Di Afrika Barat, tidak jauh dari khatulistiwa, di daerah yang terletak di wilayah negara bagian Gabon, para ilmuwan membuat penemuan yang menakjubkan. Itu terjadi pada awal tahun 70-an abad terakhir, tetapi sejauh ini perwakilan komunitas ilmiah belum mencapai konsensus - apa yang ditemukan?
Deposit bijih uranium adalah fenomena umum, meskipun cukup jarang. Namun, tambang uranium yang ditemukan di Gabon ternyata bukan hanya deposit mineral berharga, tapi bekerja seperti ... reaktor nuklir sungguhan! Enam zona uranium ditemukan, di mana reaksi fisi uranium nyata terjadi!

Penelitian telah menunjukkan bahwa reaktor diluncurkan sekitar 1900 juta tahun yang lalu dan bekerja dalam mode didih lambat selama beberapa ratus ribu tahun.
Kandungan isotop uranium U-235 di zona reaktor anomali Afrika praktis sama dengan reaktor nuklir modern yang dibangun manusia. Air tanah digunakan sebagai moderator.
Pendapat perwakilan sains tentang fenomena tersebut terbagi. Mayoritas pakar mengambil sisi teori, yang menurutnya, reaktor nuklir di Gabon dimulai secara spontan karena kebetulan yang tidak disengaja dari kondisi yang diperlukan untuk permulaan seperti itu.
Namun, tidak semua orang puas dengan asumsi ini. Dan ada alasan bagus untuk itu. Banyak hal yang mengatakan bahwa reaktor di Gabon, meskipun secara lahiriah tidak memiliki bagian-bagian yang mirip dengan ciptaan makhluk berpikir, namun tetap merupakan produk makhluk cerdas.
Mari kita lihat beberapa fakta. Aktivitas tektonik di daerah di mana reaktor ditemukan sangat tinggi selama periode operasinya. Namun, penelitian telah menunjukkan bahwa sedikit pergeseran pada lapisan tanah tentu akan menyebabkan penghentian reaktor. Tetapi karena reaktor telah bekerja selama lebih dari seratus ribu tahun, ini tidak terjadi. Siapa atau apa yang membekukan tektonik selama periode operasi reaktor? Mungkin itu dilakukan oleh mereka yang meluncurkannya? Lebih jauh. Seperti yang telah disebutkan, air tanah digunakan sebagai moderator. Untuk memastikan pengoperasian reaktor yang konstan, seseorang harus mengatur daya yang dikeluarkannya, karena jika berlebihan, air akan mendidih dan reaktor akan berhenti. Ini dan beberapa poin lainnya menunjukkan bahwa reaktor di Gabon adalah sesuatu yang berasal dari buatan. Tapi siapa yang memiliki teknologi seperti itu dua miliar tahun yang lalu?
Suka atau tidak, jawabannya sederhana, meski agak dangkal. Ini hanya bisa dilakukan dari . Sangat mungkin bahwa mereka datang kepada kita dari wilayah pusat Galaksi, di mana bintang-bintang jauh lebih tua dari Matahari, dan planet-planet mereka lebih tua. Di dunia-dunia itu, kehidupan memiliki kesempatan untuk muncul jauh lebih awal, pada saat Bumi belum menjadi dunia yang sangat nyaman.
Mengapa alien perlu membuat reaktor nuklir stasioner berdaya tinggi? Siapa tahu... Mungkin mereka telah melengkapi "stasiun pengisian ulang ruang angkasa" di Bumi, atau mungkin...
Ada hipotesis bahwa peradaban yang sangat maju pada tahap perkembangan tertentu "mengambil perlindungan" dari kehidupan yang muncul di planet lain. Dan mereka bahkan memiliki andil dalam mengubah dunia tak bernyawa menjadi dunia yang layak huni. Mungkinkah mereka yang membangun keajaiban Afrika termasuk orang seperti itu? Mungkin mereka menggunakan energi reaktor untuk terraforming? Para ilmuwan masih memperdebatkan bagaimana atmosfer bumi, yang begitu kaya akan oksigen, muncul. Salah satu asumsinya adalah hipotesis elektrolisis perairan lautan. Dan elektrolisis, seperti yang Anda tahu, membutuhkan banyak listrik. Jadi mungkin alien menciptakan reaktor Gabon untuk ini? Jika demikian, maka tampaknya bukan satu-satunya. Sangat mungkin suatu hari nanti orang lain seperti dia akan ditemukan.
Bagaimanapun, keajaiban Gabon membuat kita berpikir. Pikirkan dan cari jawaban.

Korol A.Yu. - siswa kelas 121 SNIEiP (Sevastopol National Institute of Nuclear Energy and Industry.)
Kepala - Ph.D. , Associate Professor Departemen YaPPU SNYaEiP Vah I.V., st. Repina 14 sq. lima puluh

Di Oklo (tambang uranium di negara bagian Gabon, dekat khatulistiwa, Afrika Barat), sebuah reaktor nuklir alami beroperasi 1900 juta tahun yang lalu. Enam zona "reaktor" diidentifikasi, di mana masing-masing zona ditemukan tanda-tanda reaksi fisi. Sisa peluruhan aktinida menunjukkan bahwa reaktor telah beroperasi dalam mode didih lambat selama ratusan ribu tahun.

