Molte persone pensano che l'energia nucleare sia un'invenzione dell'umanità e alcuni addirittura credono che violi le leggi della natura. Ma l'energia nucleare è in realtà un fenomeno naturale e la vita non potrebbe esistere senza di essa. Questo perché il nostro Sole (e ogni altra stella) è esso stesso una gigantesca centrale elettrica, che illumina il sistema solare attraverso un processo noto come fusione nucleare.

Gli esseri umani, tuttavia, utilizzano un processo diverso per generare questa forza chiamata fissione nucleare, in cui l'energia viene rilasciata dividendo gli atomi piuttosto che combinandoli come nel processo di saldatura. Non importa quanto possa sembrare inventiva l'umanità, anche la natura ha già utilizzato questo metodo. In un unico sito ben documentato, gli scienziati hanno trovato prove che i reattori a fissione naturale sono stati creati in tre depositi di uranio nella nazione dell'Africa occidentale del Gabon.

Due miliardi di anni fa, i giacimenti minerari ricchi di uranio iniziarono ad allagarsi con le acque sotterranee, provocando una reazione nucleare a catena autosufficiente. Osservando i livelli di alcuni isotopi dello xeno (un sottoprodotto del processo di fissione dell'uranio) nella roccia circostante, gli scienziati hanno determinato che la reazione naturale è avvenuta nell'arco di diverse centinaia di migliaia di anni a intervalli di circa due ore e mezza .

Pertanto, il reattore nucleare naturale di Oklo ha funzionato per centinaia di migliaia di anni fino all'esaurimento della maggior parte dell'uranio fissile. Mentre la maggior parte dell'uranio in Oklo è l'isotopo non fissile U238, solo il 3% dell'isotopo fissile U235 è necessario per avviare una reazione a catena. Oggi, la percentuale di uranio fissile nei depositi è di circa lo 0,7%, il che indica che in essi si sono verificati processi nucleari per un periodo di tempo relativamente lungo. Ma è stata proprio l'esatta caratterizzazione delle rocce di Oklo a lasciare perplessi gli scienziati.

Bassi livelli di U235 sono stati osservati per la prima volta nel 1972 dai dipendenti dell'impianto di arricchimento dell'uranio di Pierrelate in Francia. Durante l'analisi spettrometrica di massa di routine dei campioni della miniera di Oklo, è stato riscontrato che la concentrazione dell'isotopo dell'uranio fissile differiva dello 0,003% dal valore atteso. Questa differenza apparentemente piccola è stata abbastanza significativa da allertare le autorità, preoccupate che l'uranio mancante potesse essere utilizzato per costruire armi nucleari. Ma più tardi, nello stesso anno, gli scienziati hanno trovato la risposta a questo enigma: è stato il primo reattore nucleare naturale al mondo.

Nel 1972 fu scoperto un antico reattore nucleare in Africa nel territorio della Repubblica del Gabon. All'inizio, gli scienziati hanno trovato ricchi giacimenti di minerale di uranio. Quando è stata verificata la sua composizione, si è scoperto che questo minerale era già stato utilizzato.

Data l'età dell'antico reattore di 2 miliardi di anni, chi potrebbe averlo creato per generare energia in quei tempi lontani? La risposta più affidabile è che una delle passate civiltà di persone sulla Terra ha fatto questo.

Sono state utilizzate enormi riserve di minerale di uranio

La fonte di minerale di uranio scoperta in Gabon (area di Oklo) è la più grande fonte di minerale di uranio nel mondo. Pertanto, ha suscitato l'interesse degli scienziati in molti paesi dopo il messaggio dei geologi francesi. Hanno iniziato a studiare la composizione del minerale di uranio. Si è scoperto che la roccia contiene molto uranio-238 e pochissimo uranio-235, che è di interesse per le persone.L'uranio-238 è essenzialmente combustibile nucleare esaurito.

Campioni di minerale di uranio da Oklo (Gabon).

Chi ha costruito il reattore nucleare più complesso 2 miliardi di anni fa? Il complesso progetto del reattore in Africa con le sue 16 unità di potenza parla dell'alto livello tecnologico dei suoi creatori in quei tempi lontani.

Per milioni di anni, le strutture degli edifici di un reattore nucleare potrebbero sbriciolarsi in polvere. Tuttavia, gli isotopi radioattivi continuano a emettere energia dopo migliaia di anni. L'uranio esaurito-238 parla di migliaia di anni di funzionamento di un gigantesco reattore nucleare. Piccoli resti di uranio-235, che viene utilizzato nella produzione di energia, indicano i siti di stoccaggio del combustibile per il reattore di un'antica civiltà.

Ci sono fatti, ma la scienza tace sull'antico reattore nucleare

È qui che inizia la solita storia, quando la scienza moderna non vuole riconoscere i fatti, spacciandoli per un errore. Se non può essere riconosciuto come un errore, allora questi fatti vengono semplicemente messi a tacere. Cosa è successo all'antico reattore nucleare della civiltà passata in Gabon.

