Ko'pchilik atom energiyasini insoniyatning ixtirosi deb o'ylaydi, ba'zilari esa bu tabiat qonunlarini buzadi, deb hisoblashadi. Ammo yadroviy energiya aslida tabiiy hodisa bo'lib, usiz hayot mavjud bo'lolmaydi. Buning sababi shundaki, bizning Quyoshimiz (va boshqa har qanday yulduz) o'zi yadro sintezi deb nomlanuvchi jarayon orqali quyosh tizimini yoritib turadigan ulkan kuchdir.

Biroq, odamlar yadroviy bo'linish deb ataladigan bu kuchni yaratish uchun boshqa jarayondan foydalanadilar, bunda energiya payvandlash jarayonida bo'lgani kabi atomlarni birlashtirish emas, balki ularni bo'lish orqali chiqariladi. Insoniyat qanchalik ixtirochi ko'rinmasin, tabiat allaqachon bu usuldan foydalangan. Yagona, ammo yaxshi hujjatlashtirilgan saytda olimlar g‘arbiy Afrika davlati Gabondagi uchta uran konida tabiiy bo‘linish reaktorlari yaratilganiga oid dalillarni topdilar.

Ikki milliard yil muqaddam uranga boy foydali qazilma konlari er osti suvlari bilan to'plana boshladi va bu o'z-o'zidan barqaror yadro zanjiri reaktsiyasini keltirib chiqardi. Atrofdagi jinsdagi ksenonning ma'lum izotoplari (uranning bo'linish jarayonining qo'shimcha mahsuloti) darajasiga qarab, olimlar tabiiy reaktsiya bir necha yuz ming yil davomida taxminan ikki yarim soatlik oraliqda sodir bo'lganligini aniqladilar. .

Shunday qilib, Oklodagi tabiiy yadro reaktori parchalanadigan uranning katta qismi tugamaguncha yuz minglab yillar davomida ishladi. Oklodagi uranning katta qismi parchalanmaydigan U238 izotopi bo'lsa-da, zanjir reaktsiyasini boshlash uchun U235 parchalanuvchi izotopining atigi 3 foizi kerak bo'ladi. Bugungi kunda konlardagi parchalanadigan uranning ulushi taxminan 0,7% ni tashkil etadi, bu ularda nisbatan uzoq vaqt davomida yadroviy jarayonlar sodir bo'lganligini ko'rsatadi. Ammo birinchi marta olimlarni hayratda qoldirgan Oklo jinslarining aniq tavsifi edi.

U235 ning past darajalari birinchi marta 1972 yilda Frantsiyadagi Pierrelate uran boyitish zavodi xodimlari tomonidan kuzatilgan. Oklo konidan olingan namunalarni muntazam massa-spektrometrik tahlil qilish chog'ida parchalanuvchi uran izotopining kontsentratsiyasi kutilgan qiymatdan 0,003% ga farq qilishi aniqlandi. Kichkina ko'rinadigan bu farq, etishmayotgan uran yadroviy qurol yaratish uchun ishlatilishi mumkinligidan xavotirda bo'lgan hukumatni ogohlantirish uchun etarli edi. Ammo keyinroq, xuddi shu yili olimlar bu jumboqning javobini topdilar - bu dunyodagi birinchi tabiiy yadroviy reaktor edi.

1972 yilda Afrikada Gabon Respublikasi hududida qadimiy yadroviy reaktor topilgan. Dastlab olimlar uran rudasining boy konlarini topdilar. Uning tarkibi tekshirilganda, bu ruda allaqachon ishlatilganligi ma'lum bo'ldi.

Qadimgi reaktorning yoshi 2 milliard yil bo'lganini hisobga olsak, o'sha uzoq vaqtlarda kim uni energiya ishlab chiqarish uchun yaratishi mumkin edi? Eng ishonchli javob shuki, Yerdagi odamlarning o'tmishdagi tsivilizatsiyalaridan biri buni qilgan.

Uran rudasining katta zahiralaridan foydalanilgan

Gabonda (Oklo hududi) topilgan uran rudasi manbai dunyodagi eng yirik uran rudasi manbai hisoblanadi. Shuning uchun u frantsuz geologlarining xabaridan keyin ko'plab mamlakatlar olimlarida qiziqish uyg'otdi. Ular uran rudasining tarkibini o'rganishga kirishdilar. Ma’lum bo‘lishicha, toshda uran-238 ko‘p, uran-235 esa juda oz bo‘lib, odamlarni qiziqtirmoqda.Uran-238 asosan sarflangan yadro yoqilg'isi hisoblanadi.

Oklo (Gabon) dan uran rudasi namunalari.

2 milliard yil oldin eng murakkab yadro reaktorini kim qurgan? Afrikadagi 16 ta quvvat blokiga ega reaktorning murakkab dizayni uni yaratuvchilarning o'sha uzoq vaqtlardagi yuqori texnologik darajasidan dalolat beradi.

Millionlab yillar davomida yadroviy reaktor binolarining konstruksiyalari changga aylanib ketishi mumkin edi. Biroq, radioaktiv izotoplar ming yillar davomida energiya chiqarishda davom etadi. Ishlatilgan uran-238 ulkan yadro reaktorining ming yillar davomida ishlashi haqida gapiradi. Energiya ishlab chiqarishda ishlatiladigan uran-235 ning kichik qoldiqlari qadimgi tsivilizatsiya reaktori uchun yoqilg'i saqlash joylarini ko'rsatadi.

Faktlar bor, lekin ilm-fan qadimgi yadro reaktori haqida jim

Bu erda odatiy hikoya boshlanadi, zamonaviy fan faktlarni tan olishni istamay, ularni xato deb hisoblaydi. Agar buni xato deb tan olishning iloji bo'lmasa, bu faktlar shunchaki jim bo'lib qoladi. Gabondagi o'tmish tsivilizatsiyasining qadimiy yadroviy reaktoriga nima bo'ldi.

