Um enigma que leva a pensamentos interessantes!

Um repositório nuclear é um local onde o combustível nuclear usado é armazenado; existem muitos desses locais espalhados por toda a Terra. Todos eles foram construídos em décadas recentes para esconder com segurança perigoso subprodutos atividades das usinas nucleares.

Mas a humanidade não tem nada a ver com um dos cemitérios: não se sabe quem o construiu e mesmo quando - os cientistas determinam cuidadosamente sua idade em 1,8 bilhão de anos.

Fenômeno Oklo

Em 1972, no depósito de urânio desenvolvido em Oklo (África, Gabão), um curioso assistente de laboratório notou que a porcentagem de U-235 no minério estava abaixo do padrão em 0,003%. Apesar da aparente insignificância do desvio, para os cientistas era uma emergência. Em todos os minérios de urânio terrestres e mesmo em amostras entregues da Lua, o teor de urânio no minério é sempre 0,7202%, por que razão o minério contendo 0,7171% ou até menos foi levantado das minas de Oklo?

Acima de tudo, os cientistas estão assustados com o incompreensível, pois, em 1975, na capital do Gabão, Libreville, um Conferência Científica, onde cientistas atômicos procuravam uma explicação para o fenômeno.

Após um longo debate, eles decidiram considerar o campo de Oklo o único reator nuclear natural da Terra. O reator natural, que surgiu há 1,8 bilhão de anos e queimou por 500 mil anos, queimou, o minério é um produto de decomposição. Todos deram um suspiro de alívio - havia menos um mistério na Terra.

Ponto de vista alternativo

Mas nem todos os participantes da conferência tomaram essa decisão. Vários cientistas chamaram isso de exagero, não à altura do escrutínio. Contaram com a opinião do grande Enrico Fermi, o criador do primeiro reator nuclear do mundo, que sempre sustentou que reação em cadeia só pode ser artificial - muitos fatores devem coincidir por acaso. Qualquer matemático dirá que a probabilidade disso é tão pequena que pode ser exclusivamente igual a zero.

Mas se isso aconteceu de repente e as estrelas, como dizem, convergiram, então uma reação nuclear autocontrolada por 500 mil anos ... Em uma usina nuclear, várias pessoas monitoram a operação do reator 24 horas por dia, mudando constantemente sua modos de operação, evitando que o reator pare ou exploda. O menor erro - e obter Chernobyl ou Fukushima. E em Oklo, por meio milhão de anos, tudo funcionou por si só?

Versão mais estável

Aqueles que discordam da versão do reator nuclear natural na mina do Gabão apresentam sua teoria, segundo a qual o reator Oklo é uma criação da mente. No entanto, a mina no Gabão é menos semelhante à Reator nuclear, construído por uma civilização de alta tecnologia. No entanto, as alternativas não insistem nisso. Na sua opinião, a mina no Gabão era o local de eliminação do combustível nuclear irradiado.

Para este fim, o local foi escolhido e preparado perfeitamente: por meio milhão de anos do "sarcófago" de basalto, nem um único grama substância radioativa não entrou no ambiente.

A teoria de que a mina Oklo é um repositório nuclear com ponto técnico visão é muito mais adequada do que a versão do "reator natural". Mas fechando algumas perguntas, ela faz novas. Afinal, se havia um depósito com combustível nuclear usado, também havia um reator de onde esses resíduos eram trazidos. Onde ele vai? E para onde a civilização que construiu o cemitério desapareceu?

A pesquisa sobre a origem da vida na Terra empolga cientistas muito tempo. Existe uma quantidade enorme várias teorias, que supostamente deveria dar uma resposta a esta pergunta difícil. Por exemplo, em oposição ao oficial Teoria científica quem considera a idéia de Darwin sobre o desenvolvimento das espécies a mais razoável e correta, é a doutrina religiosa da criação do homem do nada, o Ser mais elevado, que geralmente é chamado de Deus. Também em recentemente mais e mais cientistas estão chegando à conclusão de que a vida em nosso planeta se originou graças a civilizações alienígenas que visitaram nosso sistema solar. E esta última suposição não surgiu do nada. Todos os anos ao longo o Globo encontrar vários artefatos confirmando a presença de criaturas mais avançadas em nosso planeta.

