetes atomreaktor működött 1900 millió évvel ezelőtt. Hat "reaktor" zónát azonosítottak, amelyek mindegyikében a hasadási reakció jeleit találták. Az aktinid-bomlás maradványai azt jelzik, hogy a reaktor több százezer éve lassú forralással üzemelt.

1972 május-júniusában, egy tétel természetes urán fizikai paramétereinek rutin mérése során, amely a francia Pierrelate város dúsítóüzemébe érkezett az afrikai Oklo lelőhelyről (egy uránbánya Gabonban, az Egyenlítő közelében található államban). Nyugat-Afrika), azt találták, hogy az U-235 izotóp a bejövő természetes uránban kisebb a szabványosnál. Azt találták, hogy az urán 0,7171% U-235-öt tartalmaz. A természetes urán normál értéke 0,7202%
U - 235. Valamennyi uránásványban, a Föld minden kőzetében és természetes vizében, valamint a holdmintákban ez az arány teljesül. Az oklói lelőhely eddig az egyetlen olyan eset a természetben, amikor ezt az állandóságot megsértették. A különbség jelentéktelen volt - mindössze 0,003%, de ennek ellenére felkeltette a technológusok figyelmét. Felmerült a gyanú, hogy szabotázs vagy hasadóanyag lopás történt, pl. U - 235. Kiderült azonban, hogy az U-235 tartalom eltérését egészen az uránérc forrásáig vezették vissza. Ott néhány minta 0,44%-nál kevesebb U-235-öt mutatott.Mintákat vettek az egész bányában, és az U-235 szisztematikus csökkenését mutatták egyes vénákban. Ezek az ércvénák több mint 0,5 méter vastagok voltak.
A felvetés, hogy az U-235 "kiégett", ahogy az atomerőművek kemencéiben történik, először csak viccnek hangzott, bár ennek jó okai voltak. A számítások kimutatták, hogy ha a talajvíz tömeghányada a tározóban körülbelül 6%, és ha a természetes urán 3% U-235-re van dúsítva, akkor ilyen körülmények között egy természetes atomreaktor beindulhat.
Mivel a bánya trópusi zónában és a felszínhez meglehetősen közel található, nagyon valószínű, hogy kellő mennyiségű talajvíz van. Az uránizotópok aránya az ércben szokatlan volt. Az U-235 és az U-238 különböző felezési idejű radioaktív izotópok. Az U-235 felezési ideje 700 millió év, az U-238 pedig 4,5 milliárd felezési idővel bomlik le.Az U-235 izotópbősége a természetben lassan változik. Például 400 millió évvel ezelőtt a természetes uránnak 1% U-235-öt kellett volna tartalmaznia, 1900 millió évvel ezelőtt 3%, azaz. az uránérc ér "kritikusságához" szükséges mennyiség. Feltételezések szerint ekkor volt az Oklo reaktor működési állapotban. Hat "reaktor" zónát azonosítottak, amelyek mindegyikében a hasadási reakció jeleit találták. Például az U-236 bomlásából származó tóriumot és az U-237 bomlásából származó bizmutot csak az Oklo-mező reaktorzónáiban találták meg. Az aktinidák bomlásából származó maradványok arra utalnak, hogy a reaktor több százezer éve lassú forrásban működik. A reaktorok önszabályozóak voltak, mivel a túl sok teljesítmény a víz teljes kiforrásához és a reaktor leállásához vezet.
Hogyan tudta a természet megteremteni a feltételeket a nukleáris láncreakcióhoz? Először az ókori folyó deltájában uránércben gazdag homokkőréteg alakult ki, amely erős bazaltágyon nyugodott. Az akkori heves időben gyakori újabb földrengés után a leendő reaktor bazalt alapja több kilométert megsüllyedt, és magával húzta az uránvénát. Az ér megrepedt, a talajvíz behatolt a repedésekbe. Aztán egy újabb kataklizma a jelenlegi szintre emelte az egész "installációt". Az atomerőművek nukleáris kemencéiben az üzemanyag kompakt tömegekben található a moderátorban - egy heterogén reaktorban. Ez történt Oklóban. A