Unik naturlig atomreaktor i Oklo, historie med dens åbning og driftsprincip

Vi er alle vant til, at en atomreaktor er en kompleks ingeniørstruktur, som blev for nylig opfundet af menneskeheden og skabt for at bringe fordele gennem en kontrolleret atomreaktion.

Men vores natur er så unik og mangfoldig, at den har skabt sin egen naturlige atomreaktor, som har formået at fungere i mere end hundrede år, og det var for næsten to milliarder år siden. Opdagelsens historie og funktionsprincippet for dette naturfænomen vil blive diskuteret i nutidens materiale.

Hvordan en naturlig atomreaktor blev opdaget

Så, 1956, er den såkaldte kolde krig i fuld gang, og hvert mere eller mindre stort land stræber efter at få uran 235 for at komme ind i den lukkede atomkraftklub. Frankrig viste også det samme ønske, men det lykkedes ikke at finde uranforekomster på sit område.

Men heldigvis lykkedes det franske specialister at finde den rige Oklo -region i et land som Gabon (Frankrig havde magt over dette land som en metropol). Men det uran, der blev udvundet i dette depositum, viste sig at være meget mærkeligt. Han så jo ud, som om han allerede havde besøgt en driftsreaktor.

Dette blev kendt efter den sædvanlige massespektrometriske analyse udført i 1972 ved koncentratoren.

Det er bare, at ingeniører stod over for et unikt naturfænomen - en naturlig atomreaktor, som, som det viste sig, med succes har fungeret i omkring to milliarder år.

Princippet om atomreaktion og uranets halveringstid 235

Flere isotoper af uran kan findes i naturen, men kun uran 235 er egnet til arbejde i atomreaktorer og til fyldning af atombomber. Desuden er denne isotops halveringstid 700 millioner år, og som følge af dette forfald dannes thorium 231.

Men man skal kun påvirke uran 235 med en langsom neutron, da den straks henfalder. Det er det, der gør dette element så unikt.

Der er mange kilder til neutronstråling i naturen, der er ganske i stand til at udløse en henfaldsreaktion. Men de bevæger sig for hurtigt til at interagere med uran 235, hvilket betyder, at de skal gennemgå et stadie af deceleration af ydre påvirkninger.

Det viser sig, at hvis du putter U235 i almindeligt vand, bremser det nok neutroner, og de vil blive absorberet af uran 235. Dette vil producere isotopen uran 236, som er ekstremt ustabil og hurtigt henfalder til barium 141 og krypton 92, samt tre højenergi-neutroner.

Så, så snart de tildelte tre neutroner er bremset af vand, kan de også allerede absorberes tre isotoper af uran 235, som til gengæld også vil undergå en henfaldsproces med frigivelse af hurtige neutroner. Dette vil fremkalde en eksponentielt stigende kædereaktion af nuklear fission.

Forskere har længe lært, hvordan man udfører den såkaldte kulstofanalyse, som netop er baseret på bestemmelsen af ​​den resterende fraktion af uran 235. I denne henseende er alt simpelt, hvis du ved, hvornår uran blev dannet, og at dets andel i malmen hvert 700 millioner år halveres, så er det et spørgsmål om teknologi at bestemme, hvad dets indhold er i malmen.

Så det menes, at absolut alt uran på vores planet blev dannet dengang, så blev vores Sol en supernova, det vil sige for omkring 6 milliarder år siden. Baseret på disse data finder vi, at koncentrationen af ​​uran 235 i uranmalm på jorden skal være 0,72%.

Men analysen af ​​malmen fra Oklo -forekomsten viste en karakter på 0,717%. Umiddelbart er forskellen ikke signifikant, men i betragtning af mængden af ​​depositum blev det anslået, at i Oklo omkring 200 kg rent uran mangler, og dette vil være nok i et minut til at skabe flere atomarer bomber.

Jeg synes ikke, det er værd at sige, at der ikke var nogen grænse for franskmændenes overraskelse, da i betragtning af hele den politiske situation og det udfoldede våbenkapløb mellem Sovjetunionen og USA, forårsagede "tabet" af en sådan mængde uran stor bekymring og mange spørgsmål.

Men med en mere grundig undersøgelse af malmen i forekomsten opdagede forskere også en stor mængde af de såkaldte nedbrydningsprodukter af uran 235.

Dette antydede, at det udvundne uran 235 allerede havde arbejdet ud i reaktoren og blev returneret til jorden.

Og ved første øjekast er dette fuldstændig vrøvl, men yderligere arbejde med forekomsten viste, at dette er et unikt objekt - verdens eneste naturlige atomreaktor.

Princippet om drift af en naturlig atomreaktor i Oklo

Reaktoren var i aktiv fase i meget lang tid, nemlig for omkring 2 milliarder år siden. Desuden var koncentrationen af ​​uran i malmen på det tidspunkt 3%, ligesom i moderne atomreaktorer.

Naturen løste problemet med at bremse neutroner på bekostning af grundvand, da det viste sig, at uranmalmen var nedsænket i grundvandslaget. Og det var dette vand, der bremsede neutronerne, der reagerede og satte gang i en atomkædereaktion.

Og hvis vandet konstant var i "reaktoren", ville den stadigt stigende reaktion gå over i en superkritisk tilstand, og en eksplosion ville uundgåeligt forekomme.

Men den naturlige reaktor i Oklo gik aldrig i en så kritisk tilstand. Når alt kommer til alt, starter vand både reaktionen og kan stoppe den.

Ovenstående figur viser et tværsnit af Oklo-reaktoren. Så vandet, der passerede gennem reaktoren, udløste en kædereaktion og gjorde dette område meget varmt, og efter en vis tid kogte og fordampede vandet. Således stoppede reaktionen, da der ikke var noget til at bremse neutronerne.

Da reaktoren var afkølet, blev der igen opsamlet vand i den, og reaktionen blev startet. Reaktoren blev i denne "arbejdende" tilstand i mange år, indtil urankoncentrationen faldt til et sådant niveau, at det ikke længere var muligt at nå kritikalitetstilstanden.

Sådan virkede den unikke naturlige reaktor i Oklo, og forskere beregnede endda, at dens effekt var omkring 100 kW.

Denne kendsgerning indikerer, at der ved første øjekast godt kan eksistere et umuligt fænomen i naturen, og naturen stadig er en opfinder.

Hvis materialet var interessant for dig, bedøm det og glem ikke at abonnere på kanalen. Tak for din opmærksomhed!