Pada bulan Mei - Juni 1972, selama pengukuran rutin parameter fisik batch uranium alam yang tiba di pabrik pengayaan di kota Prancis Pierrelate dari deposit Oklo Afrika (tambang uranium di Gabon, negara bagian yang terletak di dekat khatulistiwa di Afrika Barat), ditemukan bahwa isotop U - 235 dalam uranium alam yang masuk kurang dari standar. Ditemukan bahwa uranium mengandung 0,7171% U - 235. Nilai normal untuk uranium alam adalah 0,7202%
U - 235. Di semua mineral uranium, di semua batuan dan perairan alami Bumi, serta dalam sampel bulan, rasio ini terpenuhi. Deposit Oklo sejauh ini merupakan satu-satunya kasus yang tercatat di alam ketika keteguhan ini dilanggar. Perbedaannya tidak signifikan - hanya 0,003%, tetapi tetap menarik perhatian para ahli teknologi. Diduga telah terjadi sabotase atau pencurian bahan fisil, yaitu U - 235. Namun, ternyata penyimpangan kandungan U-235 terlacak sampai ke sumber bijih uranium. Di sana, beberapa sampel menunjukkan kurang dari 0,44% U-235. Sampel diambil di seluruh tambang dan menunjukkan penurunan sistematis U-235 di beberapa vena. Vena bijih ini memiliki ketebalan lebih dari 0,5 meter.
Saran bahwa U-235 "terbakar", seperti yang terjadi di tungku pembangkit listrik tenaga nuklir, pada awalnya terdengar seperti lelucon, meskipun ada alasan bagus untuk ini. Perhitungan telah menunjukkan bahwa jika fraksi massa air tanah di reservoir sekitar 6% dan jika uranium alam diperkaya menjadi 3% U-235, maka dalam kondisi ini reaktor nuklir alami dapat mulai bekerja.
Karena lokasi tambang berada di zona tropis dan cukup dekat dengan permukaan, keberadaan air tanah dalam jumlah yang cukup sangat dimungkinkan. Rasio isotop uranium dalam bijih itu tidak biasa. U-235 dan U-238 adalah isotop radioaktif dengan waktu paruh yang berbeda. U-235 memiliki waktu paruh 700 juta tahun, dan U-238 meluruh dengan waktu paruh 4,5 miliar.Kelimpahan isotop U-235 di alam dalam proses perubahan perlahan. Misalnya, 400 juta tahun yang lalu uranium alam seharusnya mengandung 1% U-235, 1900 juta tahun yang lalu adalah 3%, yaitu. jumlah yang diperlukan untuk "kekritisan" urat bijih uranium. Diyakini bahwa saat itulah reaktor Oklo dalam keadaan beroperasi. Enam zona "reaktor" diidentifikasi, di mana masing-masing zona ditemukan tanda-tanda reaksi fisi. Misalnya, thorium dari peluruhan U-236 dan bismut dari peluruhan U-237 hanya ditemukan di zona reaktor di lapangan Oklo. Residu dari peluruhan aktinida menunjukkan bahwa reaktor telah beroperasi dalam mode didih lambat selama ratusan ribu tahun. Reaktor-reaktor itu mengatur sendiri, karena terlalu banyak daya akan menyebabkan air mendidih sepenuhnya dan mematikan reaktor.
Bagaimana alam berhasil menciptakan kondisi untuk reaksi berantai nuklir? Pertama, di delta sungai kuno, lapisan batu pasir yang kaya akan bijih uranium terbentuk, yang bertumpu pada lapisan basal yang kuat. Setelah gempa bumi lain, yang biasa terjadi pada waktu yang penuh kekerasan itu, fondasi basal dari reaktor masa depan tenggelam beberapa kilometer, menarik urat uranium bersamanya. Vena retak, air tanah menembus ke dalam retakan. Kemudian bencana alam lain mengangkat seluruh "instalasi" ke level saat ini. Dalam tungku nuklir pembangkit listrik tenaga nuklir, bahan bakar terletak dalam massa kompak di dalam moderator - reaktor heterogen. Inilah yang terjadi di Oklo. Air berperan sebagai moderator. "Lensa" tanah liat muncul di bijih, di mana konsentrasi uranium alami meningkat dari 0,5% menjadi 40%. Bagaimana bongkahan uranium yang padat ini terbentuk tidak diketahui secara pasti. Mungkin mereka diciptakan oleh air rembesan yang membawa tanah liat dan mengumpulkan uranium menjadi satu massa. Segera setelah massa dan ketebalan lapisan yang diperkaya dengan uranium mencapai dimensi kritis, reaksi berantai muncul di dalamnya, dan pemasangan mulai bekerja. Sebagai hasil dari pengoperasian reaktor, sekitar 6 ton produk fisi dan 2,5 ton plutonium terbentuk. Sebagian besar limbah radioaktif tetap berada di dalam struktur kristal mineral uranit, yang ditemukan di tubuh bijih Oklo. Unsur-unsur yang tidak dapat menembus kisi uranit karena jari-jari ion yang terlalu besar atau terlalu kecil berdifusi atau terlepas. Dalam 1900 juta tahun sejak reaktor Oklo, setidaknya setengah dari lebih dari 30 produk fisi telah terikat dalam bijih, meskipun banyak air tanah di deposit ini. Produk fisi terkait meliputi unsur-unsur: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Sm, Gd, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ni, Ag. Beberapa migrasi Pb parsial terdeteksi dan migrasi Pu dibatasi kurang dari 10 meter. Hanya logam dengan valensi 1 atau 2, mis. mereka dengan kelarutan air yang tinggi terbawa. Seperti yang diharapkan, hampir tidak ada Pb, Cs, Ba, dan Cd yang tersisa di tempatnya. Isotop unsur-unsur ini memiliki waktu paruh yang relatif pendek yaitu puluhan tahun atau kurang, sehingga mereka meluruh ke keadaan non-radioaktif sebelum mereka dapat bermigrasi jauh di dalam tanah. Yang paling menarik dari sudut pandang masalah jangka panjang perlindungan lingkungan adalah masalah migrasi plutonium. Nuklida ini terikat secara efektif selama hampir 2 juta tahun. Karena plutonium sekarang hampir sepenuhnya meluruh menjadi U-235, stabilitasnya dibuktikan dengan tidak adanya kelebihan U-235 tidak hanya di luar zona reaktor, tetapi juga di luar butir uranit, di mana plutonium terbentuk selama pengoperasian reaktor.
Sifat unik ini ada selama sekitar 600 ribu tahun dan menghasilkan sekitar 13.000.000 kW. jam energi. Daya rata-ratanya hanya 25 kW: 200 kali lebih kecil dari pembangkit listrik tenaga nuklir pertama di dunia, yang pada tahun 1954 menyediakan listrik ke kota Obninsk dekat Moskow. Tetapi energi reaktor alami tidak terbuang sia-sia: menurut beberapa hipotesis, peluruhan unsur radioaktiflah yang memasok energi ke Bumi yang memanas.
Mungkin energi reaktor nuklir serupa ditambahkan di sini. Berapa banyak yang tersembunyi di bawah tanah? Dan reaktor di Oklo pada zaman kuno itu tentu saja tidak terkecuali. Ada hipotesis bahwa kerja reaktor semacam itu "mendorong" perkembangan makhluk hidup di bumi, bahwa asal usul kehidupan dikaitkan dengan pengaruh radioaktivitas. Data menunjukkan tingkat evolusi bahan organik yang lebih tinggi saat kita mendekati reaktor Oklo. Itu bisa juga mempengaruhi frekuensi mutasi organisme uniseluler yang jatuh ke zona peningkatan tingkat radiasi, yang menyebabkan munculnya nenek moyang manusia. Bagaimanapun, kehidupan di Bumi muncul dan menempuh perjalanan panjang evolusi pada tingkat latar belakang radiasi alami, yang menjadi elemen penting dalam pengembangan sistem biologis.
Penciptaan reaktor nuklir merupakan inovasi yang dibanggakan masyarakat. Ternyata ciptaannya sudah lama tercatat dalam paten alam. Setelah merancang reaktor nuklir, sebuah mahakarya pemikiran ilmiah dan teknis, seseorang, pada kenyataannya, ternyata adalah peniru alam, yang menciptakan instalasi semacam ini jutaan tahun yang lalu.