víz moderátorként szolgált. Az ércben megjelentek az agyag "lencsék", ahol a természetes urán koncentrációja a szokásos 0,5%-ról 40%-ra nőtt. Nem ismert pontosan, hogyan keletkeztek ezek a tömör uráncsomók. Talán szivárgó vizek hozták létre őket, amelyek agyagot hordtak és uránt egyetlen masszává gyűjtöttek. Amint az uránnal dúsított rétegek tömege és vastagsága elérte a kritikus méretet, láncreakció lépett fel bennük, és megkezdődött a telepítés. A reaktor működése következtében mintegy 6 tonna hasadási termék és 2,5 tonna plutónium keletkezett. A radioaktív hulladék nagy része az Oklo-ércek testében található uranit ásvány kristályos szerkezetében marad. Azok az elemek, amelyek a túl nagy vagy túl kicsi ionsugár miatt nem tudtak áthatolni az uranitrácson, diffundálnak vagy kimosódnak. Az oklói reaktorok óta eltelt 1900 millió év alatt a több mint 30 hasadási termék legalább fele az ércben kötődött, annak ellenére, hogy ebben a lelőhelyben rengeteg talajvíz található. A kapcsolódó hasadási termékek a következők: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Sm, Gd, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ni, Ag. Néhány részleges Pb migrációt észleltek, és a Pu migráció 10 méternél kisebbre korlátozódott. Csak 1-es vagy 2-es vegyértékű fémek, pl. a nagy vízoldékonyságúakat elvitték. Ahogy az várható volt, szinte nem maradt a helyén Pb, Cs, Ba és Cd. Ezen elemek izotópjainak felezési ideje viszonylag rövid, több tíz év vagy még ennél is rövidebb, így nem radioaktív állapotba bomlanak, mielőtt messzire elvándorolnának a talajban. A környezetvédelem hosszú távú problémái szempontjából a legérdekesebbek a plutónium migráció kérdései. Ez a nuklid gyakorlatilag 2 millió évig kötődik. Mivel a plutónium mára szinte teljesen lebomlik U-235-re, stabilitását bizonyítja az U-235 feleslegének hiánya nemcsak a reaktorzónán kívül, hanem az uranitszemcséken kívül is, ahol a reaktor működése során plutónium keletkezett.
Ez az egyedülálló természet körülbelül 600 ezer évig létezett, és körülbelül 13 000 000 kW-ot termelt. óra energia. Átlagos teljesítménye mindössze 25 kW: 200-szor kevesebb, mint a világ első atomerőműveé, amely 1954-ben a Moszkva melletti Obnyinszk városát látta el árammal. De a természetes reaktor energiája nem ment kárba: egyes hipotézisek szerint a radioaktív elemek bomlása látta el energiával a fűtött Földet.
Talán ide adták hozzá a hasonló atomreaktorok energiáját. Hány van elrejtve a föld alatt? És az oklói reaktor abban az ókorban természetesen nem volt kivétel. Vannak olyan hipotézisek, amelyek szerint az ilyen reaktorok munkája „ösztönözte” a földi élőlények fejlődését, és hogy az élet keletkezését a radioaktivitás befolyása okozza. Az adatok a szerves anyagok magasabb fokú evolúcióját jelzik, ahogy közeledünk az Oklo reaktorhoz. Jól befolyásolhatta az egysejtű szervezetek mutációinak gyakoriságát, amelyek a megnövekedett sugárzási szint zónájába kerültek, ami az emberi ősök megjelenéséhez vezetett. Mindenesetre a földi élet a természetes sugárzási háttér szintjén keletkezett és hosszú evolúciós utat járt be, ami a biológiai rendszerek fejlődésének szükséges elemévé vált.
Az atomreaktor létrehozása olyan innováció, amelyre az emberek büszkék. Kiderült, hogy létrejöttét régóta bejegyezték a természet szabadalmaiba. Az atomreaktor megtervezése, a tudományos és műszaki gondolkodás remekműve, valójában a természet utánzójának bizonyult, aki sok millió évvel ezelőtt ilyen létesítményeket hozott létre.