Qadimgi yadro reaktorining kelib chiqishi versiyalari

tabiiy yadro reaktori

Olimlarning eng keng tarqalgan versiyasi - Okloda tabiiy yadroviy reaktor topilgan. Go'yoki boy uran rudalari suv bilan to'ldirilgan, bu yadroviy reaktsiyaga sabab bo'lgan. Qanday qilib "tabiat" reaktorni ishga tushirishga va uning ishlashini ming yillar davomida saqlab turishga muvaffaq bo'lganligi haqida hech qanday tushunarli tushuntirishlar yo'q edi.

Dunyoning turli burchaklarida uran-235 konlari mavjud, ammo kamida bitta energiya blokining ishlashini ta'minlaydigan tabiiy yadroviy reaktor mavjud emas. Eslatib o'tamiz, Gabonda 16 ta cho'ntak ishlatilgan yadro yoqilg'isi topilgan!

Ishlatilgan uran-238 ning bunday katta zahiralari dunyoning boshqa hech bir joyida topilmagan. Fiziklar ushbu elementni tabiiy sharoitda bunday miqdorda ishlab chiqarish mumkinligiga shubha qilishadi. Hozirgacha uranning bo'linishi faqat sun'iy muhitda odam yordamida amalga oshirilgan.

Chet ellik yadroviy qabriston

Ushbu versiya uran konlarining qulay joylashuvi bilan quvvatlanadi. Oklo hududi Yerning barqaror yuzasi bilan ajralib turadi. Uran zahiralari qalin bazalt plitasining ichaklarida joylashgan. Zilzilalar va boshqa tabiiy ofatlar kuzatilmaydi.

Chet elliklar taxminiy ravishda bu hududdan yadroviy ishlab chiqarish qoldiqlarini ko'mish uchun foydalanishlari mumkin edi. Ammo buni Yerda qilish mantiqiy edimi? Shubhalar uran-235, shuningdek, gigant, bir marta ishlagan reaktor dizaynini eslatuvchi 16 fokus mavjudligi bilan qo'shiladi.

Xalq afsonalari

Bu hududda yashovchi odamlarning afsonalari va og'zaki e'tiqodlari demi-xudolarning qadimgi irqi haqida gapiradi. Qadim zamonlarda, afsonaga ko'ra, Oklo provinsiyasida rivojlangan kuchli tsivilizatsiya yashagan, u yengilmas bo'lish uchun qoyalardan xazina qidirgan. Aborigenlar qadimgi yadro reaktori joylashgan joyni sirli va mistik deb bilishadi.

Ehtimol, olimlar mahalliy aholining hikoyalarini jiddiyroq tinglashlari kerak edi. Xalq donishmandligi noldan paydo bo‘lmaydi, balki ilm-fan va hayot sirlarini ochishda bilim manbai bo‘lib xizmat qila oladi.

O'tmish tsivilizatsiyalaridan saboqlar

Bugungi kunda bu Yerda bir nechta sivilizatsiyalar yashaganligini tushunadigan olimlar va tarixchilar bor. borligini tasdiqlovchi noyob topilmalarni eslash kifoya , , Mayya sivilizatsiyasi, , insoniyat - sayyoramiz qancha sirli qadimiy tsivilizatsiyalarni ko'rgan?

Zamonaviy ilm-fan doirasidan tashqarida bo'lgan hodisalarning ko'plab dalillari allaqachon topilgan. , super kuchlar, qadimiy tsivilizatsiyalar - bularning barchasi odamlarga Yerda bo'lish ma'nosini tushunishga yordam berishi va insoniyatimizning ayanchli yakunlanishining oldini olishi mumkin.

Dunyoning ilohiy tamoyilini rad etish yo'lida yurib, olimlar o'zlarini ilmiy dogmalarning tor doirasi bilan burchakka olib boradilar. Doimiy raqobat va kurash dunyosida yashayotganlar uchun Yaratganning niyatini tushunish qiyin. Agar siz Yaratgan tomonidan odamlarga berilgan urf-odatlaringizga qaytish yo'lini tanlasangiz, siz Yerdagi boshqa ko'plab tsivilizatsiyalardan farqli ravishda omon qolishingiz mumkin.

G'arbiy Afrikada, ekvatordan unchalik uzoq bo'lmagan, Gabon shtati hududida joylashgan hududda olimlar hayratlanarli topilmaga erishdilar. Bu o'tgan asrning 70-yillari boshida sodir bo'lgan, ammo hozirgacha ilmiy jamoatchilik vakillari bir fikrga kelishmagan - nima topildi?

Uran rudasi konlari juda kam uchraydigan bo'lsa-da, keng tarqalgan hodisadir. Biroq, Gabonda topilgan uran koni nafaqat qimmatbaho mineralning koni bo'lib chiqdi, balki u haqiqiy yadro reaktori kabi ishlagan! Oltita uran zonasi topildi, ularda haqiqiy uran bo'linish reaktsiyasi sodir bo'ldi!

Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, reaktor taxminan 1900 million yil oldin ishga tushirilgan va bir necha yuz ming yil davomida sekin qaynash rejimida ishlagan.

Ushbu hodisa haqidagi fan vakillarining fikrlari ikkiga bo'lingan. Mutaxassislarning ko'pchiligi nazariya tarafini oldi, unga ko'ra Gabondagi yadro reaktori bunday ishga tushirish uchun zarur bo'lgan shart-sharoitlarning tasodifiy tasodifiyligi tufayli o'z-o'zidan ishga tushdi.

Biroq, bu taxmin hammani ham qoniqtirmadi. Va buning uchun yaxshi sabablar bor edi. Gabondagi reaktor tashqi tomondan tafakkur qiluvchi mavjudotlar ijodiga o'xshash qismlarga ega bo'lmasa-da, baribir aqlli mavjudotlarning mahsulidir, deb ko'p gapirdi.

Keling, ba'zi faktlarni ko'rib chiqaylik. Reaktor topilgan hududda tektonik faollik uning ishlagan davrida g'ayrioddiy darajada yuqori bo'lgan. Biroq, tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, tuproq qatlamlarining eng kichik o'zgarishi reaktorning yopilishiga olib keladi. Ammo reaktor yuz ming yildan ko'proq vaqt davomida ishlaganligi sababli, bu sodir bo'lmadi. Reaktorning ishlashi davrida tektonikani kim yoki nima muzlatib qo'ydi? Balki buni ishga tushirganlar qilgandir? Keyinchalik. Yuqorida aytib o'tilganidek, er osti suvlari moderator sifatida ishlatilgan. Reaktorning doimiy ishlashini ta'minlash uchun kimdir u tomonidan berilgan quvvatni tartibga solishi kerak edi, chunki u ortiqcha bo'lsa, suv qaynab ketadi va reaktor to'xtab qoladi. Bu va boshqa ba'zi fikrlar Gabondagi reaktor sun'iy kelib chiqqan narsa ekanligini ko'rsatadi. Ammo ikki milliard yil oldin er yuzida kim bunday texnologiyaga ega edi?