Mina misteriosa na África

Oklo Região Gabonesa Republica de pessoas, é uma das maiores jazidas de minério de urânio do nosso planeta. Deve-se notar que na mitologia das tribos que habitam o território adjacente à mina, há um grande número de diferentes lendas associadas a esta formação rochosa. A maioria deles pode ser reduzida à ideia de que outrora os deuses procuravam algum tesouro nas rochas que os tornasse invencíveis. Deve-se notar que tais mitos são encontrados em muitos povos do mundo. Portanto, não é de estranhar que antes dos acontecimentos de 1972, esses histórias estranhas estudiosos não prestaram a devida atenção.

Em 1972, ocorre um evento que nos obriga a reconsiderar nossa atitude em relação a este lugar e levar a sério as lendas dos nativos. Cerca de 45 anos atrás espólio Minério de urânio o local foi supervisionado pelo governo francês. Supunha-se que os depósitos de minérios de urânio totalizavam vários milhões de toneladas. No entanto, qual foi a surpresa dos cientistas quando se soube que a mina estava meio vazia.

Era lógico supor que pessoas desconhecidas pudessem minerar um isótopo perigoso, sem a permissão do governo do país, além de curadores de Paris. No entanto, vestígios de posse trabalhos semelhantes não encontrado na área da mina. Este evento causou uma grande ressonância no público, porque o isótopo que faltava poderia ser usado para fazer grande quantidade armas nucleares. Apressadamente, uma comissão especial foi criada para investigar este misterioso incidente.

Isto foi seguido por estudos mais detalhados do depósito. Durante a investigação, descobriu-se que, de fato, a concentração de um isótopo perigoso nesta mina é tão baixa quanto no combustível de um reator nuclear, que já estava em uso.

Após um número significativo de experimentos e estudos, soube-se que as reações nucleares ocorreram neste local há mais de cem mil anos.

Na ciência moderna, não há precedentes em que o urânio pudesse ser nivelado sem iniciar artificialmente o processo de fragmentação molecular, ou seja, sem ajuda externa.

A opção mais lógica pode parecer que há milhares de anos, seres inteligentes foram capazes de iniciar o processo de esmagamento de núcleos de urânio. Isso é confirmado pelo fato de que os pesquisadores encontraram urânio gasto e seus produtos de decaimento de longo prazo neste depósito.

É possível um reator nuclear natural?

Imediatamente após essa descoberta única, surgiram disputas em vários círculos científicos sobre esse fenômeno. Depois de apenas 3 anos na cidade de Libreville, capital do estado gabonês, simpósio científico, que reuniu cientistas de todo o mundo para acabar com essa difícil disputa.

Vale lembrar que as opiniões grande multidão, até alguns pesquisadores admitiram que finalmente a humanidade conseguiu encontrar evidências da existência de inteligência extraterrestre, que este fenómeno natural nada mais do que um reator nuclear gigante, que foi criado e usado para suas próprias necessidades por alienígenas. É claro que essas teorias ousadas não encontraram apoio nos círculos científicos mais conservadores.

A maioria dos pesquisadores presentes nesta reunião científica chegou à conclusão de que o fenômeno Oklo é o único reator nuclear natural do mundo que começou naturalmente por volta de 200.000 - 100.000 aC.

Cientistas chegaram a essa conclusão através de pesquisas físico americano- Engenheiro nuclear Notanel Barclow. Através de vários Pesquisa científica, ele foi capaz de criar um modelo de como o reações químicas Neste lugar. No coração desta mina está uma espessa laje de basalto, que começou a coletar areia radioativa em sua superfície. Como resultado de terremotos nesta região sismicamente instável, uma laje de basalto com areia radioativa acumulada caiu várias centenas de metros no subsolo. Caindo no subsolo, a laje de basalto não permaneceu um monólito, em alguns lugares rachou, A água subterrânea vazou através de múltiplas rachaduras e criou as condições para a ocorrência de reações. Considerando que o solo neste local é exclusivamente argiloso, verifica-se que as substâncias necessárias para a reação acabaram sendo semelhantes a um casulo natural, que se tornou o próprio reator natural.