Dua miliar tahun yang lalu, di salah satu tempat di planet kita, kondisi geologis berkembang dengan cara yang menakjubkan, secara tidak sengaja dan spontan membentuk reaktor termonuklir. Ia bekerja secara stabil selama satu juta tahun, dan limbah radioaktifnya, sekali lagi secara alami, tanpa mengancam siapa pun, disimpan di alam sepanjang waktu yang telah berlalu sejak penghentiannya. Akan menyenangkan untuk memahami bagaimana dia melakukannya, bukan?

Reaksi fisi nuklir (referensi cepat)

Sebelum kita memulai cerita tentang bagaimana hal ini terjadi, mari kita mengingat kembali apa itu reaksi fisi. Itu terjadi ketika inti nuklir yang berat pecah menjadi elemen yang lebih ringan dan fragmen bebas, melepaskan sejumlah besar energi. Fragmen yang disebutkan adalah inti atom kecil dan ringan. Mereka tidak stabil dan karena itu sangat radioaktif. Mereka membuat sebagian besar limbah berbahaya di industri tenaga nuklir.

Selain itu, neutron yang tersebar dilepaskan, yang mampu mengeksitasi inti berat di sekitarnya ke keadaan fisi. Jadi, sebenarnya, terjadi reaksi berantai, yang dapat dikendalikan di pembangkit listrik tenaga nuklir yang sama, menyediakan energi untuk kebutuhan penduduk dan ekonomi. Reaksi yang tidak terkendali dapat menjadi bencana yang merusak. Oleh karena itu, ketika orang membangun reaktor nuklir, mereka harus bekerja keras dan mengambil banyak tindakan pencegahan untuk memulai reaksi termonuklir.

Pertama-tama, Anda perlu membagi elemen berat - biasanya uranium digunakan untuk tujuan ini. Di alam, itu terutama ditemukan dalam bentuk tiga isotop. Yang paling umum adalah uranium-238. Itu dapat ditemukan di banyak tempat di planet ini - di darat dan bahkan di lautan. Namun, dengan sendirinya, ia tidak mampu membelah, karena cukup stabil. Di sisi lain, uranium-235 memiliki ketidakstabilan yang kita butuhkan, tetapi bagiannya di alam hanya sekitar 1 persen. Oleh karena itu, setelah penambangan, uranium diperkaya - bagian uranium-235 dalam total massa dibawa ke 3%.

Tapi bukan itu saja - untuk alasan keamanan, reaktor fusi membutuhkan moderator untuk neutron agar tetap terkendali dan tidak menyebabkan reaksi yang tidak terkendali. Kebanyakan reaktor menggunakan air untuk tujuan ini. Selain itu, batang kendali struktur ini terbuat dari bahan yang juga menyerap neutron, seperti perak. Air, selain fungsi utamanya, mendinginkan reaktor. Ini adalah deskripsi teknologi yang disederhanakan, tetapi bahkan dari itu jelas betapa rumitnya itu. Pikiran terbaik umat manusia telah menghabiskan waktu puluhan tahun untuk mengingatnya. Dan kemudian kami menemukan bahwa hal yang persis sama diciptakan oleh alam, dan secara kebetulan. Ada sesuatu yang luar biasa dalam hal ini, bukan?

Gabon adalah tempat kelahiran reaktor nuklir

Namun, di sini kita harus ingat bahwa dua miliar tahun yang lalu ada lebih banyak uranium-235. Karena peluruhannya jauh lebih cepat daripada uranium-238. Di Gabon, di daerah yang disebut Oklo, konsentrasinya cukup untuk memulai reaksi termonuklir spontan. Agaknya, di tempat ini ada jumlah moderator yang tepat - kemungkinan besar air, berkat itu semuanya tidak berakhir dengan ledakan muluk. Juga di lingkungan ini tidak ada bahan penyerap neutron, akibatnya reaksi fisi bertahan untuk waktu yang lama.