Versioni dell'origine dell'antico reattore nucleare

reattore nucleare naturale

La versione più comune degli scienziati è che un reattore nucleare naturale sia stato trovato a Oklo. I minerali di uranio presumibilmente ricchi sono stati inondati di acqua, che ha causato una reazione nucleare. Non c'erano spiegazioni comprensibili di come la "natura" fosse riuscita ad avviare il reattore e mantenerne il funzionamento per migliaia di anni.

Ci sono depositi di uranio-235 in diverse parti del mondo, ma non c'è stato un reattore nucleare naturale che riproduca il funzionamento di almeno un'unità di potenza. Ricordiamo che in Gabon sono state trovate 16 sacche di combustibile nucleare esaurito!

In nessun'altra parte del mondo sono state trovate riserve così enormi di uranio-238 esaurito. I fisici dubitano che sia possibile produrre questo elemento in condizioni naturali in tali quantità. Fino ad ora, la fissione dell'uranio è stata effettuata solo in un ambiente artificiale con l'aiuto di una persona.

Cimitero nucleare alieno

Questa versione è supportata dalla comoda posizione dei depositi di uranio. L'area di Oklo è caratterizzata da una superficie stabile della Terra. Riserve di uranio riposano nelle viscere di una spessa lastra di basalto. Non ci sono terremoti e altri disastri naturali.

Gli alieni ipoteticamente potrebbero usare quest'area per seppellire i resti della produzione nucleare. Ma aveva senso farlo sulla Terra? Dubbi sono aggiunti dalla presenza di uranio-235, oltre a 16 fuochi, che ricordano il design di un gigantesco reattore, una volta in funzione.

Leggende popolari

Le leggende e le credenze orali delle persone che abitano questa zona parlano di un'antica razza di semidei. Nei tempi antichi, secondo la leggenda, nella provincia di Oklo viveva una potente civiltà sviluppata, che cercava tesori nelle rocce per diventare invincibile. Gli aborigeni considerano misterioso e mistico il luogo in cui si trova l'antico reattore nucleare.

Forse gli scienziati avrebbero dovuto ascoltare più seriamente le storie dei residenti locali. La saggezza popolare non nasce da zero, ma può servire come fonte di conoscenza per rivelare i segreti della scienza e della vita.

Lezioni dalle civiltà passate

Oggi ci sono scienziati e storici che capiscono che questa Terra era abitata da più di una delle nostre civiltà. Basta ricordare i reperti unici che confermano che c'era , , Civiltà Maya, , umanità - quante misteriose civiltà antiche ha visto il nostro pianeta?

Sono già state trovate molte prove di fenomeni che esulano dalla portata della scienza moderna. , superpoteri, antiche civiltà: tutto questo potrebbe aiutare le persone a comprendere il significato del loro soggiorno sulla Terra e prevenire la triste fine della nostra umanità.

Percorrendo la via del rifiuto del principio divino del mondo, gli scienziati si spingono in un angolo con la struttura ristretta dei dogmi scientifici. L'intenzione del Creatore è difficile da comprendere per coloro che vivono in un mondo di costante competizione e lotta. Se scegli la via del ritorno alle tue tradizioni, tramandate dal Creatore alle persone, potresti riuscire a sopravvivere, a differenza di molte altre civiltà precedenti sulla Terra.

Nell'Africa occidentale, non lontano dall'equatore, in un'area situata nel territorio dello stato del Gabon, gli scienziati hanno fatto una scoperta sorprendente. Ciò è accaduto proprio all'inizio degli anni '70 del secolo scorso, ma finora i rappresentanti della comunità scientifica non hanno raggiunto un consenso: cosa è stato trovato?

I depositi di minerale di uranio sono un fenomeno comune, sebbene piuttosto raro. Tuttavia, la miniera di uranio scoperta in Gabon si è rivelata non solo un giacimento di un prezioso minerale, ma ha funzionato come... un vero reattore nucleare! Sono state scoperte sei zone di uranio, in cui ha avuto luogo una vera reazione di fissione dell'uranio!

Gli studi hanno dimostrato che il reattore è stato lanciato circa 1900 milioni di anni fa e ha funzionato in modalità di ebollizione lenta per diverse centinaia di migliaia di anni.

Le opinioni dei rappresentanti della scienza sul fenomeno erano divise. La maggior parte degli esperti si sarebbe schierata dalla parte della teoria, secondo la quale il reattore nucleare in Gabon si sarebbe avviato spontaneamente a causa di una coincidenza accidentale delle condizioni necessarie per tale avvio.

Tuttavia, non tutti erano soddisfatti di questa ipotesi. E c'erano buone ragioni per questo. Molte cose hanno detto che il reattore in Gabon, sebbene non abbia parti esteriormente simili alle creazioni di esseri pensanti, è ancora il prodotto di esseri intelligenti.

Diamo un'occhiata ad alcuni fatti. L'attività tettonica nell'area in cui è stato trovato il reattore è stata insolitamente elevata per il periodo del suo funzionamento. Tuttavia, gli studi hanno dimostrato che il minimo spostamento negli strati del suolo comporterebbe necessariamente l'arresto del reattore. Ma poiché il reattore ha funzionato per più di cento millenni, questo non è accaduto. Chi o cosa ha congelato la tettonica per il periodo dell'operazione del reattore? Forse è stato fatto da chi l'ha lanciato? Ulteriore. Come già accennato, le acque sotterranee sono state utilizzate come moderatore. Per garantire il funzionamento costante del reattore, qualcuno doveva regolare la potenza che emetteva, poiché se fosse in eccesso l'acqua sarebbe evaporata e il reattore si sarebbe fermato. Questi e alcuni altri punti suggeriscono che il reattore in Gabon è una cosa di origine artificiale. Ma chi diavolo possedeva una tale tecnologia due miliardi di anni fa?