Com o tempo, à medida que os processos Atividade sísmica placas de terra diminuiu ligeiramente nesta região, iniciou-se o processo de acumulação de urânio nas lagoas subterrâneas formadas. De acordo com cientistas modernos, em alguns casos, a porcentagem de urânio em tal lente pode chegar a 40 - 65 por cento do total substâncias. O processo de injeção de massa crítica foi aumentando gradativamente e somente a água, como catalisador natural, não permitiu uma explosão, mas desencadeou o processo de fissão atômica. Assim, o reitor natural começou a trabalhar. Posteriormente, algum desastre natural fez com que o isótopo de urânio simplesmente queimasse, o que acabou com tudo. processo natural fissão do urânio. Todo o restante da substância foi nivelado como resultado de uma interrupção brusca da fissão; talvez uma explosão nuclear local tenha ocorrido neste local.

De acordo com os cálculos mais recentes dos pesquisadores, a potência do reator subterrâneo era de aproximadamente 100 kW, e a potência da explosão que interrompeu todo o processo bem estabelecido era de 10 a 20 kT.

Repositório nuclear?

No entanto, existem outras teorias sobre este depósito de urânio. Muitos pesquisadores não estão inclinados a aceitar a suposição de um reator nuclear natural. Na opinião deles, a ciência se depara com um exemplo de um antigo cemitério nuclear.

Os cientistas chegaram a esta conclusão depois que foi provado que uma reação nuclear não pode ocorrer em vista de qualquer anomalias naturais ou fenômenos. A fissão do urânio ocorre exclusivamente em ambiente construído e artificialmente. Com base nesse fato, a maioria dos especialistas está convencida de que Oklo é o primeiro repositório de resíduos perigosos da história da humanidade.

A localização da mina é mais como uma tentativa de enterrar um isótopo gasto, e deve-se notar que o local para isso é quase idealmente escolhido. Digamos que o sarcófago com urânio gasto foi emparedado em uma laje de basalto. Tecnologias semelhantes estão sendo usadas Ciência moderna para o armazenamento de resíduos perigosos, apenas devido desastres naturais e a situação sísmica instável na região, o sarcófago estourou e os resíduos vazaram para a superfície. A exploração geológica tomou o fundo radioativo aumentado neste local para depósitos de minérios de urânio.

A teoria parece plausível e tem o direito de existir, porém, com base nela, surge outra questão lógica. Que civilização foi capaz de criar um reator nuclear há mais de 100.000 anos e depois tentar se livrar dos materiais gastos armazenando-os nas profundezas da terra?

Talvez os cientistas precisem prestar mais atenção aos mitos e lendas dos povos que originalmente habitam determinada área. É na decifração oral tradição popular e está a resposta para a pergunta sobre o misterioso orvalho capaz de usar e regenerar a energia nuclear. Como mencionado acima, os nativos têm certeza de que os deuses já habitaram este lugar, e seu poder não tinha limites.

Alguns historiadores, que estão tentando considerar a história da humanidade, rejeitando vários dogmas conservadores, dizem que nossa civilização não é a primeira a dominar a tecnologia e alcançar um desenvolvimento incrível.

Cada vez mais, a humanidade se depara com diversos artefatos misteriosos, que não se enquadram na canônica conceito histórico e nos fazem pensar que a história se move em espiral. Afinal, mesmo antes de nossa civilização havia povos poderosos que conseguiram força sem precedentes mas depois se destruíram. É preciso tentar para que a civilização atual não sofra destino semelhante.

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Muito do que a natureza nos ofereceu é em si mesmo mais perfeito e mais fácil do que isso o que uma pessoa planeja fazer, então os pesquisadores estão estudando, antes de tudo, o que a natureza nos oferece.

Mas no que será discutido neste artigo, tudo aconteceu exatamente ao contrário.

2 de dezembro de 1942 uma equipe de cientistas Universidade de Chicago sob a direção de Prêmio Nobel Enrico Fermi criou o primeiro reator nuclear feito pelo homem. Essa conquista foi mantida em segredo durante a Segunda Guerra Mundial, como parte do chamado "Projeto Manhattan" para construir a bomba atômica.

Quinze anos após a criação do reator de fissão pelo homem, os cientistas começaram a pensar na possibilidade da existência de um reator nuclear criado pela própria natureza. A primeira publicação oficial sobre o assunto foi do professor japonês Paul Kuroda (1956), que estabeleceu requisitos detalhados para quaisquer reatores naturais plausíveis, se houver, na natureza.