Ini adalah satu-satunya reaktor nuklir alami yang diketahui sains. Tetapi ini tidak berarti bahwa dia selalu begitu unik. Yang lain bisa saja pindah jauh ke dalam kerak bumi sebagai akibat dari pergerakan lempeng tektonik atau menghilang karena erosi. Mungkin juga mereka belum ditemukan. Ngomong-ngomong, fenomena alam Gabon ini juga belum bertahan hingga hari ini - ini sepenuhnya dikerjakan oleh para penambang. Berkat inilah mereka belajar tentang dia - mereka pergi jauh ke dalam bumi untuk mencari uranium untuk pengayaan, dan kemudian kembali ke permukaan, menggaruk-garuk kepala dengan bingung dan mencoba memecahkan dilema - “Entah seseorang mencuri hampir 200 kilogram uranium-235 dari sini, atau ini adalah reaktor nuklir alami yang telah membakarnya sepenuhnya." Jawaban yang benar adalah setelah "atau" kedua jika seseorang tidak mengikuti alur presentasi.

Mengapa reaktor Gabon begitu penting bagi sains?

Namun demikian, itu adalah objek yang sangat penting bagi sains. Karena itu bekerja tanpa membahayakan lingkungan selama sekitar satu juta tahun. Tidak ada satu gram sampah pun yang bocor ke alam, tidak ada di dalamnya yang terpengaruh! Ini sangat tidak biasa, karena produk sampingan dari fisi uranium sangat berbahaya. Kami masih tidak tahu apa yang harus dilakukan dengan mereka. Salah satunya adalah cesium. Ada unsur-unsur lain yang secara langsung dapat membahayakan kesehatan manusia, tetapi karena cesium reruntuhan Chernobyl dan Fukushima akan menimbulkan bahaya untuk waktu yang lama.

Reaktor nuklir alami Gabon

Para ilmuwan yang baru-baru ini mensurvei tambang di Oklo menemukan bahwa cesium dalam reaktor alami ini diserap dan diikat oleh elemen lain - rutenium. Ini sangat langka di alam, dan kita tidak dapat menggunakannya dalam skala industri untuk menetralisir limbah nuklir. Tetapi memahami cara kerja reaktor dapat memberi kita harapan bahwa kita dapat menemukan sesuatu yang serupa dan menyingkirkan masalah kemanusiaan yang sudah berlangsung lama ini.

A. Yu. Shukoliukov
Kimia dan Kehidupan No. 6, 1980, hlm. 20-24

Kisah ini adalah tentang sebuah penemuan yang telah diprediksi sejak lama, yang telah lama mereka nantikan dan hampir putus asa untuk menunggu. Namun, ketika penemuan itu dibuat, ternyata reaksi berantai dari fisi uranium, yang dianggap sebagai salah satu manifestasi tertinggi dari kekuatan pikiran manusia, pada suatu waktu dapat terus berlanjut tanpa campur tangan manusia. . Tentang penemuan ini, tentang fenomena Oklo, sekitar tujuh tahun yang lalu mereka menulis banyak dan tidak selalu benar. Seiring waktu, gairah mereda, dan informasi tentang fenomena ini baru-baru ini meningkat ...

MENCOBA DENGAN PRODUK YANG SALAH

Mereka mengatakan bahwa pada salah satu hari musim gugur tahun 1945, fisikawan Jepang P. Kuroda, terkejut dengan apa yang dilihatnya di Hiroshima, pertama-tama memikirkan apakah proses fisi nuklir semacam itu tidak dapat terjadi di alam. Dan jika demikian, bukankah proses inilah yang menghasilkan energi gunung berapi yang gigih, yang sedang dipelajari Kuroda saat itu?

Mengikutinya, ide menggiurkan ini terbawa oleh beberapa fisikawan, kimiawan, dan ahli geologi lainnya. Tetapi teknologi - reaktor tenaga nuklir yang muncul di tahun 50-an - bertentangan dengan kesimpulan yang spektakuler. Bukannya teori reaktor melarang proses seperti itu - teori itu menyatakannya terlalu mustahil.

Namun mereka mulai mencari jejak dalam reaksi berantai fisi asli. Orang Amerika I. Orr, misalnya, mencoba mendeteksi tanda-tanda "pembakaran" nuklir di batu busuk. Nama mineral ini sama sekali bukan bukti baunya yang tidak enak, kata itu terbentuk dari huruf pertama nama Latin unsur-unsur yang ada dalam mineral ini - thorium, uranium, hidrogen (hidrogenium, huruf pertama adalah bahasa Latin " abu", dibaca sebagai "x") dan oksigen ( oksigenium). Dan akhiran "menyala" - dari bahasa Yunani "pemeran" - sebuah batu.

Namun tidak ditemukan kelainan pada tuholitis.

Hasil negatif juga diperoleh saat bekerja dengan salah satu mineral uranium paling terkenal, uraninit 1 . Telah dikemukakan bahwa unsur-unsur tanah jarang yang ada dalam uraninit Zairian terbentuk dalam reaksi berantai fisi. Tetapi analisis isotop menunjukkan bahwa pengotor ini adalah yang paling umum, bukan radiogenik.

Para peneliti dari Universitas Arkansas mencoba menemukan isotop radioaktif strontium di mata air panas Taman Nasional Yellowstone. Mereka berpendapat sebagai berikut: air dari sumber-sumber ini dipanaskan oleh sumber energi tertentu; jika reaktor nuklir alami beroperasi di suatu tempat di perut, produk reaksi berantai fisi radioaktif, khususnya strontium-90, pasti akan meresap ke dalam air. Namun, tidak ada tanda-tanda peningkatan radioaktivitas di perairan Yellowstone ...