Xohlaysizmi yoki yo'qmi, javob juda oddiy, garchi u juda oddiy. Buni faqat koinotdan kelgan musofirlar qila olardi. Ular bizga Galaktikaning yulduzlari Quyoshdan ancha katta, sayyoralari esa yoshi kattaroq boʻlgan markaziy mintaqadan kelgan boʻlishi mumkin. O'sha olamlarda hayot ancha oldin, Yer hali unchalik qulay dunyo bo'lmagan bir paytda paydo bo'lish imkoniyatiga ega edi.

Nega musofirlarga statsionar yuqori quvvatli yadro reaktorini yaratish kerak edi? Kim biladi deysiz... Balki ular Yerda "kosmik zaryadlash stansiyasi"ni jihozlagandir, balki...

Yuqori darajada rivojlangan tsivilizatsiyalar o'z rivojlanishining ma'lum bir bosqichida boshqa sayyoralarda paydo bo'ladigan hayotga "homiylik qiladilar" degan faraz mavjud. Va hatto jonsiz dunyolarni yashashga yaroqli dunyoga aylantirishda ularning qo'li bor. Balki Afrika mo''jizasini yaratganlar aynan shunday odamlarga tegishlidir? Balki ular reaktor energiyasidan terraformatsiya uchun foydalangandir? Olimlar hali ham kislorodga boy er atmosferasi qanday paydo bo'lganligi haqida bahslashmoqda. Taxminlardan biri - okeanlar suvlarining elektrolizi haqidagi gipoteza. Elektroliz esa, siz bilganingizdek, juda ko'p elektr energiyasini talab qiladi. Balki musofirlar Gabon reaktorini buning uchun yaratgandir? Agar shunday bo'lsa, demak, bu yagona emas. Qachondir unga o‘xshaganlar topilib qolishi juda mumkin.

Qanday bo'lmasin, Gabon mo''jizasi bizni o'ylashga majbur qiladi. O'ylab ko'ring va javoblarni qidiring.

Korol A.Yu. - SNIEiP 121-sinf talabasi (Sevastopol Milliy atom energiyasi va sanoat instituti.)
Rahbar – f.f.n. , YaPPU SNYaEiP kafedrasi dotsenti Vah I.V., st. Repina 14 kv. ellik

Okloda (Gabon shtatidagi uran koni, ekvator yaqinida, G'arbiy Afrika) tabiiy yadro reaktori 1900 million yil oldin ishlagan. Oltita "reaktor" zonalari aniqlangan, ularning har birida bo'linish reaktsiyasi belgilari topilgan. Aktinidlarning parchalanishi qoldiqlari reaktor yuz minglab yillar davomida sekin qaynash rejimida ishlaganligini ko'rsatadi.

