Следы работы первого на Земле уранового реактора были обнаружены случайно, и ученые до сих пор до конца не разобрались, как и почему это произошло. Но уже выработаны теории и сделаны предположения, как это могло случиться.
Во всех урановых месторождениях на Земле добытый уран имеет одинаковый изотопный состав: в нем чуть больше чем 99% U238 и ровно 0.72% U235. Это правило едино и для урана добытого в Африке, в Канаде или в России. Везде U235 — ровно 0.72%.
Предположительно, при возникновении нашей Вселенной U235, U238 и других изотопов урана было относительно одинаковое количество. Но период полураспада U235 намного меньше, чем у U238. Потому к нашему времени от сотворения Вселенной U235 и осталось так мало.
В 1972 году на обогатительную фабрику в городе Пьеррлатт во Франции поступил для обогащения уран из африканского месторождения Окло (Габон). При исследовании этого урана вдруг было выяснено, что U235 там не 0.72%, а 0.717%, то есть его было в металле меньше на 0.003%. В партии из нескольких сотен тонн урана не хватало 20−30 килограммов U235 — вполне достаточно для создания атомной бомбы…
Первым делом, конечно, заподозрили саботаж на самой фабрике, потом подумали о ядерном терроризме. Но, расследуя весь цикл получения урана, выяснили, что дефицит U235 вызван тем, что в самом месторождении его было меньше, чем положено.
Этот результат был озвучен на международной конференции, проходившей в Габоне в 1975 году. Тогда же была озвучена и возможная причина возникновения этого дефицита.
Ученые предположили, что около 2 миллиардов лет назад, в эпоху протерозоя, в Окло функционировали несколько естественных ядерных реакторов (а именно — 16 реакторов). И недостающий U235 просто выгорел при работе этих реакторов.
В качестве доказательств этой теории были приведены результаты исследований рудных тел месторождения, в них были обнаружены те самые изотопы ксенона и криптона, которые образуются при работе атомного котла.
- Итак, наука доказала, что задолго до эпохи динозавров, задолго до эпохи трилобитов, около 2 млрд лет назад, когда на Земле только начинали возникать первые простейшие организмы, на территории нынешнего Габона сформировались рудные тела будущего месторождения урана.
Огромная гранитная плита подвергалась эрозии ветрами и водой, древняя, давно исчезнувшая река вымывала содержащийся в этом граните уран и несла его по течению. Тяжелый металл быстро оседал на дне, формируя рудные тела будущего месторождения. Всего сформировалось 16 рудных тел, каждое — в форме линзы. А U235 в уране тогда было намного больше, это к нашему времени он, в основном, распался.
Шли века и тысячелетия. Плиты поднимались и опускались. Под воздействием тектонических сил урановые линзы растрескались. В урановые тела проникли грунтовые воды. Образовалось нечто вроде атомного котла с водой — замедлителем. И началось выделение тепла, реактор заработал. Вода выкипела и испарилась — реактор «заглох». Потом снова грунтовые воды насытили тело — и снова реактор заработал.
По расчетам ученых, это длилось несколько сот тысяч лет. Наконец концентрация U235 опустилась ниже критической отметки — и реактор перестал работать. По тем же расчетам, каждый естественный атомный реактор, работавший на заре возникновения Земли, давал тепловыделение примерно в 25 kWt — одной урановой линзой.
Суммарная мощность — около 400 киловатт, но зато в течение сотен тысяч лет истории планеты! Лишнее подтверждение того, что природа если что-то делает, то сделанное ею очень надежно, работает века, а то и сотни тысяч лет.
Карл-Август Аванти, я просто прошу Вас продолжить эту тему, в таком ракурсе. Очень тяжело преподавать этот предмет. Знаю на примере жены,...