Di mana mencari reaktor alami? Upaya pertama dilakukan hampir membabi buta, berdasarkan pertimbangan seperti "ini mungkin karena ...". Teori serius tentang reaktor nuklir alami masih jauh.

AWAL TEORI

Pada tahun 1956, sebuah artikel kecil, hanya satu halaman, diterbitkan di jurnal Nature. Ini secara singkat menguraikan teori reaktor nuklir alami. Penulisnya adalah P. Kuroda yang sama. Arti nada tersebut direduksi menjadi perhitungan faktor perkalian neutron K . Nilai koefisien ini menentukan apakah akan terjadi reaksi fisi berantai atau tidak. Baik di reaktor maupun di lapangan, tentunya.

Ketika deposit uranium terbentuk, mungkin ada tiga "aktor" utama dalam reaksi berantai di masa depan. Ini adalah bahan bakar - uranium-235, moderator neutron - air, oksida silikon dan logam, grafit (bertabrakan dengan molekul zat ini, neutron membuang energi kinetiknya dan berubah dari yang cepat menjadi lambat) dan, akhirnya, penyerap neutron, di antaranya adalah elemen fragmentasi (percakapan khusus tentang mereka) dan, anehnya, uranium itu sendiri. Isotop dominan - uranium-238 dapat dibagi dengan neutron cepat, tetapi neutron energi sedang (lebih energik daripada lambat, dan lebih lambat dari cepat) menangkap intinya dan tidak meluruh, tidak membelah.

Dengan setiap pembelahan inti uranium-235, yang disebabkan oleh tumbukan dengan neutron lambat, dua atau tiga neutron baru lahir. Tampaknya jumlah neutron dalam deposit akan bertambah seperti longsoran salju. Tapi semuanya tidak begitu sederhana. Neutron "baru lahir" cepat. Untuk menyebabkan fisi baru uranium-235, mereka harus menjadi lambat. Di sinilah dua bahaya menunggu mereka. Memperlambat, mereka harus, seolah-olah, melewatkan interval energi di mana uranium-238 bereaksi sangat mudah dengan neutron. Tidak semua orang berhasil - beberapa neutron keluar dari permainan. Neutron lambat yang masih hidup menjadi korban inti atom unsur tanah jarang, selalu ada dalam deposit uranium (dan juga reaktor).

Tidak hanya mereka - elemen yang tersebar - ada di mana-mana. Mereka juga terbentuk selama fisi inti uranium - paksa dan spontan. Dan beberapa elemen fisi, seperti gadolinium dan samarium, termasuk di antara penyerap neutron termal yang paling kuat. Akibatnya, sebagai aturan, tidak banyak neutron yang tersisa untuk reaksi berantai dalam uranium ...

Faktor perkalian K adalah rasio sisa neutron dengan jumlah awalnya. Jika K =1, reaksi berantai terus berlangsung di deposit uranium, jika K > 1, deposit tersebut akan hancur sendiri, menghilang, atau bahkan meledak. Kapan K Apa yang dibutuhkan untuk ini? Pertama, deposit harus kuno. Sekarang dalam campuran alami isotop uranium, konsentrasi uranium-235 hanya 0,7%. Itu tidak lebih dari 500 juta dan satu miliar tahun yang lalu. Oleh karena itu, tidak ada deposit yang lebih muda dari 1 miliar tahun yang dapat memulai reaksi berantai, terlepas dari konsentrasi total uranium atau air moderator. Waktu paruh uranium-235 adalah sekitar 700 juta tahun. Semakin jauh ke kedalaman abad, semakin besar konsentrasi isotop uranium-235. Dua miliar tahun yang lalu adalah 3,7%, 3 miliar tahun - 8,4%, 4 miliar tahun - sebanyak 19,2%! Saat itulah, miliaran tahun yang lalu, deposit uranium tertua cukup kaya, siap untuk "berkobar".

Kekunoan deposit adalah kondisi yang diperlukan tetapi tidak cukup untuk pengoperasian reaktor alami. Kondisi lain yang juga perlu adalah keberadaan air di sini dalam jumlah besar. Air, terutama air berat, adalah moderator neutron terbaik. Bukan kebetulan bahwa massa kritis uranium (93,5% 235 U) dalam larutan berair kurang dari satu kilogram, dan dalam keadaan padat, dalam bentuk bola dengan reflektor neutron khusus, adalah dari 18 hingga 23 kg Setidaknya 15-20% air harus berada dalam komposisi bijih uranium kuno, sehingga reaksi berantai fisi uranium terjadi di dalamnya.

Tetapi bahkan ini tidak cukup. Perlu bahwa uranium dalam bijih tidak kurang dari 10-20%. Dalam keadaan lain, reaksi berantai alami tidak dapat dimulai. Kami segera mencatat bahwa bijih sekarang dianggap kaya, di mana dari 0,5 hingga 1,0% uranium; lebih dari 1% - sangat kaya ...

Tapi itu tidak semua. Hal ini diperlukan agar depositnya tidak terlalu kecil. Misalnya, dalam sepotong bijih seukuran kepalan tangan - yang paling kuno, paling terkonsentrasi (baik dalam uranium maupun dalam air) - reaksi berantai tidak dapat dimulai. Terlalu banyak neutron akan terbang keluar dari bagian seperti itu, tidak punya waktu untuk masuk ke dalam reaksi berantai. Dihitung bahwa ukuran deposit yang bisa menjadi reaktor alami setidaknya harus beberapa meter kubik.