Piaccia o no, la risposta è semplice, anche se alquanto banale. Solo gli alieni dallo spazio potrebbero farlo. È del tutto possibile che siano venuti da noi dalla regione centrale della Galassia, dove le stelle sono molto più antiche del Sole e i loro pianeti sono più antichi. In quei mondi, la vita ha avuto l'opportunità di avere origine molto prima, in un'epoca in cui la Terra non era ancora un mondo molto confortevole.

Perché gli alieni avevano bisogno di creare un reattore nucleare stazionario ad alta potenza? Chissà... Forse hanno attrezzato una "stazione di ricarica spaziale" sulla Terra, o forse...

C'è un'ipotesi che le civiltà altamente sviluppate a un certo stadio del loro sviluppo "prendano il patrocinio" della vita emergente su altri pianeti. E hanno anche contribuito a trasformare mondi senza vita in mondi abitabili. Forse a questi appartenevano forse coloro che hanno costruito il miracolo africano? Forse hanno usato l'energia del reattore per la terraformazione? Gli scienziati stanno ancora discutendo su come sia nata l'atmosfera terrestre, così ricca di ossigeno. Una delle ipotesi è l'ipotesi dell'elettrolisi delle acque degli oceani. E l'elettrolisi, come sai, richiede molta elettricità. Quindi forse gli alieni hanno creato il reattore del Gabon per questo? Se è così, allora a quanto pare non è l'unico. È molto probabile che un giorno verranno trovati altri come lui.

Comunque sia, il miracolo del Gabon ci fa pensare. Pensa e cerca risposte.

Korol A.Yu. - studente della classe 121 SNIEiP (Istituto nazionale dell'energia nucleare e dell'industria di Sebastopoli.)
Capo - Dottorato di ricerca , Professore Associato del Dipartimento di YaPPU SNYaEiP Vah I.V., st. Repina 14 mq. cinquanta

A Oklo (una miniera di uranio nello stato del Gabon, vicino all'equatore, nell'Africa occidentale), un reattore nucleare naturale operava 1900 milioni di anni fa. Sono state identificate sei zone di "reattore", in ciascuna delle quali sono stati trovati segni di una reazione di fissione. Resti di decadimento degli attinidi indicano che il reattore ha operato in modalità di ebollizione lenta per centinaia di migliaia di anni.