1972 yil may-iyun oylarida Afrika Oklo konidan (Gabondagi uran koni, ekvator yaqinida joylashgan shtat) Frantsiyaning Pierrelat shahridagi boyitish zavodiga kelgan tabiiy uran partiyasining fizik parametrlarini muntazam o'lchash paytida. G'arbiy Afrika), kiruvchi tabiiy uran tarkibidagi U - 235 izotopi standartdan kamroq ekanligi aniqlandi. Uran tarkibida 0,7171% U - 235 borligi aniqlandi. Tabiiy uran uchun normal qiymat 0,7202% ni tashkil qiladi.
U - 235. Barcha uran minerallarida, Yerning barcha jinslarida va tabiiy suvlarida, shuningdek, oy namunalarida bu nisbat bajariladi. Oklo koni hozirgacha tabiatda bu doimiylik buzilgan yagona holatdir. Farqi ahamiyatsiz edi - atigi 0,003%, ammo shunga qaramay texnologlarning e'tiborini tortdi. Sabotaj yoki parchalanuvchi materiallarni o'g'irlash sodir bo'lganligi haqida shubha bor edi, ya'ni. U - 235. Biroq ma'lum bo'lishicha, U-235 tarkibidagi og'ish uran rudasi manbasiga qadar kuzatilgan. U erda ba'zi namunalar 0,44% dan kam U-235 ni ko'rsatdi.Namunalar butun shaxta bo'ylab olindi va ba'zi tomirlar bo'ylab U-235ning muntazam ravishda kamayishini ko'rsatdi. Bu ruda tomirlari qalinligi 0,5 metrdan ortiq edi.
AES pechlarida bo'lgani kabi U-235 "yoqib ketdi" degan taklif dastlab hazil bo'lib tuyuldi, garchi buning yaxshi sabablari bor edi. Hisob-kitoblar shuni ko'rsatdiki, agar suv omboridagi er osti suvlarining massa ulushi taxminan 6% bo'lsa va tabiiy uran 3% U-235 gacha boyitilgan bo'lsa, unda bu sharoitda tabiiy yadro reaktori ishlay boshlaydi.
Kon tropik zonada va yer yuzasiga juda yaqin joylashganligi sababli, etarli miqdorda er osti suvlarining mavjudligi juda katta ehtimol. Rudadagi uran izotoplarining nisbati g'ayrioddiy edi. U-235 va U-238 radioaktiv izotoplar bo'lib, yarimparchalanish davri har xil bo'ladi. U-235 ning yarim yemirilish davri 700 mln yil, U-238 esa 4,5 mlrd yarim yemirilish davriga ega.U-235 ning izotopik ko'pligi tabiatda asta-sekin o'zgarib turadi. Masalan, 400 million yil oldin tabiiy uran tarkibida 1% U-235 bo'lishi kerak edi, 1900 million yil oldin u 3% edi, ya'ni. uran rudasi venasining "tanqidiyligi" uchun zarur bo'lgan miqdor. Taxminlarga ko'ra, bu Oklo reaktori ish holatida bo'lgan. Oltita "reaktor" zonalari aniqlangan, ularning har birida bo'linish reaktsiyasi belgilari topilgan. Masalan, U-236 parchalanishidan toriy va U-237 parchalanishidan vismut faqat Oklo konidagi reaktor zonalarida topilgan. Aktinidlarning parchalanishidan qolgan qoldiqlar reaktorning yuz minglab yillar davomida sekin qaynash rejimida ishlaganligini ko'rsatadi. Reaktorlar o'z-o'zini tartibga soluvchi edi, chunki juda ko'p quvvat suvning to'liq qaynashiga va reaktorning yopilishiga olib keladi.
Tabiat qanday qilib zanjirli yadroviy reaksiya uchun sharoit yarata oldi? Birinchidan, qadimgi daryoning deltasida uran rudasiga boy qumtosh qatlami hosil bo'lib, u kuchli bazalt qatlamiga tayangan. O'sha shiddatli davrda tez-tez sodir bo'lgan navbatdagi zilziladan so'ng, kelajakdagi reaktorning bazalt poydevori bir necha kilometr cho'kib, uran tomirini tortib oldi. Tomir yorilib ketdi, er osti suvlari yoriqlarga kirib ketdi. Keyin yana bir kataklizm butun "o'rnatish" ni hozirgi darajaga ko'tardi. Atom elektr stantsiyalarining yadro pechlarida yoqilg'i ixcham massalarda moderator - heterojen reaktor ichida joylashgan. Bu Oklo shahrida sodir bo'lgan. Suv moderator sifatida xizmat qildi. Rudada gil "linzalar" paydo bo'ldi, u erda tabiiy uran kontsentratsiyasi odatdagi 0,5% dan 40% gacha oshdi. Uranning bu ixcham bo'laklari qanday hosil bo'lganligi aniq aniqlanmagan. Ehtimol, ular loyni olib ketuvchi va uranni bir massaga birlashtirgan oqava suvlar tomonidan yaratilgan. Uran bilan boyitilgan qatlamlarning massasi va qalinligi kritik o'lchamlarga yetishi bilan ularda zanjirli reaksiya yuzaga keldi va o'rnatish ishlay boshladi. Reaktorning ishlashi natijasida 6 tonnaga yaqin parchalanish mahsuloti va 2,5 tonna plutoniy hosil bo'ldi. Radioaktiv chiqindilarning katta qismi Oklo rudalari tanasida joylashgan mineral uranitning kristal tuzilishi ichida qoladi. Juda katta yoki juda kichik ion radiusi tufayli uranit panjarasiga kira olmagan elementlar tarqaladi yoki oqib chiqadi. Oklo reaktorlaridan keyin 1900 million yil ichida, bu konda er osti suvlarining ko'pligiga qaramasdan, 30 dan ortiq bo'linish mahsulotlarining kamida yarmi rudada bog'langan. Bog'langan parchalanish mahsulotlariga elementlar kiradi: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Sm, Gd, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ni, Ag. Ba'zi qisman Pb migratsiyasi aniqlandi va Pu migratsiyasi 10 metrdan kamroq bilan cheklangan. Faqat valentligi 1 yoki 2 bo'lgan metallar, ya'ni. suvda eruvchanligi yuqori bo'lganlar olib ketildi. Kutilganidek, deyarli hech qanday Pb, Cs, Ba va Cd joyida qolmadi. Bu elementlarning izotoplari nisbatan qisqa yarimparchalanish davriga ega, shuning uchun ular tuproqda uzoqqa ko'chib o'tishdan oldin radioaktiv bo'lmagan holatga aylanadi. Atrof-muhitni muhofaza qilishning uzoq muddatli muammolari nuqtai nazaridan plutoniyning migratsiyasi masalalari katta qiziqish uyg'otadi. Ushbu nuklid deyarli 2 million yil davomida samarali bog'langan. Plutoniy hozirda deyarli butunlay U-235 ga parchalanib ketganligi sababli, uning barqarorligi nafaqat reaktor zonasidan tashqarida, balki reaktorning ishlashi paytida plutoniy hosil bo'lgan uranit donalari tashqarisida ham ortiqcha U-235 yo'qligidan dalolat beradi.
Bu noyob tabiat taxminan 600 ming yil davomida mavjud bo'lib, taxminan 13 000 000 kVt ishlab chiqargan. soat energiya. Uning o'rtacha quvvati atigi 25 kVt: 1954 yilda Moskva yaqinidagi Obninsk shahrini elektr energiyasi bilan ta'minlagan dunyodagi birinchi atom elektr stantsiyasidan 200 baravar kam. Ammo tabiiy reaktorning energiyasi behuda ketmadi: ba'zi farazlarga ko'ra, bu isinayotgan Yerni energiya bilan ta'minlagan radioaktiv elementlarning parchalanishi edi.
Ehtimol, bu erda xuddi shunday yadroviy reaktorlarning energiyasi qo'shilgan. Yer ostida qanchasi yashiringan? Va o'sha qadimgi davrdagi Oklodagi reaktor ham bundan mustasno emas edi. Bunday reaktorlarning ishi er yuzidagi tirik mavjudotlarning rivojlanishiga "turg'u bergan", hayotning kelib chiqishi radioaktivlik ta'siri bilan bog'liq degan farazlar mavjud. Ma'lumotlar Oklo reaktoriga yaqinlashganda, organik moddalarning evolyutsiyasining yuqori darajasini ko'rsatadi. Bu inson ajdodlarining paydo bo'lishiga olib kelgan nurlanish darajasining ko'tarilishi zonasiga tushgan bir hujayrali organizmlarning mutatsiyalari chastotasiga yaxshi ta'sir ko'rsatishi mumkin edi. Har holda, Yerdagi hayot paydo bo'ldi va biologik tizimlar rivojlanishining zarur elementiga aylangan tabiiy radiatsiyaviy fon darajasida uzoq evolyutsiya yo'lini bosib o'tdi.
Yadro reaktorining yaratilishi odamlar faxrlanadigan yangilikdir. Ma'lum bo'lishicha, uning yaratilishi tabiat patentlarida uzoq vaqtdan beri qayd etilgan. Ilmiy va texnik fikrning durdona asari bo'lgan yadro reaktorini loyihalashtirgan odam, aslida, millionlab yillar oldin bunday qurilmalarni yaratgan tabiatga taqlid qiluvchi bo'lib chiqdi.