Az uránércminták rutinelemzése során egy nagyon furcsa tényre derült fény - az urán-235 százalékos aránya a normál alatt volt. A természetes urán három izotópot tartalmaz, amelyek atomtömegében különböznek egymástól. A leggyakoribb az urán-238, a legritkább az urán-234, a legérdekesebb pedig a nukleáris láncreakciót támogató urán-235. Mindenütt - a földkéregben, a Holdon, sőt a meteoritokban is - az urán-235 atomok a teljes uránmennyiség 0,720%-át teszik ki. A gaboni Oklo lelőhelyből származó minták azonban csak 0,717% urán-235-öt tartalmaztak. Ez az apró eltérés elég volt ahhoz, hogy figyelmeztesse a francia tudósokat. A további kutatások kimutatták, hogy körülbelül 200 kg érc hiányzott – ez elég fél tucat atombomba elkészítéséhez.

A gaboni oklói urán külszínben több mint egy tucat olyan zónát tártak fel, ahol egykor nukleáris reakciók zajlottak.

A Francia Atomenergia Bizottság szakemberei értetlenül álltak. A válasz egy 19 éves cikk volt, amelyben George W. Wetherill, a Los Angeles-i Kaliforniai Egyetem és Mark G. Inghram, a Chicagói Egyetem munkatársa természetes atomreaktorok létezését javasolta a távoli múltban. Hamarosan Paul K. Kuroda, az Arkansas Egyetem vegyésze azonosította a "szükséges és elégséges" feltételeket egy önfenntartó hasadási folyamat spontán bekövetkezéséhez az urántelep testében.

Számításai szerint a lerakódás méretének meg kell haladnia a hasadást okozó neutronok átlagos úthosszát (kb. 2/3 méter). Ezután az egyik hasadómag által kibocsátott neutronokat egy másik atommag elnyeli, mielőtt elhagyná az uránvénát.

Az urán-235 koncentrációjának elég magasnak kell lennie. Ma még egy nagy lelőhely sem lehet atomreaktor, mivel kevesebb mint 1% urán-235-öt tartalmaz. Ez az izotóp körülbelül hatszor gyorsabban bomlik le, mint az urán-238, ami azt jelenti, hogy a távoli múltban, például 2 milliárd évvel ezelőtt, az urán-235 mennyisége körülbelül 3% volt - körülbelül annyi, mint a dúsított uránban, amelyet üzemanyagként használtak a legtöbb atomerőmű. Szükséges továbbá egy olyan anyag, amely képes mérsékelni az uránmagok hasadása során kibocsátott neutronokat, hogy azok hatékonyabban idézzék elő más uránmagok hasadását. Végül, az érc tömege nem tartalmazhat jelentős mennyiségű bórt, lítiumot vagy más úgynevezett nukleáris mérget, amely aktívan elnyeli a neutronokat, és gyorsan leállítja a nukleáris reakciót.

Természetes hasadási reaktorokat csak Afrika szívében, Gabonban, Okloban és a szomszédos okelobondoi uránbányákban, valamint a mintegy 35 km-re lévő Bangombe telephelyen találtak.

A kutatók megállapították, hogy a kétmilliárd éve 16 különálló helyen, mind Oklón belül, mind a szomszédos okelobondói uránbányákon kialakult feltételek nagyon közel állnak ahhoz, amit Kuroda leírt (lásd: "Isteni reaktor", "A tudomány világában", 1. sz. , 2004). Bár ezeket a zónákat évtizedekkel ezelőtt fedezték fel, csak nemrég tudtuk végre kideríteni, mi történik az egyik ősi reaktorban.

Ellenőrzés könnyű elemekkel

Hamarosan a fizikusok megerősítették azt a feltételezést, hogy az urán-235-tartalom csökkenését Oklóban a hasadási reakciók okozták. Egy vitathatatlan bizonyíték jelent meg a nehéz mag felhasadásából származó elemek vizsgálatában. A bomlástermékek koncentrációja olyan magasnak bizonyult, hogy ez az egyetlen igaz következtetés. 2 milliárd éve itt zajlott le egy nukleáris láncreakció, hasonló ahhoz, amit Enrico Fermi és munkatársai 1942-ben ragyogóan demonstráltak.

