Egyedülálló természetes nukleáris reaktor Oklóban, megnyitásának története és működési elve

Mindannyian hozzászoktunk ahhoz, hogy az atomreaktor összetett mérnöki szerkezet, amely Viszonylag nemrég találta ki az emberiség, és az előnyökre tett szert egy ellenőrzötten keresztül nukleáris reakció.

De természetünk annyira egyedi és sokszínű, hogy létrehozta saját természetes atomreaktorát, amely több mint száz évig működött, és majdnem két milliárd évvel ezelőtt volt. Ennek a természeti jelenségnek a felfedezésének történetéről és működési elvéről lesz szó a mai anyagban.

Hogyan fedezték fel a természetes atomreaktorokat

Így 1956-ban javában tart az úgynevezett hidegháború, és minden többé-kevésbé nagy ország arra törekszik, hogy uránt 235 szerezzen be, hogy belépjen az atomhatalmak zárt klubjába. Franciaország is ugyanezt a vágyat mutatta, de nem talált uránlelőhelyeket a területén.

De szerencsére a francia szakembereknek sikerült megtalálniuk a gazdag Oklo régiót egy olyan országban, mint Gabon (Franciaországnak hatalma volt ezen ország felett, mint metropolisznak). De az ebben a lerakódásban kitermelt urán nagyon furcsának bizonyult. Végül is úgy nézett ki, mintha már járt volna egy működő reaktorban.

Ez a szokásos tömegspektrometriai elemzés után vált ismertté 1972 -ben a koncentrátorban.

Csak a mérnökök szembesültek egy egyedülálló természeti jelenséggel - egy természetes atomreaktorral, amely, mint kiderült, körülbelül kétmilliárd éve sikeresen működik.

A nukleáris reakció elve és az urán felezési ideje 235

Az urán számos izotópja megtalálható a természetben, de csak a 235 -ös urán alkalmas nukleáris reaktorokban végzett munkára és nukleáris bombák feltöltésére. Ezen túlmenően ennek az izotópnak a felezési ideje 700 millió év, és ennek a bomlásnak a következtében a tórium 231 képződik.

De csak lassú neutronnal kell befolyásolni az urán 235 -öt, mivel az azonnal bomlik. Ez teszi egyedivé ezt az elemet.

A természetben sok olyan neutron sugárzási forrás létezik, amelyek képesek bomlási reakciót kiváltani. De túl gyorsan haladnak ahhoz, hogy kölcsönhatásba lépjenek az urán 235 -tel, ami azt jelenti, hogy át kell esniük a külső hatások lassulásának szakaszán.

Kiderül, hogy ha az U235 -öt közönséges vízbe helyezi, akkor lelassítja a neutronok számát, és az urán 235 elnyeli őket. Ennek eredményeként létrejön az urán 236 izotóp, amely rendkívül instabil és gyorsan bomlik 141 báriummá és 92 kriptonná, valamint három nagy energiájú neutron.

Tehát amint a kiosztott három neutront lelassítja a víz, azok is már felszívódhatnak az urán 235 három izotópja, amelyek viszont szintén bomlási folyamaton mennek keresztül gyors felszabadulással neutronok. Ez az atomhasadás exponenciálisan növekvő láncreakcióját idézi elő.

A tudósok már rég megtanulták, hogyan kell elvégezni az úgynevezett szénanalízist, amely pontosan az urán 235 maradék frakciójának meghatározásán alapul. Ebben a tekintetben minden egyszerű, ha tudja, mikor keletkezett az urán, és hogy 700 millió évente a felére csökken az ércben való részesedése, akkor technológia kérdése annak meghatározása, hogy mi az érc tartalma.

Tehát úgy gondolják, hogy bolygónkon az abszolút minden urán akkor keletkezett, akkor a Napunk szupernóva lett, vagyis körülbelül 6 milliárd évvel ezelőtt. Ezen adatok alapján azt találjuk, hogy a 235 -ös urán -koncentrációnak a Föld uránércében 0,72%-nak kell lennie.

De az érc elemzése az Oklo betétből 0,717%-os minősítést mutatott. Első ránézésre a különbség nem jelentős, de a betét nagyságát figyelembe véve úgy becsülték, hogy Oklóban körülbelül 200 kg tiszta urán hiányzik, és ez egy percig elegendő lesz több atom létrehozásához bombák.

Szerintem nem érdemes azt mondani, hogy a franciák meglepetésének nem volt határa, hiszen, tekintettel az egész politikai helyzetre és a Szovjetunió és az Egyesült Államok közötti kibontakozó fegyverkezési verseny, az ilyen mennyiségű urán "elvesztése" nagy aggodalmat keltett és sok kérdés.

Ám a lelőhely ércének alaposabb vizsgálatával a tudósok nagy mennyiségű urán 235-ös bomlástermékét is felfedezték.

Ez arra enged következtetni, hogy a 235 -ös bányászott urán a reaktorban már kidolgozódott, és visszatért a talajba.

És első ránézésre ez teljes ostobaság, de a lerakódással kapcsolatos további munka azt mutatta, hogy ez egy egyedülálló objektum - a világ egyetlen természetes atomreaktora.

Az Oklóban működő természetes atomreaktor működésének elve

A reaktor nagyon sokáig, azaz körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt volt aktív fázisban. Sőt, akkoriban az ércben 3%-os volt az uránkoncentráció, akárcsak a modern atomreaktorokban.

A természet megoldotta a neutronok lassításának problémáját a felszín alatti vizek rovására, mivel kiderült, hogy uránércet merítettek a talajvízrétegbe. És ez a víz lassította le a neutronokat, amelyek reagáltak, és elindították a nukleáris láncreakciót.

És ha a víz folyamatosan a "reaktorban" lenne, akkor az egyre fokozódó reakció szuperkritikus állapotba kerülne, és elkerülhetetlenül robbanás következne be.

Az oklói természetes reaktor azonban soha nem került ilyen kritikus állapotba. Végül is a víz mind elindítja a reakciót, mind megállíthatja.

A fenti ábra az Oklo reaktor keresztmetszetét mutatja. Tehát a reaktoron áthaladó víz láncreakciót váltott ki, és nagyon felforrósította ezt a területet, majd egy bizonyos idő elteltével a víz felforrt és elpárolgott. Így a reakció leállt, mivel semmi sem lassította a neutronokat.

Amikor a reaktor lehűlt, ismét vizet gyűjtöttünk benne, és a reakciót megindítottuk. A reaktor hosszú évekig maradt ebben a "működő" állapotban, amíg az uránkoncentráció olyan szintre csökkent, hogy már nem lehetett elérni a kritikus állapotot.

Így működött az egyedi oklói természetes reaktor, és a tudósok még azt is kiszámolták, hogy teljesítménye körülbelül 100 kW.

Ez a tény azt jelzi, hogy első pillantásra a természetben lehetetlen jelenség létezhet, és a természet még mindig feltaláló.

Ha az anyag érdekes volt számodra, akkor értékeld és ne felejts el feliratkozni a csatornára. Köszönöm a figyelmet!