Jadi, agar reaktor nuklir "bukan buatan" dapat bekerja dengan sendirinya di dalam deposit, keempat kondisi wajib harus dipenuhi secara bersamaan. Ini ditetapkan oleh teori yang dirumuskan oleh Profesor Kuroda. Sekarang pencarian reaktor alami dalam deposit uranium dapat memperoleh tujuan tertentu.

BUKAN DI MANA YANG ANDA CARI

Pencarian dilakukan di AS dan di Uni Soviet. Orang Amerika melakukan analisis isotop uranium yang paling akurat, berharap untuk mendeteksi setidaknya sedikit "pembakaran" uranium-235. Pada tahun 1963, Komisi Energi Atom AS telah memiliki informasi tentang komposisi isotop dari beberapa ratus deposit uranium. Dalam dan permukaan, deposit uranium kuno dan muda, kaya dan miskin dipelajari. Pada tahun tujuh puluhan, data ini diterbitkan. Tidak ada jejak reaksi berantai yang ditemukan...

Di Uni Soviet, metode yang berbeda digunakan untuk mencari reaktor nuklir alami. Dari setiap seratus fisi inti uranium-235, enam mengarah pada pembentukan isotop xenon. Ini berarti bahwa selama reaksi berantai, xenon harus terakumulasi dalam deposit uranium. Kelebihan konsentrasi xenon (lebih dari 10 -15 g/g) dan perubahan komposisi isotopnya dalam bijih uranium akan menunjukkan adanya reaktor alami. Sensitivitas spektrometer massa Soviet memungkinkan untuk mendeteksi penyimpangan sekecil apa pun. Banyak deposit uranium "mencurigakan" diselidiki - tetapi tidak ada yang menunjukkan tanda-tanda reaktor nuklir alami.

Ternyata kemungkinan teoretis dari reaksi berantai alami tidak pernah berubah menjadi kenyataan. Kesimpulan ini dicapai pada tahun 1970. Dan hanya dua tahun kemudian, para ahli Prancis secara tidak sengaja menemukan reaktor nuklir alami. Begitulah.

Pada Juni 1972, larutan standar uranium alam disiapkan di salah satu laboratorium Komisi Energi Atom Prancis. Mereka mengukur komposisi isotopnya: uranium-235 ternyata 0,7171%, bukan 0,7202%. Perbedaan kecil! Tapi di laboratorium mereka terbiasa bekerja secara akurat. Kami memeriksa hasilnya - itu berulang. Kami menyelidiki persiapan uranium lainnya - kekurangan uranium-235 bahkan lebih besar! Selama enam minggu berikutnya, 350 sampel tambahan segera dianalisis dan ditemukan bahwa bijih uranium yang habis dalam ran-235 sedang dikirim ke Prancis dari deposit uranium Oklo di Gabon.

Investigasi diadakan - ternyata dalam satu setengah tahun, 700 ton depleted uranium diterima dari tambang, dan total kekurangan uranium-235 dalam bahan baku yang dipasok ke pembangkit nuklir Prancis berjumlah 200 kg! Mereka jelas digunakan sebagai bahan bakar nuklir oleh alam itu sendiri ...

Peneliti Prancis (R. Bodiu, M. Nelli, dan lainnya) segera menerbitkan pesan bahwa mereka telah menemukan reaktor nuklir alami. Kemudian, di banyak jurnal, hasil studi komprehensif tentang deposit Oklo yang tidak biasa disajikan.

Dua konferensi ilmiah internasional dikhususkan untuk fenomena Oklo. Semua orang setuju pada pendapat yang sama: ini memang reaktor nuklir alami yang bekerja di pusat Afrika sendiri, ketika tidak ada nenek moyang manusia di Bumi.

BAGAIMANA HAL ITU TERJADI?

2 miliar 600 juta tahun yang lalu, di wilayah Gabon saat ini dan negara-negara tetangganya di Afrika, sebuah lempengan granit besar terbentuk sepanjang puluhan kilometer. (Tanggal ini, serta yang lain yang akan dibahas, ditentukan menggunakan jam radioaktif - dengan akumulasi argon dari kalium, strontium - dari rubidium, timbal - dari uranium.)

Selama 500 juta tahun berikutnya, blok ini runtuh, berubah menjadi pasir dan tanah liat. Mereka hanyut oleh sungai dan, dalam bentuk sedimen yang jenuh dengan bahan organik, mengendap berlapis-lapis di delta sungai besar kuno. Selama puluhan juta tahun, ketebalan sedimen telah meningkat sedemikian rupa sehingga lapisan bawah berada pada kedalaman beberapa kilometer. Air bawah tanah merembes melalui mereka, di mana garam dilarutkan, termasuk beberapa garam uranil (ion UO 2 2+). Pada lapisan yang jenuh dengan bahan organik, ada kondisi untuk reduksi uranium heksavalen menjadi tetravalen, yang diendapkan. Secara bertahap, ribuan ton uranium mengendap dalam bentuk "lensa" bijih berukuran puluhan meter. Kandungan uranium dalam bijih mencapai 30, 40, 50% dan terus bertambah.

Konsentrasi isotop uranium-235 kemudian 4,1%. Dan pada titik tertentu, keempat kondisi yang diperlukan untuk memulai reaksi berantai, yang dijelaskan di atas, terpenuhi. Dan - reaktor alami telah diterima. Fluks neutron meningkat ratusan juta kali. Hal ini menyebabkan tidak hanya pembakaran uranium-235, deposit Oklo ternyata merupakan kumpulan dari banyak anomali isotop.

Bersama dengan uranium-235, semua isotop yang mudah berinteraksi dengan neutron "terbakar habis". Itu berakhir di zona reaksi samarium - dan kehilangan isotopnya 149 Sm. Jika dalam campuran alami isotop samarium 14%, maka di lokasi reaktor alami hanya 0,2%. Nasib yang sama menimpa 151 Eu, 157 Gd dan beberapa isotop unsur tanah jarang lainnya.