Nel maggio - giugno 1972, durante le misurazioni di routine dei parametri fisici di un lotto di uranio naturale arrivato all'impianto di arricchimento nella città francese di Pierrelate dal giacimento africano di Oklo (una miniera di uranio in Gabon, uno stato situato vicino all'equatore nel Africa occidentale), è stato riscontrato che l'isotopo U - 235 nell'uranio naturale in ingresso è inferiore allo standard. È stato riscontrato che l'uranio contiene lo 0,7171% di U - 235. Il valore normale per l'uranio naturale è 0,7202%
U - 235. In tutti i minerali di uranio, in tutte le rocce e le acque naturali della Terra, nonché nei campioni lunari, questo rapporto è soddisfatto. Il deposito di Oklo è finora l'unico caso registrato in natura quando questa costanza è stata violata. La differenza era insignificante: solo lo 0,003%, ma tuttavia ha attirato l'attenzione dei tecnologi. C'era il sospetto che ci fosse stato un sabotaggio o un furto di materiale fissile, ad es. U - 235. Tuttavia, si è scoperto che la deviazione nel contenuto di U-235 è stata rintracciata fino alla fonte del minerale di uranio. Lì, alcuni campioni hanno mostrato meno dello 0,44% di U-235.I campioni sono stati prelevati in tutta la miniera e hanno mostrato diminuzioni sistematiche di U-235 in alcune vene. Queste vene di minerali erano spesse oltre 0,5 metri.
Il suggerimento che l'U-235 "si fosse esaurito", come accade nelle fornaci delle centrali nucleari, all'inizio suonava come uno scherzo, anche se c'erano buone ragioni per questo. I calcoli hanno dimostrato che se la frazione di massa delle acque sotterranee nel giacimento è di circa il 6% e se l'uranio naturale viene arricchito al 3% di U-235, in queste condizioni un reattore nucleare naturale può iniziare a funzionare.
Poiché la miniera si trova in una zona tropicale e abbastanza vicina alla superficie, è molto probabile l'esistenza di una quantità sufficiente di acque sotterranee. Il rapporto tra gli isotopi dell'uranio nel minerale era insolito. U-235 e U-238 sono isotopi radioattivi con diverse emivite. L'U-235 ha un'emivita di 700 milioni di anni e l'U-238 decade con un'emivita di 4,5 miliardi L'abbondanza isotopica dell'U-235 è in natura in lento cambiamento. Ad esempio, 400 milioni di anni fa l'uranio naturale avrebbe dovuto contenere l'1% di U-235, 1900 milioni di anni fa era il 3%, cioè la quantità richiesta per la "criticità" della vena di minerale di uranio. Si ritiene che questo sia stato quando il reattore di Oklo era in uno stato di funzionamento. Sono state identificate sei zone di "reattore", in ciascuna delle quali sono stati trovati segni di una reazione di fissione. Ad esempio, il torio dal decadimento dell'U-236 e il bismuto dal decadimento dell'U-237 sono stati trovati solo nelle zone del reattore nel campo di Oklo. I residui del decadimento degli attinidi indicano che il reattore ha funzionato in modalità di ebollizione lenta per centinaia di migliaia di anni. I reattori erano autoregolanti, poiché troppa potenza porterebbe alla completa ebollizione dell'acqua e allo spegnimento del reattore.
In che modo la natura è riuscita a creare le condizioni per una reazione nucleare a catena? In primo luogo, nel delta dell'antico fiume, si formò uno strato di arenaria ricco di minerale di uranio, che poggiava su un robusto letto di basalto. Dopo un altro terremoto, comune in quel momento violento, le fondamenta di basalto del futuro reattore affondò per diversi chilometri, trascinando con sé la vena di uranio. La vena si è incrinata, l'acqua sotterranea è penetrata nelle fessure. Poi un altro cataclisma ha portato l'intera "installazione" al livello attuale. Nei forni nucleari delle centrali nucleari, il combustibile si trova in masse compatte all'interno del moderatore, un reattore eterogeneo. Questo è quello che è successo a Oklo. L'acqua fungeva da moderatore. Nel minerale sono apparse "lenti" di argilla, dove la concentrazione di uranio naturale è aumentata dal solito 0,5% al ​​40%. Come si siano formati questi grumi compatti di uranio non è stabilito con precisione. Forse sono stati creati dalle infiltrazioni d'acqua che hanno portato via l'argilla e l'uranio radunato in un'unica massa. Non appena la massa e lo spessore degli strati arricchiti con uranio hanno raggiunto dimensioni critiche, in essi si è verificata una reazione a catena e l'installazione ha iniziato a funzionare. Come risultato del funzionamento del reattore, si sono formate circa 6 tonnellate di prodotti di fissione e 2,5 tonnellate di plutonio. La maggior parte delle scorie radioattive rimane all'interno della struttura cristallina del minerale di uranite, che si trova nel corpo dell'Oklo ores. Gli elementi che non potrebbero penetrare nel reticolo dell'uranite a causa di un raggio ionico troppo grande o troppo piccolo si diffondono o trasudano. Nei 1900 milioni di anni trascorsi dai reattori di Oklo, almeno la metà degli oltre 30 prodotti di fissione è stata legata al minerale, nonostante l'abbondanza di acque sotterranee in questo deposito. I prodotti di fissione associati includono gli elementi: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Sm, Gd, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ni, Ag. È stata rilevata una parziale migrazione di Pb e la migrazione di Pu è stata limitata a meno di 10 metri. Solo metalli con valenza 1 o 2, cioè quelli con alta solubilità in acqua sono stati portati via. Come previsto, quasi nessun Pb, Cs, Ba e Cd è rimasto al suo posto. Gli isotopi di questi elementi hanno un'emivita relativamente breve di decine di anni o meno, quindi decadono in uno stato non radioattivo prima che possano migrare lontano nel suolo. Di maggiore interesse dal punto di vista dei problemi a lungo termine della protezione ambientale sono i problemi della migrazione del plutonio. Questo nuclide è effettivamente legato per quasi 2 milioni di anni. Poiché il plutonio ormai decade quasi completamente in U-235, la sua stabilità è evidenziata dall'assenza di U-235 in eccesso non solo all'esterno della zona del reattore, ma anche all'esterno dei grani di uranite, dove si è formato il plutonio durante il funzionamento del reattore.
Questa natura unica è esistita per circa 600 mila anni e ha prodotto circa 13.000.000 di kW. ora di energia. La sua potenza media è di soli 25 kW: 200 volte inferiore a quella della prima centrale nucleare del mondo, che nel 1954 forniva elettricità alla città di Obninsk vicino a Mosca. Ma l'energia del reattore naturale non è stata sprecata: secondo alcune ipotesi, è stato il decadimento degli elementi radioattivi a fornire energia alla Terra riscaldante.
Forse l'energia di simili reattori nucleari è stata aggiunta qui. Quanti sono nascosti sottoterra? E il reattore di quell'Oklo in quei tempi antichi non faceva certo eccezione. Ci sono ipotesi che il lavoro di tali reattori abbia "stimolato" lo sviluppo degli esseri viventi sulla terra, che l'origine della vita sia associata all'influenza della radioattività. I dati indicano un più alto grado di evoluzione della materia organica mentre ci avviciniamo al reattore di Oklo. Potrebbe aver influenzato la frequenza delle mutazioni di organismi unicellulari che sono caduti nella zona di aumento dei livelli di radiazione, che ha portato alla comparsa di antenati umani. In ogni caso, la vita sulla Terra è sorta e ha percorso una lunga evoluzione a livello della radiazione di fondo naturale, che è diventata un elemento necessario nello sviluppo dei sistemi biologici.
La creazione di un reattore nucleare è un'innovazione di cui le persone sono orgogliose. Si scopre che la sua creazione è stata a lungo registrata nei brevetti della natura. Avendo progettato un reattore nucleare, un capolavoro del pensiero scientifico e tecnico, una persona, infatti, si è rivelata un imitatore della natura, che ha creato installazioni di questo tipo molti milioni di anni fa.