O cientista descreveu esse fenômeno em detalhes, e sua descrição ainda é considerada a melhor (clássica) da física nuclear:

1. Faixa etária aproximada para formação de reator natural
2. A concentração necessária de urânio nele
3. A proporção necessária de isótopos de urânio é 235 U / 238 U

Apesar da cuidadosa pesquisa, Paul Kuroda não conseguiu encontrar um exemplo de reator natural para seu modelo entre os depósitos de minério de urânio do planeta.

Um pequeno, mas crítico detalhe que o cientista negligenciou é a possibilidade de a água participar como moderador da reação em cadeia. Ele também não percebeu que certos minérios podem ser tão porosos que retêm quantidade necessáriaágua para desacelerar os nêutrons e apoiar a reação.

Os cientistas argumentaram que apenas o homem é capaz de criar um reator nuclear, mas a natureza acabou sendo mais sofisticada.

Um reator nuclear natural foi descoberto em 2 de junho de 1972 pelo analista francês Boujigues no sudeste do Gabão, na África Ocidental, bem no corpo de um depósito de urânio.

E foi assim que a descoberta aconteceu.

Durante estudos espectrométricos de rotina da razão isotópica 235U/238U no minério de Oklo no laboratório da usina francesa de enriquecimento de urânio Pierrelatt, um químico encontrou um pequeno desvio (0,00717, comparado à norma de 0,00720).

A natureza é caracterizada pela estabilidade da composição isotópica de vários elementos. É o mesmo em todo o planeta. Na natureza, é claro, ocorrem processos de decaimento de isótopos, mas elementos pesados isso não é típico, porque a diferença em suas massas é insuficiente para que esses isótopos fissionem durante qualquer geolocalização. processos químicos. Mas no depósito de Oklo, a composição isotópica do urânio não era característica. Essa pequena diferença foi suficiente para manter os cientistas interessados.

Imediatamente apareceu várias hipóteses sobre os motivos fenômeno estranho. Alguns alegaram que o depósito estava contaminado com combustível alienígena usado. nave espacial, outros o consideravam um local de sepultamento de lixo nuclear que herdamos da antiga civilizações altamente desenvolvidas. No entanto, estudos detalhados mostraram que uma proporção tão incomum de isótopos de urânio foi formada naturalmente.

Aqui está a história simulada desta "maravilha da natureza".

O reator foi colocado em operação há cerca de dois bilhões de anos durante o Proterozóico. O Proterozóico é generoso com descobertas. Foi no Proterozóico que se desenvolveram os princípios básicos para a existência da matéria viva e o desenvolvimento da vida na Terra. O primeiro organismos multicelulares e começou a desenvolver as águas costeiras, a quantidade de oxigênio livre na atmosfera da Terra atingiu 1%, e havia pré-requisitos para o rápido florescimento da vida, houve uma transição de divisão simplesà reprodução sexuada.

E agora, em um momento tão importante para a Terra, surge nosso "fenômeno natural nuclear".

Ainda assim, é surpreendente que nenhum outro reator semelhante tenha sido encontrado no mundo. É verdade que, de acordo com alguns relatos, foram encontrados vestígios de um reator semelhante na Austrália. Isso só pode ser explicado pelo fato de que, no distante período cambrianoÁfrica e Austrália eram um. Outra zona de reator fossilizado também foi descoberta no Gabão, mas em um depósito de urânio diferente em Bangombe, 35 quilômetros a sudeste de Oklo.

Na Terra, são conhecidos depósitos de urânio da mesma idade, nos quais, no entanto, nada semelhante aconteceu. Aqui estão apenas os mais famosos deles: Devil's Hole e Rainier Mays em Nevada, Pena Blanca no México, Box Canyon em Idaho, Kaimakli na Turquia, Chauvet Cave na França, Cigar Lake no Canadá e Owens Lake na Califórnia.

Aparentemente, no Proterozóico na África, surgiram várias condições únicas que eram necessárias para iniciar um reator natural.

Qual é o mecanismo de um processo tão incrível?