Uran rudasi namunalarini muntazam tahlil qilish chog‘ida juda g‘alati bir fakt ma’lum bo‘ldi – uran-235 ulushi me’yordan past edi. Tabiiy uran tarkibida atom massalarida farq qiluvchi uchta izotop mavjud. Eng keng tarqalgani uran-238, eng kam uchraydigan uran-234 va eng qiziqarlisi uran-235 bo'lib, yadroviy zanjir reaktsiyasini qo'llab-quvvatlaydi. Hamma joyda - yer qobig'ida, oyda va hatto meteoritlarda - uran-235 atomlari uranning umumiy miqdorining 0,720% ni tashkil qiladi. Ammo Gabondagi Oklo konidan olingan namunalarda atigi 0,717% uran-235 bor edi. Bu kichik nomuvofiqlik frantsuz olimlarini ogohlantirish uchun etarli edi. Keyingi tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, taxminan 200 kg ruda yo'qolgan - yarim o'nlab yadroviy bomba yasash uchun etarli.

Gabonning Oklo shahridagi uran konida bir paytlar yadroviy reaksiyalar sodir bo‘lgan o‘ndan ortiq zonalar topildi.

Frantsiyaning Atom energiyasi bo'yicha komissiyasi mutaxassislari hayratda qolishdi. Los-Anjelesdagi Kaliforniya universitetidan Jorj V. Veterill va Chikago universitetidan Mark G. Inghram uzoq o'tmishda tabiiy yadro reaktorlari mavjudligini taklif qilgan 19 yoshli maqola javob berdi. Ko'p o'tmay, Arkanzas universitetining kimyogari Pol K. Kuroda uran konining tanasida o'z-o'zidan bo'linish jarayonining o'z-o'zidan paydo bo'lishi uchun "zarur va etarli" shartlarni aniqladi.

Uning hisob-kitoblariga ko'ra, konning kattaligi bo'linishga olib keladigan neytronlarning o'rtacha yo'l uzunligidan (taxminan 2/3 metr) oshib ketishi kerak. Shunda bir parchalanuvchi yadro chiqaradigan neytronlar uran venasidan chiqishdan oldin boshqa yadro tomonidan so‘riladi.

Uran-235 kontsentratsiyasi yetarli darajada yuqori bo'lishi kerak. Bugungi kunda hatto yirik kon ham yadro reaktoriga aylana olmaydi, chunki u 1% dan kam uran-235 ni o'z ichiga oladi. Bu izotop uran-238 ga qaraganda qariyb olti baravar tezroq parchalanadi, bu shuni anglatadiki, uzoq o'tmishda, masalan, 2 milliard yil oldin, uran-235 miqdori taxminan 3% ni tashkil etgan - bu yoqilg'i sifatida ishlatiladigan boyitilgan urandagi kabi. ko'pgina atom elektr stantsiyalari. Shuningdek, uran yadrolarining bo'linishi paytida chiqarilgan neytronlarni boshqa uran yadrolarining bo'linishini yanada samaraliroq keltirib chiqarishi uchun mo''tadillikka qodir bo'lgan moddaga ega bo'lish kerak. Nihoyat, ruda massasida neytronlarni faol ravishda o'zlashtiradigan va har qanday yadroviy reaktsiyani tezda to'xtatishga olib keladigan bor, litiy yoki boshqa yadro zaharlari bo'lmasligi kerak.

Tabiiy parchalanish reaktorlari faqat Afrikaning qalbida, Gabonda, Oklo va qo'shni Okelobondodagi uran konlarida va 35 km uzoqlikdagi Bangombe maydonida topilgan.

Tadqiqotchilar 2 milliard yil avval Oklodagi 16 ta alohida uchastkada va Okelobondodagi qoʻshni uran konlarida yaratilgan sharoitlar Kuroda taʼriflaganiga juda yaqin ekanligini aniqladilar (qarang: “Ilohiy reaktor”, “Ilm-fan olamida”, №1. , 2004). Garchi bu zonalarning barchasi bir necha o'n yillar oldin kashf etilgan bo'lsa-da, yaqinda biz ushbu qadimiy reaktorlardan birida nima sodir bo'layotganini aniqlay oldik.

Yengil elementlar bilan tekshirish

Ko'p o'tmay, fiziklar Oklodagi uran-235 miqdorining pasayishi bo'linish reaktsiyalari tufayli yuzaga kelgan degan taxminni tasdiqladilar. Og'ir yadroning bo'linishi natijasida paydo bo'ladigan elementlarni o'rganishda shubhasiz dalil paydo bo'ldi. Parchalanish mahsulotlarining kontsentratsiyasi shunchalik yuqori bo'lib chiqdiki, bunday xulosa yagona to'g'ri edi. 2 milliard yil oldin, bu erda 1942 yilda Enriko Fermi va uning hamkasblari ajoyib tarzda namoyish etganiga o'xshash zanjirli yadroviy reaktsiya sodir bo'ldi.

Butun dunyodagi fiziklar tabiiy yadroviy reaktorlar mavjudligini isbotlovchi dalillarni o'rganishdi. Olimlar 1975 yilda Gabon poytaxti Librevilda bo'lib o'tgan maxsus konferentsiyada Oklo fenomeni bo'yicha o'z ishlarining natijalarini taqdim etdilar. Keyingi yili ushbu yig'ilishda AQSh vakili bo'lgan Jorj A. Kovan Scientific American jurnaliga maqola yozdi ( qarang: "Tabiiy parchalanish reaktori", Jorj A. Kouan, 1976 yil iyul).