Durante l'analisi di routine dei campioni di minerale di uranio, è emerso un fatto molto strano: la percentuale di uranio-235 era inferiore al normale. L'uranio naturale contiene tre isotopi che differiscono per la massa atomica. Il più comune è l'uranio-238, il più raro è l'uranio-234 e il più interessante è l'uranio-235, che supporta una reazione nucleare a catena. Ovunque - nella crosta terrestre, sulla luna e persino nei meteoriti - gli atomi di uranio-235 costituiscono lo 0,720% della quantità totale di uranio. Ma i campioni del deposito di Oklo in Gabon contenevano solo lo 0,717% di uranio-235. Questa piccola discrepanza è stata sufficiente per allertare gli scienziati francesi. Ulteriori ricerche hanno mostrato che mancavano circa 200 kg di minerale, sufficienti per realizzare una mezza dozzina di bombe nucleari.

Un pozzo a cielo aperto di uranio a Oklo, in Gabon, ha portato alla luce più di una dozzina di zone in cui un tempo si verificavano reazioni nucleari.

Gli specialisti della Commissione francese per l'energia atomica erano perplessi. La risposta era un articolo di 19 anni in cui George W. Wetherill dell'Università della California, Los Angeles e Mark G. Inghram dell'Università di Chicago suggerivano l'esistenza di reattori nucleari naturali in un lontano passato. Ben presto, Paul K. Kuroda, un chimico dell'Università dell'Arkansas, identificò le condizioni "necessarie e sufficienti" affinché un processo di fissione autosufficiente si verificasse spontaneamente nel corpo di un deposito di uranio.

Secondo i suoi calcoli, la dimensione del deposito dovrebbe superare la lunghezza media del percorso dei neutroni che provocano la scissione (circa 2/3 metri). Quindi i neutroni emessi da un nucleo fissile saranno assorbiti da un altro nucleo prima che lascino la vena di uranio.

La concentrazione di uranio-235 deve essere sufficientemente alta. Oggi anche un grande giacimento non può diventare un reattore nucleare, poiché contiene meno dell'1% di uranio-235. Questo isotopo decade circa sei volte più velocemente dell'uranio-238, il che implica che in un lontano passato, ad esempio, 2 miliardi di anni fa, la quantità di uranio-235 era di circa il 3%, circa quanto nell'uranio arricchito usato come combustibile in la maggior parte delle centrali nucleari. È inoltre necessario disporre di una sostanza in grado di moderare i neutroni emessi durante la fissione dei nuclei di uranio in modo che causino più efficacemente la fissione di altri nuclei di uranio. Infine, la massa di minerale non deve contenere quantità apprezzabili di boro, litio o altri cosiddetti veleni nucleari che assorbono attivamente i neutroni e provocherebbero un rapido arresto di qualsiasi reazione nucleare.

Reattori a fissione naturale sono stati trovati solo nel cuore dell'Africa, in Gabon, a Oklo e nelle vicine miniere di uranio a Okelobondo, e nel sito di Bangombe, a circa 35 km di distanza.

I ricercatori hanno determinato che le condizioni create 2 miliardi di anni fa in 16 siti separati sia all'interno di Oklo che nelle vicine miniere di uranio di Okelobondo erano molto simili a quanto descritto da Kuroda (vedi "Divine Reactor", "In the World of Science", n. 1 , 2004). Sebbene tutte queste zone siano state scoperte decenni fa, solo di recente siamo stati finalmente in grado di capire cosa stesse succedendo all'interno di uno di questi antichi reattori.

Controllo con elementi leggeri

Presto i fisici confermarono l'ipotesi che la diminuzione del contenuto di uranio-235 in Oklo fosse causata da reazioni di fissione. Una prova indiscutibile è apparsa nello studio degli elementi derivanti dalla scissione di un nucleo pesante. La concentrazione dei prodotti di decomposizione si è rivelata così alta che tale conclusione era l'unica vera. 2 miliardi di anni fa qui avvenne una reazione nucleare a catena, simile a quella che Enrico Fermi e i suoi colleghi dimostrarono brillantemente nel 1942.

I fisici di tutto il mondo hanno studiato le prove dell'esistenza di reattori nucleari naturali. Gli scienziati hanno presentato i risultati del loro lavoro sul fenomeno Oklo in una conferenza speciale nella capitale del Gabon, Libreville, nel 1975. L'anno successivo, George A. Cowan, in rappresentanza degli Stati Uniti a questo incontro, ha scritto un articolo per Scientific American ( vedere "A Natural Fission Reactor", di George A. Cowan, luglio 1976).