Provavelmente no início em uma certa depressão, talvez em um delta rio antigo, formou-se uma camada de arenito rica em minério de urânio, que repousava sobre um forte leito de basalto. Depois de outro terremoto, comum naquela época, a fundação de basalto do futuro reator afundou vários quilômetros, puxando o veio de urânio com ele. A veia rachou, a água subterrânea penetrou nas rachaduras. Neste caso, o urânio migra facilmente com a água contendo uma grande quantidade de oxigênio, ou seja, em um ambiente oxidante.

A água saturada de oxigênio atravessa a massa rochosa, lixivia urânio, arrasta-o consigo e consome gradualmente o oxigênio contido nela para a oxidação de orgânicos e ferrosos. Quando o suprimento de oxigênio se esgota, o ambiente químico em profundezas terrenas de oxidativo para redutor. A "errância" do urânio termina então: ele é depositado em pedras acumulando ao longo de muitos milênios. Então outro cataclismo levantou a base para nível moderno. Este esquema é seguido por muitos cientistas, incluindo aqueles que o propuseram.

Assim que a massa e a espessura das camadas enriquecidas com urânio atingiram dimensões críticas, uma reação em cadeia surgiu nelas e a "unidade" começou a funcionar.

Algumas palavras devem ser ditas sobre a própria reação em cadeia, que é o resultado de processos químicos complexos que ocorrem em um "reator natural". Os núcleos de 235 U se dividem mais facilmente, que, absorvendo um nêutron, se dividem em dois fragmentos de fissão e emitem dois ou três nêutrons. Os nêutrons ejetados podem, por sua vez, ser absorvidos por outros núcleos de urânio, causando uma escalada do decaimento.

Essa reação autossustentável é controlável, e é disso que as pessoas que criaram o reator de fissão nuclear aproveitaram. Nele, o controle é realizado por meio de hastes de controle (feitas de materiais que absorvem bem os nêutrons, como o cádmio), que são abaixadas na "zona quente". Em seu reator, Enrico Fermi usou exatamente essas placas de cádmio para regular reação nuclear. O reator em Oklo não foi operado por ninguém no sentido usual do termo.

A reação em cadeia é acompanhada pela liberação um grande número calor, então ainda não estava claro por que os reatores naturais no Gabão não explodiram e as reações se autorregularam.

Agora os cientistas têm certeza de que sabem a resposta. Pesquisadores da Universidade de Washington acreditam que as explosões não aconteceram devido à presença de montanhas fontes de água. Em vários reatores artificiais, o grafite é usado como moderador, necessário para absorver nêutrons emitidos e manter uma reação em cadeia, e em Oklo, a água desempenhou o papel de moderador da reação. Quando a água entrou no reator natural, ferveu e evaporou, o que fez com que a reação em cadeia fosse interrompida por um tempo. Demorou cerca de duas horas e meia para resfriar o reator e acumular água, e a duração período ativo foi de cerca de 30 minutos, de acordo com a Nature.

Quando a rocha esfriou, a água se infiltrou novamente e iniciou uma reação nuclear. E assim, piscando, depois desaparecendo, o reator, cuja potência era de cerca de 25 kW (que é 200 vezes menor que a do primeiro Usina nuclear), trabalhou por aproximadamente 500 mil anos.

Em Oklo, como no resto da Terra e em sistema solar em geral, há dois bilhões de anos, a abundância relativa do isótopo 235 U no minério de urânio era de 3.000 por milhão de átomos. Atualmente, a formação de um reator nuclear na Terra de maneira natural não é mais possível, pois há uma escassez de 235 U de urânio natural.

Há mais linha inteira condições, cujo cumprimento é obrigatório para iniciar a reação de clivagem natural:

1. Alto concentração total urânio
2. Baixa concentração de absorvedores de nêutrons
3. Alta concentração de retardador
4. Mínimo ou massa crítica para iniciar a reação de clivagem

Além do fato de a natureza ter lançado o próprio mecanismo de um reator natural, não podemos deixar de nos preocupar com a próxima, talvez a questão mais "urgente" para a ecologia mundial: o que aconteceu com o lixo de uma "usina nuclear" natural?

Como resultado do trabalho reator natural foram formadas cerca de seis toneladas de produtos de fissão e 2,5 toneladas de plutônio. A massa resíduos radioativos"enterrado" dentro da estrutura cristalina do mineral uranita encontrado no corpo dos minérios de Oklo.