Kouan ma'lumotni umumlashtirdi va bu ajoyib joyda nima sodir bo'layotganini tasvirlab berdi: uran-235 ning bo'linishi natijasida chiqarilgan neytronlarning bir qismi uran-239 ga aylanadigan uran-238 yadrolari tomonidan tutiladi va keyin ikkita elektronning emissiyasi plutoniy-239 ga aylanadi. Shunday qilib, Okloda bu izotopning ikki tonnadan ko'prog'i hosil bo'ldi. Keyin plutoniyning bir qismi bo'linishdan o'tdi, bu xarakterli bo'linish mahsulotlari mavjudligidan dalolat beradi, bu esa tadqiqotchilarni bu reaktsiyalar yuz minglab yillar davom etgan bo'lishi kerak degan xulosaga olib keldi. Ishlatilgan uran-235 miqdoridan kelib chiqib, ular chiqarilgan energiya miqdorini hisoblab chiqdilar - taxminan 15 ming MVt-yil. Ushbu va boshqa dalillarga ko'ra, reaktorning o'rtacha quvvati 100 kVt dan kam bo'lib chiqdi, ya'ni bir necha o'nlab tosterlarni quvvatlantirish uchun etarli bo'ladi.

O'ndan ortiq tabiiy reaktorlar qanday paydo bo'lgan? Bir necha yuz ming yillar davomida ularning doimiy kuchini nima ta'minladi? Nega ular yadroviy zanjirli reaksiyalar boshlanganidan so'ng darhol o'z-o'zini yo'q qilishmadi? Qanday mexanizm zarur o'z-o'zini tartibga solishni ta'minladi? Reaktorlar uzluksiz yoki vaqti-vaqti bilan ishlaganmi? Bu savollarga javoblar darhol paydo bo'lmadi. Va oxirgi savol yaqinda, hamkasblarim va men Sent-Luisdagi Vashington universitetida sirli Afrika rudasi namunalarini o'rganishni boshlaganimizda oydinlashdi.

Batafsil bo'linish

Yadro zanjiri reaktsiyalari bitta erkin neytron bo'linadigan atom yadrosiga urilganda boshlanadi, masalan, uran-235 (chap tomonda). Yadro bo'linadi, ikkita kichikroq atom hosil qiladi va boshqa neytronlarni chiqaradi, ular yuqori tezlikda uchib ketadi va boshqa yadrolarning bo'linishiga olib kelishidan oldin sekinlashishi kerak. Oklo konida, xuddi hozirgi engil suvli yadro reaktorlarida bo'lgani kabi, oddiy suv tartibga soluvchi vosita edi. Farqi boshqaruv tizimida: atom elektr stansiyalari neytronni yutuvchi tayoqlardan foydalanadi, Oklo reaktorlari esa suv qaynaguncha qiziydi.

Olijanob gaz nimani yashirgan edi?

Oklodagi reaktorlardan biridagi ishimiz milliardlab yillar davomida minerallar ichida qolishi mumkin bo'lgan og'ir inert gaz ksenonni tahlil qilishga bag'ishlandi. Ksenon yadroviy jarayonlarning tabiatiga qarab har xil miqdorda yuzaga keladigan to'qqizta barqaror izotopga ega. Nonob gaz sifatida u boshqa elementlar bilan kimyoviy reaksiyaga kirishmaydi va shuning uchun izotopik tahlil uchun tozalash oson. Ksenon juda kam uchraydi, bu esa, hatto quyosh tizimining tug'ilishidan oldin sodir bo'lgan bo'lsa ham, yadro reaktsiyalarini aniqlash va kuzatish uchun foydalanish imkonini beradi.

Uran-235 atomlari tabiiy uranning taxminan 0,720% ni tashkil qiladi. Shunday qilib, ishchilar Okloning uranida 0,717% dan sal ko'proq borligini aniqlaganlarida, hayratda qolishdi. Ko'rinishidan, uran-235 ning uran-238 ga nisbati o'tmishda ancha yuqori edi, chunki uran-235 ning yarimparchalanish davri ancha qisqaroq. Bunday sharoitda parchalanish reaktsiyasi mumkin bo'ladi. Oklodagi uran konlari 1,8 milliard yil oldin paydo bo'lganida, uran-235 ning tabiiy ko'pligi yadroviy reaktor yoqilg'isidagi kabi taxminan 3% ni tashkil etdi. Yer taxminan 4,6 milliard yil oldin paydo bo'lganida, bu nisbat 20% dan oshdi, bugungi kunda uran "qurol darajasi" deb hisoblanadi.

Ksenonning izotopik tarkibini tahlil qilish uchun sizga massa spektrometri, atomlarni og'irligi bo'yicha saralaydigan qurilma kerak bo'ladi. Charlz M. Hohenberg tomonidan qurilgan o'ta aniq ksenonli massa spektrometriga kirish baxtiga muyassar bo'ldik. Lekin birinchi navbatda biz namunamizdan ksenonni olishimiz kerak edi. Odatda, ksenon o'z ichiga olgan mineral o'zining erish nuqtasidan yuqori qizdiriladi, bu esa kristall strukturaning buzilishiga olib keladi va tarkibidagi gazni ushlab turolmaydi. Ammo ko'proq ma'lumot to'plash uchun biz nozikroq usuldan foydalandik - lazerli ekstraktsiya, bu sizga ma'lum donalarda ksenonga kirishga imkon beradi va ularga qo'shni hududlarni tegmasdan qoldiradi.

Biz Oklodan olingan yagona tosh namunasining qalinligi 1 mm va kengligi 4 mm bo'lgan ko'plab mayda qismlarini qayta ishladik. Lazer nurini aniq nishonga olish uchun biz Olga Pradivtseva tomonidan qurilgan ob'ektning batafsil rentgen xaritasidan foydalandik, u ob'ektni tashkil etuvchi minerallarni ham aniqladi. Ekstraktsiyadan so'ng biz chiqarilgan ksenonni tozaladik va uni Hohenberg massa spektrometrida tahlil qildik, bu bizga har bir izotopning atomlari sonini berdi.

Bu yerda bizni bir qancha kutilmagan hodisalar kutib turardi: birinchidan, uranga boy minerallar donalarida gaz yo‘q edi. Uning katta qismi alyuminiy fosfat o'z ichiga olgan minerallar tomonidan tutilgan - ular tabiatda topilgan ksenonning eng yuqori konsentratsiyasiga ega ekanligi aniqlandi. Ikkinchidan, qazib olingan gaz izotopik tarkibi bo'yicha odatdagidek yadro reaktorlarida hosil bo'ladigan gazdan sezilarli darajada farq qiladi. Unda ksenon-136 va ksenon-134 deyarli yo'q edi, elementning engilroq izotoplarining tarkibi esa bir xil bo'lib qoldi.