Cowan ha riassunto le informazioni e ha descritto il concetto di ciò che stava accadendo in questo posto fantastico: alcuni dei neutroni emessi dalla fissione dell'uranio-235 sono catturati dai nuclei del più comune uranio-238, che si trasforma in uranio-239, e dopo l'emissione di due elettroni si trasforma in plutonio-239. Quindi in Oklo si sono formate più di due tonnellate di questo isotopo. Quindi parte del plutonio ha subito la fissione, come dimostra la presenza di prodotti di fissione caratteristici, che ha portato i ricercatori a concludere che queste reazioni devono essere continuate per centinaia di migliaia di anni. Sulla base della quantità di uranio-235 utilizzata, hanno calcolato la quantità di energia rilasciata - circa 15 mila MW-anno. Secondo questa e altre prove, la potenza media del reattore si è rivelata inferiore a 100 kW, ovvero sarebbe sufficiente per far funzionare diverse dozzine di tostapane.

Come sono nati più di una dozzina di reattori naturali? Cosa ha assicurato il loro potere costante per diverse centinaia di millenni? Perché non si sono autodistrutti subito dopo l'inizio delle reazioni a catena nucleari? Quale meccanismo ha fornito la necessaria autoregolamentazione? I reattori funzionavano in modo continuo o intermittente? Le risposte a queste domande non sono apparse immediatamente. E l'ultima domanda è stata fatta luce abbastanza di recente, quando i miei colleghi ed io abbiamo iniziato a studiare campioni del misterioso minerale africano alla Washington University di St. Louis.

Divisione nel dettaglio

Le reazioni a catena nucleare iniziano quando un singolo neutrone libero colpisce il nucleo di un atomo fissile, come l'uranio-235 (in alto a sinistra). Il nucleo si divide, producendo due atomi più piccoli ed emettendo altri neutroni, che volano via ad alta velocità e devono essere rallentati prima che possano causare la scissione di altri nuclei. Nel deposito di Oklo, proprio come negli odierni reattori nucleari ad acqua leggera, l'acqua normale era l'agente moderatore. La differenza sta nel sistema di controllo: le centrali nucleari utilizzano barre che assorbono i neutroni, mentre i reattori di Oklo si riscaldano semplicemente fino a far evaporare l'acqua.

Cosa nascondeva il gas nobile?

Il nostro lavoro su uno dei reattori di Oklo è stato dedicato all'analisi dello xeno, un gas inerte pesante che può rimanere intrappolato nei minerali per miliardi di anni. Lo xeno ha nove isotopi stabili che si verificano in quantità variabili a seconda della natura dei processi nucleari. Essendo un gas nobile, non reagisce chimicamente con altri elementi ed è quindi facile da purificare per l'analisi isotopica. Lo xeno è estremamente raro, il che rende possibile utilizzarlo per rilevare e tracciare le reazioni nucleari, anche se si sono verificate prima della nascita del sistema solare.

Gli atomi di uranio-235 costituiscono circa lo 0,720% dell'uranio naturale. Quindi, quando i lavoratori hanno scoperto che l'uranio di Oklo conteneva poco più dello 0,717%, sono rimasti sorpresi.Questa cifra è davvero significativamente diversa da quella di altri campioni di minerale di uranio (sopra). Apparentemente, il rapporto tra uranio-235 e uranio-238 era molto più alto in passato, poiché l'emivita dell'uranio-235 è molto più breve. In tali condizioni, diventa possibile una reazione di scissione. Quando i depositi di uranio a Oklo si formarono 1,8 miliardi di anni fa, l'abbondanza naturale di uranio-235 era di circa il 3%, la stessa del combustibile del reattore nucleare. Quando la Terra si è formata circa 4,6 miliardi di anni fa, il rapporto era superiore al 20%, il livello al quale l'uranio è oggi considerato "di grado di armi".

Per analizzare la composizione isotopica dello xeno, è necessario uno spettrometro di massa, un dispositivo in grado di ordinare gli atomi in base al loro peso. Siamo stati fortunati ad avere accesso a uno spettrometro di massa allo xeno estremamente accurato costruito da Charles M. Hohenberg. Ma prima dovevamo estrarre lo xeno dal nostro campione. Tipicamente, un minerale contenente xeno viene riscaldato al di sopra del suo punto di fusione, provocando la rottura della struttura cristallina e non essere più in grado di trattenere il gas che contiene. Ma per raccogliere più informazioni, abbiamo utilizzato un metodo più sottile: l'estrazione laser, che consente di raggiungere lo xeno in determinati grani e lascia intatte le aree adiacenti.

Abbiamo lavorato molte minuscole sezioni dell'unico campione di roccia che abbiamo da Oklo, solo 1 mm di spessore e 4 mm di larghezza. Per puntare con precisione il raggio laser, abbiamo utilizzato una mappa dettagliata a raggi X dell'oggetto, costruita da Olga Pradivtseva, che ha anche identificato i minerali che componevano l'oggetto. Dopo l'estrazione, abbiamo purificato lo xeno rilasciato e lo abbiamo analizzato in uno spettrometro di massa Hohenberg, che ci ha fornito il numero di atomi di ciascun isotopo.