Fizikusok szerte a világon tanulmányozzák a természetes atomreaktorok létezésének bizonyítékait. A tudósok 1975-ben Gabon fővárosában, Libreville-ben egy különleges konferencián mutatták be az Oklo-jelenséggel kapcsolatos munkájuk eredményeit. A következő évben George A. Cowan, az Egyesült Államok képviseletében ezen a találkozón, cikket írt a Scientific American számára. lásd: "A Natural Fission Reactor", George A. Cowan, 1976. július).

Cowan összefoglalta az információkat, és leírta, mi történik ezen a csodálatos helyen: az urán-235 hasadásából kibocsátott neutronok egy részét a gyakoribb urán-238 atommagjai rögzítik, amely urán-239-vé alakul, majd két elektron kibocsátása plutónium-239-vé alakul. Tehát Oklóban több mint két tonna ebből az izotópból képződött. Ezután a plutónium egy része hasadáson ment keresztül, amit a jellegzetes hasadási termékek jelenléte bizonyít, ami arra a következtetésre vezette a kutatókat, hogy ezeknek a reakcióknak több százezer éven át folytatódniuk kellett. A felhasznált urán-235 mennyisége alapján kiszámították a felszabaduló energia mennyiségét - mintegy 15 ezer MW-évet. Ez és más bizonyítékok szerint a reaktor átlagos teljesítménye 100 kW-nál kisebbnek bizonyult, vagyis több tucat kenyérpirító működtetésére elegendő lenne.

Hogyan jött létre több mint egy tucat természetes reaktor? Mi biztosította állandó erejüket több száz évezreden át? Miért nem pusztultak el közvetlenül a nukleáris láncreakciók kezdete után? Milyen mechanizmus biztosította a szükséges önszabályozást? Folyamatosan vagy szakaszosan működtek a reaktorok? A válaszok ezekre a kérdésekre nem jelentek meg azonnal. Az utolsó kérdésre pedig egészen nemrég derült fény, amikor kollégáimmal a titokzatos afrikai érc mintáit kezdtük tanulmányozni a St. Louis-i Washington Egyetemen.

Felosztás részletekben

A nukleáris láncreakciók akkor kezdődnek, amikor egyetlen szabad neutron eltalál egy hasadó atom, például az urán-235 atommagjában (balra fent). Az atommag felhasad, két kisebb atom keletkezik, és további neutronokat bocsátanak ki, amelyek nagy sebességgel repülnek el, és le kell lassítani, mielőtt más atommagok szétválását idéznék elő. Az oklói lelőhelyben, akárcsak a mai könnyűvizes atomreaktorokban, a közönséges víz volt a mérséklőszer. A különbség a szabályozási rendszerben van: az atomerőművek neutronelnyelő rudakat használnak, míg az oklói reaktorok egyszerűen addig melegítenek, amíg a víz el nem forr.

Mit rejtett a nemesgáz?

Az egyik oklói reaktoron végzett munkánkat a xenon, egy nehéz inert gáz elemzésének szenteltük, amely évmilliárdokon keresztül csapdában maradhat az ásványokban. A xenonnak kilenc stabil izotópja van, amelyek a nukleáris folyamatok természetétől függően változó mennyiségben fordulnak elő. Nemesgázként nem lép kémiai reakcióba más elemekkel, ezért könnyen tisztítható izotópos analízishez. A xenon rendkívül ritka, ami lehetővé teszi a nukleáris reakciók kimutatását és nyomon követését, még akkor is, ha azok a Naprendszer születése előtt történtek.

Az urán-235 atomok a természetes urán körülbelül 0,720%-át teszik ki. Így amikor a munkások felfedezték, hogy az Oklo uránja valamivel több, mint 0,717%-ot tartalmaz, meglepődtek, ez az adat valóban jelentősen eltér a többi uránércmintától (fent). Nyilvánvalóan a múltban az urán-235 és az urán-238 aránya sokkal magasabb volt, mivel az urán-235 felezési ideje sokkal rövidebb. Ilyen körülmények között a hasítási reakció lehetséges. Amikor az oklói uránlelőhelyek 1,8 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek, az urán-235 természetes mennyisége körülbelül 3% volt, megegyezik az atomreaktorok üzemanyagában lévővel. Amikor a Föld körülbelül 4,6 milliárd évvel ezelőtt kialakult, ez az arány több mint 20% volt, azon a szinten, amelyen az uránt ma "fegyverminőségűnek" tekintik.