Oklo namunasidagi alyuminiy fosfat donalaridan olingan ksenon qiziq izotopik tarkibga ega bo'lib chiqdi (chapda), uran-235 (o'rtada) parchalanishi natijasida hosil bo'lganiga mos kelmaydi va atmosfera ksenonining izotopik tarkibiga o'xshamaydi ( o'ng). Shunisi e'tiborga loyiqki, ksenon-131 va -132 miqdori uran-235 bo'linishidan kutilganidan yuqori va -134 va -136 miqdori kamroq. Garchi bu kuzatishlar dastlab muallifni hayratda qoldirgan bo'lsa-da, u keyinchalik bu qadimiy yadro reaktorining ishlashini tushunish uchun kalit borligini tushundi.

Bunday o'zgarishlarning sababi nima? Ehtimol, bu yadroviy reaktsiyalarning natijasidir? Ehtiyotkorlik bilan tahlil qilish men va hamkasblarim bu imkoniyatdan voz kechishga imkon berdi. Biz, shuningdek, turli xil izotoplarning fizik saralanishini ko'rib chiqdik, bu ba'zida og'irroq atomlar engilroq hamkasblariga qaraganda bir oz sekinroq harakatlanishi sababli sodir bo'ladi. Bu xususiyat uranni boyitish zavodlarida reaktor yoqilg'isini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Ammo tabiat bunday jarayonni mikroskopik miqyosda amalga oshira olsa ham, alyuminiy fosfat donalaridagi ksenon izotoplari aralashmasining tarkibi biz topganimizdan farq qiladi. Masalan, ksenon-132 ga nisbatan o'lchanadigan bo'lsak, ksenon-136 ning kamayishi (4 atom massa birligiga og'irroq) ksenon-134 (2 atom massa birligiga og'irroq) nisbatan ikki baravar ko'p bo'ladi, agar jismoniy saralash ishlagan bo'lsa. Biroq, biz shunga o'xshash narsani ko'rmadik.

Ksenon hosil bo'lish sharoitlarini tahlil qilib, biz uning izotoplarining hech biri uranning bo'linishining bevosita natijasi emasligini payqadik; ularning barchasi yadro reaksiyalarining ma'lum ketma-ketligiga ko'ra, o'z navbatida radioaktiv tellurdan va boshqalardan hosil bo'lgan yodning radioaktiv izotoplarining parchalanishi mahsuloti edi. Bunday holda, Oklodan olingan namunamizdagi turli xil ksenon izotoplari turli vaqtlarda paydo bo'lgan. O'ziga xos radioaktiv prekursor qancha uzoq yashasa, undan ksenon hosil bo'lishi shunchalik kechiktiriladi. Masalan, ksenon-136 ning shakllanishi o'z-o'zidan bo'linish boshlanganidan bir daqiqa o'tgach boshlandi. Bir soat o'tgach, keyingi engilroq barqaror izotopi ksenon-134 paydo bo'ladi. Keyin, bir necha kundan so'ng, ksenon-132 va ksenon-131 sahnada paydo bo'ladi. Nihoyat, millionlab yillar o'tgach va yadro zanjiri reaktsiyalari to'xtaganidan ancha kechroq, ksenon-129 hosil bo'ladi.

Agar Oklodagi uran konlari yopiq tizim bo'lib qolsa edi, uning tabiiy reaktorlari ishlashi davomida to'plangan ksenon normal izotop tarkibini saqlab qolgan bo'lar edi. Ammo tizim yopiq emas edi, bu Oklo reaktorlari qandaydir tarzda o'zlarini tartibga solganligidan dalolat beradi. Eng mumkin bo'lgan mexanizm bu jarayonda harorat ma'lum bir tanqidiy darajaga etganidan keyin qaynab ketgan er osti suvlarining ishtirokini o'z ichiga oladi. Neytron moderatori rolini o'ynagan suv bug'langanda, yadro zanjiri reaktsiyalari vaqtincha to'xtadi va hamma narsa sovib, etarli miqdordagi er osti suvlari reaksiya zonasiga kirgandan so'ng, bo'linish davom etishi mumkin edi.

Bu rasm ikkita muhim fikrni aniq ko'rsatib turibdi: reaktorlar vaqti-vaqti bilan ishlashi mumkin (yoqish va o'chirish); Bu toshdan katta miqdordagi suv o'tgan bo'lishi kerak, bu esa ksenon prekursorlarining bir qismini, ya'ni tellur va yodni yuvish uchun etarli. Suvning mavjudligi, shuningdek, nega ksenonning ko'p qismi uranga boy jinslarda emas, balki alyuminiy fosfat donalarida topilganligini tushuntirishga yordam beradi. Alyuminiy fosfat donalari, ehtimol, 300 ° C gacha soviganidan keyin yadroviy reaktor tomonidan isitiladigan suv ta'sirida hosil bo'lgan.

Oklo reaktorining har bir faol davrida va undan keyin bir muncha vaqt harorat yuqori bo'lganida, ksenonning katta qismi (jumladan, nisbatan tez hosil bo'ladigan ksenon-136 va -134) reaktordan olib tashlandi. Reaktor sovishi bilan, uzoq umr ko'rgan ksenon prekursorlari (keyinchalik biz ko'proq topilgan ksenon-132, -131 va -129 ni keltirib chiqaradiganlar) o'sib borayotgan alyuminiy fosfat donalariga qo'shildi. Keyin, reaksiya zonasiga ko'proq suv qaytib kelganda, neytronlar to'g'ri darajaga sekinlashdi va bo'linish reaktsiyasi yana boshlandi, bu isitish va sovutish tsiklini takrorlashga majbur qildi. Natijada ksenon izotoplarining o'ziga xos taqsimoti paydo bo'ldi.