Qui ci aspettavano diverse sorprese: in primo luogo, non c'era gas nei grani di minerali ricchi di uranio. La maggior parte è stata catturata da minerali contenenti fosfato di alluminio: si è scoperto che avevano la più alta concentrazione di xeno mai trovata in natura. In secondo luogo, il gas estratto differiva significativamente nella composizione isotopica da quella normalmente formata nei reattori nucleari. Praticamente mancava di xeno-136 e xeno-134, mentre il contenuto di isotopi più leggeri dell'elemento è rimasto lo stesso.

Lo xeno estratto dai grani di fosfato di alluminio nel campione di Oklo si è rivelato avere una curiosa composizione isotopica (a sinistra) che non corrisponde a quella prodotta dalla fissione dell'uranio-235 (al centro) e non assomiglia alla composizione isotopica dello xeno atmosferico ( giusto). In particolare, le quantità di xeno-131 e -132 sono superiori e le quantità di -134 e -136 sono inferiori a quanto ci si aspetterebbe dalla fissione dell'uranio-235. Sebbene queste osservazioni inizialmente lasciassero perplessi l'autore, in seguito si rese conto che contenevano la chiave per comprendere il funzionamento di questo antico reattore nucleare.

Qual è il motivo di tali cambiamenti? Forse questo è il risultato di reazioni nucleari? Un'analisi attenta ha permesso a me e ai miei colleghi di scartare questa possibilità. Abbiamo anche esaminato l'ordinamento fisico di diversi isotopi, cosa che a volte accade perché gli atomi più pesanti si muovono un po' più lentamente delle loro controparti più leggere. Questa proprietà viene utilizzata negli impianti di arricchimento dell'uranio per produrre combustibile per reattori. Ma anche se la natura potesse implementare un tale processo su scala microscopica, la composizione della miscela di isotopi di xeno in grani di fosfato di alluminio sarebbe diversa da quella che abbiamo trovato. Ad esempio, misurata rispetto allo xeno-132, la diminuzione dello xeno-136 (più pesante di 4 unità di massa atomica) sarebbe il doppio rispetto allo xeno-134 (più pesante di 2 unità di massa atomica) se lo smistamento fisico funzionasse. Tuttavia, non abbiamo visto nulla di simile.

Dopo aver analizzato le condizioni per la formazione dello xeno, abbiamo notato che nessuno dei suoi isotopi era un risultato diretto della fissione dell'uranio; erano tutti prodotti del decadimento degli isotopi radioattivi dello iodio, che, a loro volta, erano formati da tellurio radioattivo, ecc., secondo la nota sequenza di reazioni nucleari. In questo caso, diversi isotopi dello xeno nel nostro campione di Oklo sono apparsi in momenti diversi. Più a lungo vive uno specifico precursore radioattivo, più ritarda la formazione di xeno da esso. Ad esempio, la formazione dello xeno-136 è iniziata solo un minuto dopo l'inizio della fissione autosufficiente. Un'ora dopo, appare il successivo isotopo stabile più leggero, lo xeno-134. Poi, pochi giorni dopo, sulla scena compaiono xeno-132 e xeno-131. Infine, dopo milioni di anni, e molto più tardi della cessazione delle reazioni a catena nucleari, si forma lo xeno-129.

Se i depositi di uranio a Oklo fossero rimasti un sistema chiuso, lo xeno accumulato durante il funzionamento dei suoi reattori naturali avrebbe mantenuto una normale composizione isotopica. Ma il sistema non era chiuso, come dimostra il fatto che i reattori di Oklo in qualche modo si sono regolati da soli. Il meccanismo più probabile prevede la partecipazione delle acque sotterranee a questo processo, che sono evaporate dopo che la temperatura ha raggiunto un certo livello critico. Quando l'acqua che fungeva da moderatore di neutroni è evaporata, le reazioni a catena nucleari si sono temporaneamente fermate e dopo che tutto si è raffreddato e una quantità sufficiente di acqua sotterranea è penetrata nuovamente nella zona di reazione, la fissione potrebbe riprendere.

Questa immagine chiarisce due punti importanti: i reattori potrebbero funzionare in modo intermittente (acceso e spento); attraverso questa roccia devono essere passate grandi quantità di acqua, sufficienti a lavare via alcuni dei precursori dello xeno, vale a dire il tellurio e lo iodio. La presenza di acqua aiuta anche a spiegare perché gran parte dello xeno si trova ora nei grani di fosfato di alluminio piuttosto che nelle rocce ricche di uranio. I granuli di fosfato di alluminio sono stati probabilmente formati dall'azione dell'acqua riscaldata dal reattore nucleare dopo che si era raffreddata a circa 300°C.

Durante ogni periodo attivo del reattore di Oklo, e per qualche tempo successivo, mentre la temperatura rimaneva elevata, la maggior parte dello xeno (incluso lo xeno-136 e -134, che si generano in tempi relativamente brevi) è stato rimosso dal reattore. Quando il reattore si è raffreddato, i precursori dello xeno più longevi (quelli che in seguito avrebbero dato origine allo xeno-132, -131 e -129, che abbiamo trovato in numero maggiore) sono stati incorporati nei grani di fosfato di alluminio in crescita. Quindi, quando più acqua tornava nella zona di reazione, i neutroni rallentavano al giusto grado e la reazione di fissione ricominciava, costringendo il ciclo di riscaldamento e raffreddamento a ripetersi. Il risultato è stata una distribuzione specifica degli isotopi dello xeno.