Tamanhos inadequados raio iônico elementos que não podem penetrar na rede de uranito se interpenetram ou são lixiviados.

O reator de Oaklin "disse" à humanidade sobre como enterrar lixo nuclear para que este local de enterro fosse inofensivo para meio Ambiente. Há evidências de que a uma profundidade de mais de cem metros, na ausência de oxigênio livre, quase todos os produtos de enterros nucleares não ultrapassaram os limites dos corpos de minério. Movimentos de apenas elementos como iodo ou césio foram registrados. Isso permite fazer uma analogia entre processos naturais e tecnológico.

O problema da migração do plutônio está atraindo a atenção dos ambientalistas. Sabe-se que o plutônio decai quase completamente para 235 U, portanto, sua quantidade constante pode indicar que não há excesso de urânio não apenas fora do reator, mas também fora dos grânulos de uranito, onde o plutônio foi formado durante a atividade do reator.

O plutônio é um elemento bastante estranho para a biosfera e ocorre em concentrações escassas. Junto com alguns depósitos de urânio no minério, onde posteriormente decai, algum plutônio é formado a partir de urânio por interação com nêutrons. origem cósmica. Em pequenas quantidades, o urânio pode ocorrer na natureza em várias concentrações em ambientes naturais- em granitos, fosforitos, apatitas, água do mar, solo, etc

NO este momento Oklo é um depósito de urânio ativo. Aqueles corpos de minério que estão localizados perto da superfície são lavrados pelo método de pedreira, e aqueles que estão em profundidade são lavrados por minas.

Dos dezessete reatores fósseis conhecidos, nove estão completamente enterrados (inacessíveis).
A Zona 15 do Reator é o único reator acessível através de um túnel no eixo do reator. Os restos do Fossil Reactor 15 são claramente visíveis como uma rocha de cor cinza-amarelada clara, composta principalmente de óxido de urânio.

As faixas de cor clara nas rochas acima do reator são quartzo que cristalizou a partir de fontes de água quente subterrânea que circularam durante o período de atividade do reator e após sua extinção.

No entanto, como alternativa de avaliação dos acontecimentos daquele tempo distante, pode-se citar também próxima opinião associadas às consequências da operação de um reator natural. Supõe-se que um reator nuclear natural poderia levar a inúmeras mutações de organismos vivos naquela região, a grande maioria das quais morreu como inviável. Alguns paleoantropólogos acreditam que foi a alta radiação que causou mutações inesperadas em ancestrais humanos africanos vagando nas proximidades e os transformou em pessoas (!).

Korol A. Yu. - aluno da classe 121 SNNYaEiP (Sevastopol instituto nacional energia nuclear e indústria.)
Chefe - Ph.D. , Professor Associado do Departamento de YaPPU SNYaEiP Vah I.V., st. Repina 14 m² cinquenta

Em Oklo (uma mina de urânio no estado do Gabão, perto do equador, na África Ocidental), um reator nuclear natural funcionou há 1.900 milhões de anos. Seis zonas de "reator" foram identificadas, em cada uma das quais foram encontrados sinais de uma reação de fissão. Restos de decaimentos de actinídeos indicam que o reator operou em modo de ebulição lenta por centenas de milhares de anos.