Qaysi kuchlar bu ksenonni alyuminiy fosfat minerallarida sayyoramizning deyarli yarmi davomida saqlab qolganligi to'liq aniq emas. Xususan, reaktor ishining ma'lum bir tsiklida paydo bo'lgan ksenon nima uchun keyingi tsiklda chiqarib yuborilmadi? Taxminlarga ko'ra, alyuminiy fosfatning tuzilishi yuqori haroratlarda ham uning ichida hosil bo'lgan ksenonni saqlab qolishi mumkin edi.

Okloda ksenonning g'ayrioddiy izotopik tarkibini tushuntirishga urinishlar boshqa elementlarni ham ko'rib chiqishni talab qildi. Radioaktiv parchalanish jarayonida ksenon hosil bo'ladigan yodga alohida e'tibor qaratildi. Bo'linish mahsulotlarining hosil bo'lish jarayonini va ularning radioaktiv parchalanishini modellashtirish ksenonning o'ziga xos izotopik tarkibi reaktorning tsiklik ta'sirining natijasi ekanligini ko'rsatdi.Ushbu tsikl yuqoridagi uchta diagrammada tasvirlangan.

tabiatdagi ish jadvali

Alyuminiy fosfat donalaridagi ksenonning kelib chiqishi nazariyasi ishlab chiqilgandan so'ng, biz bu jarayonni matematik modelda amalga oshirishga harakat qildik. Bizning hisob-kitoblarimiz reaktorning ishlashida ko'p narsalarni aniqlab berdi va ksenon izotoplari bo'yicha olingan ma'lumotlar kutilgan natijalarga olib keldi. Oklodagi reaktor 30 daqiqa davomida "yoqildi" va kamida 2,5 soat davomida "o'chirildi". Ba'zi geyzerlar xuddi shunday ishlaydi: ular asta-sekin qiziydi, qaynaydi, er osti suvlarining bir qismini tashlaydi va bu tsiklni kundan-kunga, yildan-yilga takrorlaydi. Shunday qilib, Oklo konidan o'tadigan er osti suvlari nafaqat neytron moderatori, balki reaktorning ishlashini ham "tartibga solish" mumkin edi. Bu yuz minglab yillar davomida strukturaning erishi yoki portlashidan saqlaydigan juda samarali mexanizm edi.

Yadro muhandislari Oklodan ko'p narsani o'rganishadi. Masalan, yadroviy chiqindilar bilan qanday kurashish kerak. Oklo uzoq muddatli geologik omborga misoldir. Shuning uchun olimlar tabiiy reaktorlardan parchalanish mahsulotlarining vaqt o'tishi bilan migratsiya jarayonlarini batafsil o'rganadilar. Ular, shuningdek, Oklo shahridan 35 km uzoqlikda joylashgan Bangombe saytida xuddi shu qadimiy parchalanish zonasini sinchkovlik bilan o'rganishdi. Bangombe reaktori alohida qiziqish uyg'otadi, chunki u Oklo va Okelobondoga qaraganda sayozroq va yaqin vaqtgacha u orqali ko'proq suv o'tgan. Bunday ajoyib ob'ektlar xavfli yadroviy chiqindilarning ko'p turlarini yer osti omborlarida muvaffaqiyatli izolyatsiya qilish mumkinligi haqidagi farazni qo'llab-quvvatlaydi.

Oklo misolida yadroviy chiqindilarning eng xavfli turlari qanday saqlanishi ham ko‘rsatilgan. Atom energiyasidan sanoatda foydalanish boshlangandan beri atmosferaga atom inshootlarida hosil bo'lgan juda ko'p miqdordagi radioaktiv inert gazlar (ksenon-135, kripton-85 va boshqalar) tashlandi. Tabiiy reaktorlarda bu chiqindilar alyuminiy fosfat o'z ichiga olgan minerallar tomonidan ushlanib, milliardlab yillar davomida saqlanadi.

Qadimgi Oklo tipidagi reaktorlar asosiy fizik miqdorlarni tushunishga ham ta'sir qilishi mumkin, masalan, yorug'lik tezligi kabi universal miqdorlar bilan bog'liq bo'lgan a (alfa) harfi bilan belgilangan fizik doimiy ("Doimiy bo'lmagan doimiylar" ga qarang). "Ilm olamida", 9-son, 2005 yil). O'ttiz yil davomida Oklo fenomeni (2 milliard yil) a ning o'zgarishiga qarshi argument sifatida ishlatilgan. Ammo o'tgan yili Los-Alamos milliy laboratoriyasidan Stiven K. Lamoreaux va Justin R. Torgerson bu "doimiy" sezilarli darajada farq qilishini aniqladilar.

Gabondagi bu qadimiy reaktorlar Yerda yaratilgan yagona reaktorlarmi? Ikki milliard yil oldin, o'z-o'zidan bo'linish uchun zarur bo'lgan sharoitlar juda kam emas edi, shuning uchun bir kun kelib boshqa tabiiy reaktorlar ham kashf etilishi mumkin. Va namunalardan ksenonni tahlil qilish natijalari ushbu qidiruvda juda foydali bo'lishi mumkin.

“Oklo hodisasi birinchi yadro reaktorini qurgan E. Fermi va P.L. Kapitsa, mustaqil ravishda, faqat odam shunga o'xshash narsalarni yaratishga qodir ekanligini ta'kidladi. Biroq, qadimgi tabiiy reaktor bu nuqtai nazarni rad etib, A. Eynshteynning Xudo yanada murakkab degan fikrini tasdiqlaydi ... "
S.P. Kapitsa

Muallif haqida:
Aleks Meshik(Aleks P. Meshik) Leningrad davlat universitetining fizika fakultetini tamomlagan. 1988 yilda Geokimyo va analitik kimyo institutida nomzodlik dissertatsiyasini himoya qilgan. IN VA. Vernadskiy. Uning dissertatsiyasi ksenon va kriptonning geokimyosi, geoxronologiyasi va yadro kimyosiga bag'ishlangan. 1996-yilda Meshik Sent-Luisdagi Vashington universiteti qoshidagi Koinot tadqiqotlari laboratoriyasiga qoʻshildi va u yerda hozirda “Genesis” kosmik kemasi tomonidan toʻplangan va Yerga qaytarilgan quyosh shamoli asil gazlarini oʻrganmoqda.

Maqola saytdan olindi