В 1972 году физики наткнулись на кое-что странное, изучая образец урановой руды. В отличие от любого другого урана, когда-либо найденного на Земле, этот кусок имел аномальный изотопный состав, что делало его абсолютно уникальным. После долгих раздумий исследователи пришли к единственно возможному выводу: эта порода когда-то в далеком прошлом сама по себе подверглась делению ядер. Иными словами, это был крошечный природный ядерный реактор.
Уран — важнейший ресурс в современном мире, ключевой элемент для работы атомных электростанций. Это тяжелый металл (один из самых тяжелых), который встречается в природе повсеместно и распространен в земной коре так же, как олово, вольфрам или молибден. Как и у других элементов, у урана есть несколько изотопных форм, различающихся количеством нейтронов в ядре.
Природный уран, который добывают из земли, состоит в основном из двух изотопов: урана-238 (U-238) и урана-235 (U-235). Именно второй изотоп делает уран таким ценным для атомной энергетики. U-235 — это расщепляющийся материал, способный поддерживать цепную ядерную реакцию и выделять колоссальное количество энергии. Однако в природном уране доля U-235 ничтожно мала — всего 0,720% (остальное — это нерасщепляющийся U-238).
Такая пропорция удивительно стабильна. Если взять образец урана из любой точки земной коры, с Луны или даже выделить его из морской воды, везде будет ровно 0,720% урана-235. Везде, кроме образца, найденного в 1972 году.
Руда, о которой идет речь, поступила из месторождения Окло в Габоне (Африка). Анализ показал, что содержание U-235 в ней ниже нормы — всего 0,717%. На первый взгляд разница кажется мизерной, но для физиков это стало шокирующим открытием, противоречащим всему, что они знали о распределении изотопов.
Поначалу исследователи заподозрили неладное: не подвергалась ли эта руда искусственному расщеплению, например, в каком-то неучтенном реакторе? Когда происходит деление (то, что мы называем «расщеплением атома»), ядра урана бомбардируются нейтронами и распадаются на более мелкие ядра, выделяя огромное количество тепла. Этот процесс высвобождает новые нейтроны, которые сталкиваются с другими ядрами урана, запуская цепную реакцию.
В результате такой реакции количество U-235 в топливе уменьшается («выгорает»). Именно это и увидели ученые в образце из Окло. Однако тщательная проверка показала, что руда была абсолютно естественного происхождения. При этом в ней обнаружили следы продуктов деления. Получался парадокс: руда была природной, но вела себя так, будто побывала в реакторе.
Что могло объяснить этот загадочный результат? После детального анализа ученые пришли к единому мнению: руда из Окло — это уникальный пример урана, который прошел через процесс деления в естественных условиях более 2 миллиардов лет назад.
Для того чтобы такое маловероятное событие произошло, должны были совпасть исключительно удачные условия.
Во-первых, месторождение в Габоне должно было обладать критической массой, необходимой для запуска реакции. И оно подходило под это требование: здесь залегали толстые пласты с достаточным количеством урана-235 (в те далекие времена его концентрация в природе была выше, чем сейчас).
Во-вторых, требовалось что-то, что могло бы замедлять нейтроны. Это фундаментальный принцип работы ядерных реакторов. Вылетающие при распаде нейтроны движутся слишком быстро, чтобы поддерживать реакцию. Поэтому в реакторах используют замедлитель — чаще всего воду (иногда газ или графит), чтобы снизить скорость нейтронов и повысить шанс их захвата ядрами урана.
Оказалось, что в древнем Окло присутствовало достаточное количество грунтовых вод, которые и выступили в роли естественного замедлителя, позволив этому «дикому» реактору заработать.
Конечно, ученые не могут утверждать, что это был единственный случай в истории Земли, когда природа создала свой ядерный реактор. Но на сегодняшний день это единственный случай, известный человечеству.
Читайте также: Ядерные реакторы для инопланетян: ученые хотят заманить инопланетян на Землю
Комментировать можно ниже в разделе “Добавить комментарий”.