Em maio - junho de 1972 com medições ordinárias parâmetros físicos lotes de urânio natural entregues à usina de enriquecimento na cidade francesa de Pierrelate a partir do depósito africano Oklo (uma mina de urânio no Gabão, estado localizado próximo ao equador em África Ocidental) verificou-se que o isótopo U - 235 no urânio natural que entra é menor que o padrão. Verificou-se que o urânio continha 0,7171% de U-235. Valor normal para urânio natural 0,7202%
U - 235. Em todos os minerais de urânio, em todas as rochas e águas naturais da Terra, bem como em amostras lunares esta relação é satisfeita. O depósito de Oklo é até agora o único caso registrado na natureza em que essa constância foi violada. A diferença foi insignificante - apenas 0,003%, mas atraiu a atenção dos tecnólogos. Suspeitava-se de sabotagem ou roubo de material cindível, ou seja, U - 235. No entanto, descobriu-se que o desvio no conteúdo de U-235 foi rastreado até a fonte de minério de urânio. Lá, algumas amostras apresentaram menos de 0,44% de U-235. As amostras foram coletadas em toda a mina e mostraram diminuições sistemáticas de U-235 em alguns veios. Esses veios de minério tinham mais de 0,5 metro de espessura.
A sugestão de que o U-235 "queimado", como acontece nos fornos das usinas nucleares, a princípio soou como uma piada, embora houvesse boas razões para isso. Os cálculos mostraram que se fração de massa a água subterrânea no reservatório é de cerca de 6%, e se o urânio natural for enriquecido com 3% de U-235, então, nessas condições, um reator nuclear natural pode começar a funcionar.
Uma vez que a mina está localizada numa zona tropical e bastante próxima da superfície, é muito provável a existência de uma quantidade suficiente de água subterrânea. A proporção de isótopos de urânio no minério era incomum. U-235 e U-238 são isótopos radioativos com diferentes meias-vidas. U-235 tem uma meia-vida de 700 milhões de anos, e U-238 decai com meia-vida de 4,5 bilhões.A abundância isotópica de U-235 está na natureza em processo de mudança lenta. Por exemplo, 400 milhões de anos atrás o urânio natural deveria conter 1% de U-235, 1900 milhões de anos atrás era 3%, ou seja, a quantidade necessária para a "criticidade" do veio de minério de urânio. Acredita-se que foi quando o reator Oklo estava em estado de operação. Seis zonas de "reator" foram identificadas, em cada uma das quais foram encontrados sinais de uma reação de fissão. Por exemplo, o tório do decaimento do U-236 e o ​​bismuto do decaimento do U-237 só foram encontrados nas zonas do reator no campo de Oklo. Resíduos do decaimento de actinídeos indicam que o reator está operando em modo de ebulição lenta há centenas de milhares de anos. Os reatores eram autorregulados, pois muita energia levaria à ebulição completa da água e ao desligamento do reator.
Como a natureza conseguiu criar as condições para uma reação nuclear em cadeia? Primeiro, no delta do antigo rio, formou-se uma camada de arenito rica em minério de urânio, que repousava sobre um forte leito de basalto. Depois de outro terremoto, comum naquela época violenta, a fundação de basalto do futuro reator afundou vários quilômetros, puxando o veio de urânio com ele. A veia rachou, a água subterrânea penetrou nas rachaduras. Então outro cataclismo elevou toda a "instalação" ao nível atual. Em fornos nucleares de usinas nucleares, o combustível está localizado em massas compactas dentro do moderador - um reator heterogêneo. Foi o que aconteceu em Oklo. A água serviu de moderador. As "lentes" de argila apareceram no minério, onde a concentração de urânio natural aumentou dos habituais 0,5% para 40%. Como esses pedaços compactos de urânio foram formados não é precisamente estabelecido. Talvez eles tenham sido criados por águas de infiltração que levaram argila e urânio reunidos em uma única massa. Uma vez que a massa e espessura da camada, enriquecido com urânio, atingiu um tamanho crítico, ocorreu uma reação em cadeia neles e a instalação começou a funcionar. Como resultado da operação do reator, formaram-se cerca de 6 toneladas de produtos de fissão e 2,5 toneladas de plutônio. A maior parte dos resíduos radioativos permanece dentro da estrutura cristalina do mineral uranito, que se encontra no corpo dos minérios de Oklo. Elementos que não podem penetrar na rede de uranito devido ao raio iônico muito grande ou muito pequeno se difundem ou lixiviam. Durante os 1.900 milhões de anos que se passaram desde a operação dos reatores em Oklo, pelo menos metade dos mais de trinta produtos de fissão estavam ligados ao minério, apesar da abundância de águas subterrâneas neste depósito. Os produtos de fissão associados incluem os elementos: La, Ce, Pr, Nd, Eu, Sm, Gd, Y, Zr, Ru, Rh, Pd, Ni, Ag. Alguma migração parcial de Pb foi detectada e a migração de Pu foi limitada a menos de 10 metros. Apenas metais com valência 1 ou 2, ou seja, aqueles que têm alta solubilidade na água, foram levados. Como esperado, quase nenhum Pb, Cs, Ba e Cd permaneceu no local. Os isótopos desses elementos têm meias-vidas relativamente curtas de dezenas de anos ou menos, de modo que decaem para um estado não radioativo antes que possam migrar para longe no solo. De maior interesse do ponto de vista dos problemas de longo prazo da proteção ambiental são as questões da migração do plutônio. Este nuclídeo está efetivamente ligado por quase 2 milhões de anos. Como o plutônio agora quase completamente decai para U-235, sua estabilidade é evidenciada pela ausência de excesso de U-235 não apenas fora da zona do reator, mas também fora dos grãos de uranito, onde o plutônio foi formado durante a operação do reator.
Essa natureza única existiu por cerca de 600 mil anos e produziu aproximadamente 13.000.000 kW. hora de energia. Sua potência média é de apenas 25 kW: 200 vezes menor que a da primeira usina nuclear do mundo, que em 1954 fornecia eletricidade à cidade de Obninsk, perto de Moscou. Mas a energia do reator natural não foi desperdiçada: de acordo com algumas hipóteses, foi o decaimento de elementos radioativos que forneceram energia para o aquecimento da Terra.
Talvez a energia de reatores nucleares semelhantes tenha sido adicionada aqui. Quantos estão escondidos no subsolo? E o reator daquele Oklo naquela época certamente não foi exceção. Existem hipóteses de que o trabalho de tais reatores "estimulou" o desenvolvimento dos seres vivos na Terra, que a origem da vida está associada à influência da radioatividade. Os dados mostram mais alto grau evolução da matéria orgânica à medida que nos aproximamos do reator Oklo. Poderia muito bem ter influenciado a frequência de mutações de organismos unicelulares que caíram na zona nível avançado radiação, que levou ao aparecimento de ancestrais humanos. De qualquer forma, a vida na Terra surgiu e percorreu um longo caminho de evolução no nível fundo natural radiação, que se tornou um elemento necessário no desenvolvimento de sistemas biológicos.
A criação de um reator nuclear é uma inovação da qual as pessoas se orgulham. Acontece que sua criação foi registrada há muito tempo nas patentes da natureza. Tendo projetado um reator nuclear, uma obra-prima do pensamento científico e técnico, uma pessoa, de fato, acabou sendo um imitador da natureza, que criou instalações desse tipo há muitos milhões de anos.