A xenon izotóp-összetételének elemzéséhez tömegspektrométerre van szükség, egy olyan eszközre, amely képes osztályozni az atomokat tömegük szerint. Szerencsénk volt, hogy hozzáférhettünk egy rendkívül pontos xenon tömegspektrométerhez, amelyet Charles M. Hohenberg épített. De először ki kellett vonnunk a xenont a mintánkból. Jellemzően egy xenon tartalmú ásványt az olvadáspontja fölé hevítenek, amitől a kristályszerkezet lebomlik, és már nem tudja megtartani a benne lévő gázt. De annak érdekében, hogy több információt gyűjtsünk, egy finomabb módszert alkalmaztunk - lézeres extrakciót, amely lehetővé teszi, hogy bizonyos szemcsékben elérje a xenont, és érintetlenül hagyja a szomszédos területeket.

Az egyetlen oklói kőzetmintánk sok apró szakaszát megmunkáltuk, mindössze 1 mm vastag és 4 mm széles. A lézersugár pontos célozásához az objektum részletes röntgentérképét használtuk, amelyet Olga Pradivtseva készített, és azonosította az objektumot alkotó ásványokat is. Az extrakció után a felszabaduló xenont megtisztítottuk, és Hohenberg tömegspektrométerrel elemeztük, amely megadta az egyes izotópok atomjainak számát.

Itt több meglepetés is várt ránk: egyrészt az uránban gazdag ásványszemcsékben nem volt gáz. A legtöbbet alumínium-foszfátot tartalmazó ásványok fogták fel – ezekben találták a legmagasabb xenonkoncentrációt a természetben. Másodszor, az extrahált gáz izotóp-összetételében szignifikánsan különbözött az atomreaktorokban szokásosan képződőtől. Gyakorlatilag hiányzott belőle a xenon-136 és a xenon-134, míg az elem könnyebb izotópjainak tartalma változatlan maradt.

Az Oklo-mintában az alumínium-foszfát szemcsékből kivont xenon különös izotóp-összetételűnek bizonyult (balra), amely nem egyezik az urán-235 hasadása során keletkezővel (középen), és nem hasonlít a légköri xenon izotóp-összetételére ( jobb). Figyelemre méltó, hogy a xenon-131 és -132 mennyisége magasabb, a -134 és -136 mennyisége pedig alacsonyabb, mint az urán-235 hasadásából várható lenne. Bár ezek a megfigyelések kezdetben zavarba ejtették a szerzőt, később rájött, hogy ezek tartalmazzák a kulcsot ennek az ősi atomreaktornak a működésének megértéséhez.

Mi az oka az ilyen változásoknak? Talán ez nukleáris reakciók eredménye? A gondos elemzés lehetővé tette kollégáimmal, hogy elvetettük ezt a lehetőséget. Megvizsgáltuk a különböző izotópok fizikai osztályozását is, ami néha azért történik, mert a nehezebb atomok kicsit lassabban mozognak, mint könnyebb társaik. Ezt a tulajdonságot urándúsító üzemekben használják reaktorfűtőanyag előállítására. De még ha a természet mikroszkopikus léptékben is megvalósíthatna egy ilyen eljárást, az alumínium-foszfát szemcsékben lévő xenon izotópok keverékének összetétele eltérne attól, amit találtunk. Például a xenon-132-höz viszonyítva a xenon-136 (4 atomtömeg-egységgel nehezebb) csökkenése kétszer akkora lenne, mint a xenon-134 esetében (2 atomtömeg-egységgel nehezebb), ha a fizikai válogatás működne. Ilyet azonban még nem láttunk.