Non è del tutto chiaro quali forze abbiano mantenuto questo xeno nei minerali di fosfato di alluminio per quasi la metà della vita del pianeta. In particolare, perché lo xeno che è apparso in un determinato ciclo di funzionamento del reattore non è stato espulso durante il ciclo successivo? Presumibilmente, la struttura del fosfato di alluminio era in grado di trattenere lo xeno formatosi al suo interno, anche ad alte temperature.

I tentativi di spiegare l'insolita composizione isotopica dello xeno a Oklo hanno richiesto la considerazione anche di altri elementi. Particolare attenzione è stata rivolta allo iodio, da cui si forma lo xeno durante il decadimento radioattivo. La modellazione del processo di formazione dei prodotti di fissione e del loro decadimento radioattivo ha mostrato che la specifica composizione isotopica dello xeno è una conseguenza dell'azione ciclica del reattore, ciclo illustrato nei tre diagrammi sopra.

orario di lavoro della natura

Dopo che è stata sviluppata la teoria dell'origine dello xeno nei grani di fosfato di alluminio, abbiamo cercato di implementare questo processo in un modello matematico. I nostri calcoli hanno chiarito molto nel funzionamento del reattore ei dati ottenuti sugli isotopi dello xeno hanno portato ai risultati attesi. Il reattore di Oklo è stato "acceso" per 30 minuti e "spento" per almeno 2,5 ore. Alcuni geyser funzionano in modo simile: si riscaldano lentamente, fanno bollire, buttano fuori una porzione di falda, ripetendo questo ciclo giorno dopo giorno, anno dopo anno. Pertanto, le acque sotterranee che passano attraverso il deposito di Oklo potrebbero non solo fungere da moderatore di neutroni, ma anche "regolare" il funzionamento del reattore. Era un meccanismo estremamente efficiente che impediva alla struttura di sciogliersi o esplodere per centinaia di migliaia di anni.

Gli ingegneri nucleari hanno molto da imparare da Oklo. Ad esempio, come trattare le scorie nucleari. Oklo è un esempio di deposito geologico a lungo termine. Pertanto, gli scienziati studiano in dettaglio i processi di migrazione nel tempo dei prodotti di fissione dai reattori naturali. Hanno anche studiato attentamente la stessa antica zona di fissione nel sito di Bangombe, a circa 35 km da Oklo. Il reattore di Bangombe è di particolare interesse perché è meno profondo di Oklo e Okelobondo e, fino a poco tempo fa, vi è passata più acqua. Oggetti così sorprendenti supportano l'ipotesi che molti tipi di scorie nucleari pericolose possano essere isolati con successo in strutture di stoccaggio sotterranee.

L'esempio di Oklo dimostra anche come vengono immagazzinati alcuni dei tipi più pericolosi di scorie nucleari. Dall'inizio dell'uso industriale dell'energia nucleare, enormi quantità di gas inerti radioattivi (xenon-135, krypton-85, ecc.) formati negli impianti nucleari sono stati gettati nell'atmosfera. Nei reattori naturali, questi prodotti di scarto vengono catturati e trattenuti per miliardi di anni da minerali contenenti fosfato di alluminio.

Gli antichi reattori di tipo Oklo possono anche influenzare la comprensione di grandezze fisiche fondamentali, ad esempio la costante fisica, indicata dalla lettera α (alfa), associata a quantità universali come la velocità della luce (vedi "Costanti non costanti", "Nel mondo della scienza", n. 9, 2005). Per tre decenni, il fenomeno Oklo (2 miliardi di anni) è stato utilizzato come argomento contro i cambiamenti in α. Ma l'anno scorso, Steven K. Lamoreaux e Justin R. Torgerson del Los Alamos National Laboratory hanno scoperto che questa "costante" variava in modo significativo.

Questi antichi reattori in Gabon sono gli unici mai formati sulla Terra? Due miliardi di anni fa, le condizioni necessarie per una fissione autosufficiente non erano troppo rare, quindi forse un giorno verranno scoperti altri reattori naturali. E i risultati dell'analisi dello xeno dai campioni potrebbero essere molto utili in questa ricerca.

“Il fenomeno Oklo riporta alla mente l'affermazione di E. Fermi, che costruì il primo reattore nucleare, e di P.L. Kapitsa, che ha sostenuto in modo indipendente che solo una persona è in grado di creare qualcosa del genere. Tuttavia, l'antico reattore naturale confuta questo punto di vista, confermando l'idea di A. Einstein che Dio è più sofisticato…”
SP Capitsa

Circa l'autore:
Alex Meshik(Alex P. Meshik) si è laureato presso la Facoltà di Fisica dell'Università statale di Leningrado. Nel 1988 ha discusso la sua tesi di dottorato presso l'Istituto di Geochimica e Chimica Analitica. IN E. Vernadsky. La sua tesi riguardava la geochimica, la geocronologia e la chimica nucleare dei gas nobili xeno e krypton. Nel 1996, Meshik è entrato a far parte dello Space Research Laboratory presso la Washington University di St. Louis, dove sta attualmente studiando i gas nobili del vento solare raccolti e riportati sulla Terra dalla navicella Genesis.

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