Природные ядерные реакторы

Природные ядерные реакторы существуют! В свое время выдающийся физик-атомщик Энрико Ферми пафосно заявил, что только человеку под силу создать атомный реактор … Однако, как оказалось через много десятилетий, он ошибался — природа также производит ядерные реакторы! Они существовали в течение многих сотен миллионов лет назад, клокоча цепными ядерными реакциями. Последний из них — природный атомный реактор Окло — погас 1,7 миллиарда лет назад, однако до сих пор дышит радиацией.   

Почему, где, как, а главное какие последствия возникновения и деятельности этого природного феномена?

Природные ядерные реакторы

Природные ядерные реакторы вполне могут создаваться самой Матушкой природой — для этого будет достаточно, чтобы в одном «местечке» скопилось необходимая концентрация изотопа урана-235-го (235U). Изотоп — это своеобразная разновидность химического элемента, который отличается от других большим или меньшим количеством нейтронов в ядре атома, тогда как количество протонов и электронов остается постоянным.

Например, у урана всегда имеются 92 протона и 92 электрона, однако, количество нейтронов бывает разным: у 238U — 146 нейтронов, 235U — 143, 234U — 142, 233U — 141 и т.д. … В естественных минералах — на Земле, на других планетах и в метеоритах — основную массу всегда составляют 238U (99,2739%), а изотопы 235U и 234U представлены лишь следами — 0,720% и 0,0057% соответственно.

Цепная ядерная реакция начинается когда концентрация изотопа урана-235-го превышает 1% и тем интенсивнее идет, чем его больше. Именно потому, что в природе изотоп урана-235-го очень рассеянный, считалось, что природные атомные реакторы не могут существовать. Кстати, в атомных реакторах электростанций, в качестве топлива, и в атомных бомбах используется именно 235U.

Однако, в 1972 году в урановых рудниках вблизи Окло, что в Габоне, Африка, ученые обнаружили 16 природных атомных реакторов, которые активно действовали почти 2 миллиарда лет назад … Сейчас они уже остановились, а концентрация 235U в них меньше, чем она имела быть в «нормальных» природных условиях — 0,717%.

Эта, хотя и скудная, разница, по сравнению с «нормальными» минералами, заставила ученых сделать единственный логический вывод — здесь действительно действовали природные атомные реакторы. Более того, подтверждением была высокая концентрация продуктов распада ядер урана-235-го, аналогично, как происходит в искусственных реакторах. При распаде атома урана-235-го, с его ядра вырываются нейтроны, ударяясь в ядро урана-238-го, они превращают его в уран-239-й, а тот в свою очередь теряет 2 электрона, становясь плутонием-239-м …

Именно этот механизм и породил в Окло более две тонны плутония-239-го. Ученые рассчитали, что на момент «запуска» естественного атомного реактора Окло, около 2-х миллиардов лет назад (полураспад 235U в 6 раз быстрее, чем 238U — 713 миллионов лет), доля 235U составила более 3%, что равнозначно промышленном обогащенном урановые.

Для того чтобы ядерная реакция продолжалась, необходимым фактором было замедление быстрых нейтронов, которые вылетали из ядер урана-235-го. Этим фактором, как и в созданных человеком реакторах, стала обычная вода.

Реактор начал работать в момент затопления богатых ураном пористых пород в Окло грунтовыми водами, и выступили в качестве неких замедлителей нейтронов. Тепло, выделяемое в результате реакции, вызвало кипение и испарение воды, замедляло, а впоследствии и останавливало ядерную цепную реакцию.

А после того, как вся порода охлаждалась и распадались все короткоживущие изотопы (это так называемые нейтронные яды, которые способны поглощать нейтроны и прекращать реакцию), водяной пар конденсировался, затапливая породу, и реакция возобновлялась.

Ученые рассчитали, что реактор «включался» на 30 минут, пока не испарялась вода, и «выключался» на 2,5 часа, пока пар не конденсировался. Этот циклический процесс напоминал современные гейзеры и продолжался несколько сотен тысяч лет. При распаде ядер продуктов распада урана, преимущественно радиоактивных изотопов йода, образовались пять изотопов ксенона.

Именно все 5 изотопов в различных концентрациях были обнаружены в таких породах естественного реактора. Именно концентрация и соотношение изотопов этого благородного газа (ксенон — это очень тяжелый и радиоактивный газ ) и позволило установить периодичность, с которой «работал» реактор Окло.

Распад ядра атома урана-235-го (большие атомы) вызывает излучения быстрых нейтронов, для дальнейшей ядерной реакции должны замедлиться водой (маленькие молекулы)

Известно, что высокая радиация губительна для живых организмов. Поэтому, в местах существования природных ядерных реакторов, очевидно, находились, «мертвые пятна», где не было никакой жизни, ведь ДНК разрушается радиоактивным ионизирующим излучением. Но на краю пятна, где уровень радиации был значительно ниже — были частые мутации, а значит, постоянно возникали новые виды.

Ученые до сих четко не знают с чего началось жизнь на Земле. Они только знают, что для этого был нужен сильный энергетический импульс, который способствовал бы образованию первых органических полимеров. Считают, что такими импульсами могли быть молнии, вулканы, падения метеоритов и астероидов, однако, в последние годы предлагается за исходную точку считать гипотезу, что такой импульс могли создать естественные природные ядерные реакторы. Кто знает …