A xenon képződésének körülményeinek elemzése után azt vettük észre, hogy egyik izotópja sem az urán hasadásának közvetlen eredménye; ezek mind a jód radioaktív izotópjainak bomlásának termékei voltak, amelyek viszont radioaktív tellúrból stb. keletkeztek, a magreakciók ismert sorrendje szerint. Ebben az esetben az oklói mintánkban szereplő xenon izotópok különböző időpontokban jelentek meg. Minél tovább él egy adott radioaktív prekurzor, annál késleltebb a xenon képződése belőle. Például a xenon-136 képződése csak egy perccel az önfenntartó hasadás megkezdése után kezdődött. Egy órával később megjelenik a következő könnyebb, stabil izotóp, a xenon-134. Aztán néhány nappal később a xenon-132 és a xenon-131 megjelenik a színen. Végül évmilliók után, sokkal később, mint a nukleáris láncreakciók megszűnése, a xenon-129 keletkezik.

Ha az oklói uránlelőhelyek zárt rendszerben maradtak volna, akkor a természetes reaktorok működése során felhalmozódott xenon megőrizte volna normál izotóp-összetételét. De a rendszer nem volt lezárva, amit az is bizonyít, hogy az Oklo reaktorok valahogy szabályozták magukat. A legvalószínűbb mechanizmus a talajvíz részvétele ebben a folyamatban, amely azután forrt el, hogy a hőmérséklet elért egy bizonyos kritikus szintet. Amikor a neutronmoderátorként működő víz elpárolgott, a nukleáris láncreakciók átmenetileg leálltak, majd miután minden kihűlt, és ismét megfelelő mennyiségű talajvíz behatolt a reakciózónába, újra megindulhatott a hasadás.

Ez a kép két fontos pontot tesz világossá: a reaktorok szakaszosan működhetnek (be- és kikapcsolva); nagy mennyiségű víznek kellett áthaladnia ezen a kőzeten, ami elegendő ahhoz, hogy kimosson néhány xenon prekurzort, nevezetesen a tellúrt és a jódot. A víz jelenléte azt is segít megmagyarázni, hogy a xenon nagy része miért az alumínium-foszfát szemcsékben található, nem pedig az uránban gazdag kőzetekben. Az alumínium-foszfát szemcsék valószínűleg az atomreaktor által felmelegített víz hatására keletkeztek, miután az körülbelül 300 °C-ra hűlt.

Az Oklo reaktor minden egyes aktív periódusa alatt, és azt követően még egy ideig, miközben a hőmérséklet magas maradt, a xenon nagy részét (beleértve a xenon-136-ot és -134-et is, amelyek viszonylag gyorsan keletkeznek) eltávolították a reaktorból. Ahogy a reaktor lehűlt, a hosszabb élettartamú xenon prekurzorok (amelyekből később xenon-132, -131 és -129 keletkeznek, amelyeket nagyobb számban találtunk) beépültek a növekvő alumínium-foszfát szemcsékbe. Aztán ahogy több víz tért vissza a reakciózónába, a neutronok lelassultak a megfelelő mértékben, és újra beindult a hasadási reakció, ami megismétlődésre kényszerítette a fűtési és hűtési ciklust. Az eredmény a xenon izotópok specifikus eloszlása ​​volt.

Nem teljesen világos, milyen erők tartották ezt a xenont az alumínium-foszfát ásványokban a bolygó életének csaknem felén. Konkrétan miért nem ürült ki a következő ciklusban az adott reaktorműködési ciklusban megjelenő xenon? Feltehetően az alumínium-foszfát szerkezete még magas hőmérsékleten is képes volt megtartani a benne képződő xenont.

Az oklói xenon szokatlan izotóp-összetételének magyarázatára tett kísérletek más elemeket is figyelembe vettek. Különös figyelmet kapott a jód, amelyből a radioaktív bomlás során xenon képződik. A hasadási termékek képződésének és radioaktív bomlási folyamatának modellezése kimutatta, hogy a xenon fajlagos izotóp-összetétele a reaktor ciklikus működésének következménye, ezt a ciklust ábrázolja a fenti három diagram.