Tetapi hukum kekekalan energi dan materi juga berlaku dalam reaktor nuklir alami. Tidak ada yang berubah menjadi tidak ada. Atom "mati" melahirkan yang baru. Fisi uranium-235 - kita tahu ini dari fisika - tidak lebih dari pembentukan fragmen berbagai inti atom dengan nomor massa 70 hingga 170. Sepertiga dari tabel unsur - dari seng hingga lutetium diperoleh sebagai hasil fisi inti uranium. Zona reaksi berantai dihuni oleh unsur-unsur kimia dengan komposisi isotop yang sangat terdistorsi. Rutenium dari Oklo, misalnya, memiliki inti tiga kali lebih banyak dengan nomor massa 99 daripada rutenium alami.Dalam zirkonium, kandungan isotop 96 Zr meningkat lima kali lipat. 149Sm yang "terbakar" berubah menjadi 150 Sm, dan di salah satu sampel yang terakhir ternyata 1300 kali lebih banyak dari yang seharusnya. Dengan cara yang sama, konsentrasi isotop 152 Gd dan 154 Gd meningkat dengan faktor 100.

Semua anomali isotop ini menarik, tetapi mereka telah mengungkapkan banyak hal tentang reaktor alami juga. Misalnya, berapa lama dia bekerja. Beberapa isotop yang terbentuk selama pengoperasian reaktor alami, tentu saja, bersifat radioaktif. Mereka tidak bertahan sampai hari ini, mereka hancur berantakan. Tetapi selama isotop radioaktif berada di zona reaksi, beberapa di antaranya bereaksi dengan neutron. Berdasarkan jumlah produk dari reaksi tersebut dan produk peluruhan isotop radioaktif, mengetahui dosis neutron, kami menghitung durasi pengoperasian reaktor alami. Ternyata dia bekerja selama sekitar 500 ribu tahun.

Dan dosis neutron juga diketahui dari isotop, dari burnout atau akumulasinya; probabilitas interaksi unsur-unsur fragmentasi dengan neutron diketahui dengan cukup akurat. Dosis neutron dalam reaktor alami sangat mengesankan - sekitar 10 21 neutron per sentimeter persegi, yaitu, ribuan kali lebih banyak daripada yang digunakan di laboratorium untuk analisis kimia aktivasi neutron. Setiap sentimeter kubik bijih dibombardir dengan seratus juta neutron setiap detik!

Menurut pembakaran isotop, energi yang dilepaskan dalam reaktor alami juga dihitung - 10 11 kWh. Energi ini cukup untuk suhu deposit Oklo mencapai 400-600°C. Sebelum ledakan nuklir, jelas, itu jauh, reaktor tidak menjajakan. Ini mungkin karena reaktor alami Oklo mengatur dirinya sendiri. Ketika faktor perkalian neutron mendekati satu, suhu meningkat dan air, moderator neutron, meninggalkan zona reaksi. Reaktor berhenti, mendingin, dan air memenuhi bijih lagi - reaksi berantai dilanjutkan lagi.

Semua ini berlanjut selama air dengan bebas memasuki bijih. Tapi suatu hari rezim air berubah, dan reaktor berhenti selamanya. Selama dua miliar tahun, kekuatan interior bumi telah bergeser, dihancurkan, dibesarkan pada sudut 45 ° lapisan bijih dan membawanya ke permukaan. Reaktor alami, seperti mammoth yang membeku di lapisan permafrost, dalam bentuk aslinya muncul di hadapan para peneliti modern.

Namun, tidak terlalu asli. Beberapa isotop yang terbentuk selama pengoperasian reaktor menghilang dari zona reaksi. Misalnya, barium, strontium, dan rubidium, yang ditemukan di endapan Oklo, ternyata hampir normal dalam komposisi isotop. Tetapi reaksi berantai seharusnya menyebabkan anomali besar dalam komposisi elemen-elemen ini. Ada anomali, tetapi juga barium, dan strontium, dan bahkan lebih rubidium - aktif secara kimia dan oleh karena itu elemen bergerak secara geokimia. Isotop "anomali" tersapu keluar dari zona reaksi, dan isotop normal menggantikannya dari batuan sekitarnya.

Telurium, rutenium, dan zirkonium juga bermigrasi, meskipun tidak begitu signifikan. Dua miliar tahun adalah waktu yang lama bahkan untuk alam yang tidak bernyawa. Tetapi unsur-unsur tanah jarang - produk fisi uranium-235 dan terutama uranium itu sendiri - ternyata terawetkan dengan kuat di zona reaksi.

Namun yang masih belum bisa dijelaskan adalah alasan keunikan lapangan Oklo. Di masa lalu yang jauh, reaktor nuklir alami di batuan purba seharusnya cukup sering muncul. Tapi mereka tidak ditemukan. Mungkin mereka memang muncul, tetapi untuk beberapa alasan mereka menghancurkan diri sendiri, meledak, dan ladang Oklo adalah satu-satunya yang secara ajaib selamat? Belum ada jawaban untuk pertanyaan ini. Mungkin ada reaktor alami di tempat lain, dan harus dicari dengan benar...

1 Dalam buku referensi lama, komposisi uraninit dinyatakan dengan rumus UO 2 , tetapi ini adalah rumus ideal. Faktanya, dalam uraninit, untuk setiap atom uranium, ada 2,17 hingga 2,92 atom oksigen.

Salah satu hipotesis tentang asal usul alien manusia mengatakan bahwa pada zaman kuno tata surya dikunjungi oleh ekspedisi ras dari wilayah pusat galaksi, di mana bintang-bintang dan planet-planet jauh lebih tua, dan oleh karena itu kehidupan berasal dari sana jauh lebih awal. .

