Единственному известному природному ядерному реактору на Земле 2 миллиарда лет: как природа обогнала человека в создании энергии

Задолго до того, как люди начали строить ядерные реакторы для удовлетворения растущих энергетических потребностей, природа продемонстрировала впечатляющую демонстрацию того, что возможно. Около 2 миллиардов лет назад, когда в жизни на Земле доминировали микробы, был образован первый известный природный ядерный реактор, расположенный в регионе Окло в Габоне, Африка.

Это удивительное открытие, сделанное в 1972 году, раскрыло захватывающую историю о том, как определенные уникальные условия окружающей среды позволили процессу ядерного деления произойти задолго до того, как люди даже поняли эту концепцию.

Как был открыт природный реактор

Все началось в мае 1972 года, когда физик на заводе по переработке атомной энергии в Пьерлатте, Франция, обнаружил нечто необычное при анализе образцов урана. Природный уран обычно содержит три изотопа: уран-238 (самый распространенный), уран-234 (самый редкий) и уран-235 (наиболее ценный, поскольку при обогащении выше 3%) он может поддерживать реакции деления.

Неожиданностью стал анализ образцов из Окло: доля урана-235 составила всего 0,717% по сравнению со стандартным значением 0,720%, обнаруженным где-либо еще на Земле, на Луне или в метеоритах. Хотя разница может показаться незначительной, она сразу привлекла внимание ученых. Более того, некоторые месторождения в этом районе имели еще более низкие уровни, достигая всего 0,4%, что вызывает еще больше вопросов.

Дальнейшее расследование показало, что уран в Окло прошел естественную реакцию ядерного деления миллиарды лет назад. Анализы подтвердили это, выявив аномальное содержание изотопов редких элементов, образующихся в результате деления, а также типичные спектры таких газов, как ксенон и криптон.

Как работал природный реактор Окло

Условия, необходимые для природного ядерного реактора, крайне редки, но 2 миллиарда лет назад они были выполнены в Окло. В то время концентрация урана-235 была намного выше, чем сегодня, и составляла около 3%, что достаточно для поддержания реакции деления.

Помимо этого фактора, урановые месторождения в Окло были затоплены подземными водами. Вода сыграла решающую роль, действуя как замедлитель, который замедлял нейтроны, высвобождаемые при делении, тем самым облегчая продолжение реакции. Когда вода испарилась в виде пара из-за выделяющегося тепла, реакция прекратилась, но возобновилась позже, когда вода остыла и вернулась в хранилище.

Этот естественный цикл деления и остановки продолжался тысячи лет, пока не было израсходовано достаточно урана-235, чтобы реакция прекратилась навсегда. По сути, Окло функционировал как саморегулирующийся ядерный реактор задолго до того, как люди построили первые искусственные реакторы.

Геологическое и научное наследие

Открытие природного реактора в Окло — это не только геологическая диковинка, но и ценный урок о том, как природа может создавать явления, превосходящие человеческое воображение. Эта древняя реликвия доказывает, что деление ядра — это не просто современное изобретение, а процесс, который может происходить естественным путем при правильных условиях.

Более того, изучение объекта Окло дало важную информацию для области ядерной науки. Например, анализ оставшихся материалов способствовал пониманию того, как продукты деления можно изолировать и безопасно хранить в течение длительных периодов времени, что имеет прямое применение в современном обращении с ядерными отходами.

Таким образом, Окло остаётся уникальным примером того, как природа опередила человека в создании энергии, устроив ядерное зрелище за миллиарды лет до появления Homo sapiens.