természeti munkarend

Az alumínium-foszfát szemcsékben lévő xenon eredetelméletének kidolgozása után ezt a folyamatot matematikai modellben próbáltuk megvalósítani. Számításaink sok mindent tisztáztak a reaktor működésében, és a xenon izotópokra kapott adatok a várt eredményekhez vezettek. Az oklói reaktort 30 percre „bekapcsolták”, legalább 2,5 órára „kikapcsolva”. Egyes gejzírek hasonló módon működnek: lassan felforrósodnak, felforrnak, kidobják a talajvíz egy részét, és ezt a ciklust napról napra, évről évre megismétlik. Így az oklói lelőhelyen áthaladó talajvíz nemcsak neutronmoderátorként működhetett, hanem a reaktor működését is „szabályozhatta”. Ez egy rendkívül hatékony mechanizmus volt, amely több százezer évig megakadályozta a szerkezet megolvadását vagy felrobbanását.

Az atommérnököknek sokat kell tanulniuk Oklotól. Például, hogyan kell kezelni a nukleáris hulladékot. Az Oklo egy példa a hosszú távú geológiai tárolóra. Ezért a tudósok részletesen tanulmányozzák a természetes reaktorokból származó hasadási termékek időbeli vándorlásának folyamatait. Gondosan tanulmányozták ugyanazt az ősi hasadási zónát a Bangombe-i lelőhelyen, körülbelül 35 km-re Oklotól. A Bangombe reaktor különösen érdekes, mert sekélyebb, mint Oklo és Okelobondo, és egészen a közelmúltig több víz haladt át rajta. Az ilyen csodálatos objektumok alátámasztják azt a hipotézist, hogy sokféle veszélyes nukleáris hulladék sikeresen elkülöníthető földalatti tárolókban.

Oklo példája azt is bemutatja, hogyan tárolják a nukleáris hulladékok legveszélyesebb típusait. Az atomenergia ipari felhasználásának kezdete óta hatalmas mennyiségű nukleáris létesítményekben keletkezett radioaktív inert gáz (xenon-135, kripton-85 stb.) került a légkörbe. A természetes reaktorokban ezeket a hulladéktermékeket az alumínium-foszfátot tartalmazó ásványok felfogják és évmilliárdokig visszatartják.

Az ősi Oklo-típusú reaktorok az alapvető fizikai mennyiségek megértését is befolyásolhatják, például az α (alfa) betűvel jelölt fizikai állandót, amely olyan univerzális mennyiségekhez kapcsolódik, mint a fénysebesség (lásd "Nem állandó állandók", „A tudomány világában”, 2005. 9. szám). Három évtizede az Oklo-jelenséget (2 milliárd éves) használták érvként az α változásai ellen. De tavaly Steven K. Lamoreaux és Justin R. Torgerson, a Los Alamos National Laboratory munkatársa úgy találta, hogy ez az "állandó" jelentősen eltér.

Ezek az ősi reaktorok Gabonban az egyetlenek, amelyeket valaha is kialakítottak a Földön? Kétmilliárd évvel ezelőtt az önfenntartó hasadáshoz szükséges feltételek nem voltak túl ritkák, így talán egyszer más természetes reaktorokat is felfedeznek. A mintákból származó xenon elemzésének eredményei pedig nagyon hasznosak lehetnek ebben a keresésben.

„Az Oklo-jelenségről E. Fermi, az első atomreaktort építő nyilatkozata és P.L. Kapitsa, aki önállóan azt állította, hogy csak egy ember képes ilyesmit létrehozni. Az ősi természetes reaktor azonban cáfolja ezt az álláspontot, megerősítve A. Einstein elképzelését, hogy Isten kifinomultabb…”
S.P. Kapitsa

A szerzőről:
Alex Meshik(Alex P. Meshik) a Leningrádi Állami Egyetem Fizikai Karán szerzett diplomát. 1988-ban védte meg Ph.D. értekezését a Geokémiai és Analitikai Kémiai Intézetben. AZ ÉS. Vernadszkij. Disszertációja a xenon és kripton nemesgázok geokémiájáról, geokronológiájáról és magkémiájáról szólt. 1996-ban Meshik csatlakozott a St. Louis-i Washington Egyetem Űrkutatási Laboratóriumához, ahol jelenleg a Genesis űrszonda által összegyűjtött és a Földre visszahozott napszél nemesgázait tanulmányozza.

A cikk az oldalról származik