Pertama, penjelajah ruang angkasa menetap di Phaethon, yang pernah terletak di antara Mars dan Jupiter, tetapi melepaskan perang nuklir di sana, dan planet itu mati. Sisa-sisa peradaban ini menetap di Mars, tetapi bahkan di sana energi atom membunuh sebagian besar penduduk. Kemudian kolonis yang tersisa tiba di Bumi, menjadi nenek moyang kita yang jauh.

Teori ini dapat dikonfirmasi oleh penemuan luar biasa yang dibuat 45 tahun yang lalu di Afrika. Pada tahun 1972, sebuah perusahaan Prancis menambang bijih uranium dari tambang Oklo di Republik Gabon. Kemudian, selama analisis standar sampel bijih, para spesialis menemukan kekurangan uranium-235 yang relatif besar - lebih dari 200 kilogram isotop ini hilang. Prancis segera membunyikan alarm, karena zat radioaktif yang hilang akan cukup untuk membuat lebih dari satu bom atom.

Namun, penyelidikan lebih lanjut menunjukkan bahwa konsentrasi uranium-235 di tambang Gabon sama rendahnya dengan bahan bakar bekas dari reaktor pembangkit listrik tenaga nuklir. Apakah ini semacam reaktor nuklir? Analisis badan bijih dalam deposit uranium yang tidak biasa menunjukkan bahwa fisi nuklir terjadi di dalamnya sejak 1,8 miliar tahun yang lalu. Tapi bagaimana ini mungkin tanpa campur tangan manusia?

Reaktor nuklir alami?

Tiga tahun kemudian, sebuah konferensi ilmiah yang didedikasikan untuk fenomena Oklo diadakan di ibu kota Gabon, Libreville. Ilmuwan paling berani kemudian menganggap bahwa reaktor nuklir misterius itu adalah hasil kegiatan ras purba, yang tunduk pada energi nuklir. Namun, sebagian besar dari mereka yang hadir setuju bahwa tambang itu adalah satu-satunya "reaktor nuklir alami" di planet ini. Seperti, itu dimulai jutaan tahun dengan sendirinya karena kondisi alam.

Orang-orang dari ilmu resmi menyarankan bahwa lapisan batu pasir yang kaya bijih radioaktif diendapkan di dasar basal padat di delta sungai. Karena aktivitas tektonik di wilayah ini, ruang bawah tanah basal dengan batu pasir yang mengandung uranium tenggelam beberapa kilometer ke dalam tanah. Batupasir tersebut diduga retak, dan air tanah menembus retakan tersebut. Bahan bakar nuklir terletak di tambang dalam endapan padat di dalam moderator, yang berfungsi sebagai air. Dalam "lensa" bijih tanah liat, konsentrasi uranium meningkat dari 0,5 persen menjadi 40 persen. Ketebalan dan massa lapisan pada saat tertentu mencapai titik kritis, terjadi reaksi berantai, dan "reaktor alami" mulai bekerja.

Air, sebagai pengatur alami, memasuki inti dan memulai reaksi berantai dari fisi inti uranium. Emisi energi menyebabkan penguapan air, dan reaksi berhenti. Namun, beberapa jam kemudian, ketika inti reaktor yang dibuat oleh alam mendingin, siklus itu berulang. Selanjutnya, mungkin, bencana alam baru terjadi, yang mengangkat "instalasi" ini ke tingkat aslinya, atau uranium-235 terbakar begitu saja. Dan pengoperasian reaktor dihentikan.

Para ilmuwan telah menghitung bahwa meskipun energi dihasilkan di bawah tanah, kekuatannya kecil - tidak lebih dari 100 kilowatt, yang akan cukup untuk mengoperasikan beberapa lusin pemanggang roti. Namun, fakta bahwa pembangkitan energi atom terjadi secara spontan di alam sangat mengesankan.

Atau apakah itu gudang nuklir?

Namun, banyak ahli tidak percaya pada kebetulan yang fantastis seperti itu. Para penemu energi atom sudah lama membuktikan bahwa reaksi nuklir hanya dapat diperoleh secara artifisial. Lingkungan alam terlalu tidak stabil dan kacau untuk mendukung proses seperti itu selama jutaan dan jutaan tahun.

Karena itu, banyak ahli yakin bahwa ini bukan reaktor nuklir di Oklo, tetapi gudang nuklir. Tempat ini benar-benar lebih mirip tempat pembuangan bahan bakar uranium bekas, dan tempat pembuangan itu dilengkapi dengan sempurna. Dibenamkan dalam "sarkofagus" basal, uranium disimpan di bawah tanah selama ratusan juta tahun, dan hanya campur tangan manusia yang menyebabkannya muncul di permukaan.

Tapi karena ada kuburan, berarti ada juga reaktor yang menghasilkan energi nuklir! Artinya, seseorang yang menghuni planet kita 1,8 miliar tahun yang lalu sudah memiliki teknologi energi nuklir. Kemana perginya semua ini?

Menurut sejarawan alternatif, peradaban teknokratis kita sama sekali bukan yang pertama di Bumi. Ada banyak alasan untuk percaya bahwa di masa lalu ada peradaban yang sangat maju yang menggunakan reaksi nuklir untuk menghasilkan energi. Namun, seperti umat manusia saat ini, nenek moyang kita yang jauh mengubah teknologi ini menjadi senjata, dan kemudian membunuh diri mereka sendiri dengannya. Ada kemungkinan bahwa masa depan kita juga telah ditentukan sebelumnya, dan setelah beberapa miliar tahun, keturunan peradaban saat ini akan menemukan tempat pembuangan limbah nuklir yang ditinggalkan oleh kita dan bertanya-tanya: dari mana asalnya? ..