Reatores nucleares naturais existem! Ao mesmo tempo, o notável físico atômico Enrico Fermi declarou pateticamente que apenas um homem poderia criar um reator atômico ... No entanto, como se viu depois de muitas décadas, ele estava errado - ele também produz reatores nucleares! Eles existiram por muitas centenas de milhões de anos atrás, borbulhando com reações nucleares em cadeia. O último deles, o reator nuclear natural Oklo, foi desativado há 1,7 bilhão de anos, mas ainda respira radiação.

Por que, onde, como e, mais importante, quais são as consequências do surgimento e atividade desse fenômeno natural?

Reatores nucleares naturais podem muito bem ser criados pela própria Mãe Natureza - para isso será suficiente que a concentração necessária do isótopo de urânio-235 (235U) se acumule em um "lugar". Um isótopo é um tipo de Elemento químico, que difere dos outros por um maior ou menor número de nêutrons no núcleo de um átomo, enquanto o número de prótons e elétrons permanece constante.

Por exemplo, o urânio sempre tem 92 prótons e 92 elétrons, no entanto, o número de nêutrons varia: 238U tem 146 nêutrons, 235U tem 143, 234U tem 142, 233U tem 141, etc. ... Em minerais naturais - na Terra, em outros planetas e em meteoritos - a massa é sempre 238U (99,2739%), e os isótopos 235U e 234U são representados apenas por traços - 0,720% e 0,0057%, respectivamente.

Uma reação nuclear em cadeia começa quando a concentração do isótopo de urânio-235 excede 1% e quanto mais intensa, mais intensa. Precisamente porque o isótopo de urânio-235 é muito disperso na natureza, acreditava-se que os reatores nucleares naturais não poderiam existir. By the way, em reatores nucleares de usinas, como combustível, e em bombas atômicas 235U é usado.

No entanto, em 1972, em minas de urânio perto de Oklo, no Gabão, na África, cientistas descobriram 16 reatores nucleares naturais que estavam ativos há quase 2 bilhões de anos... condições naturais — 0,717%.

Essa diferença, embora escassa, em comparação com os minerais "normais", forçou os cientistas a tirar a única conclusão lógica - reatores atômicos naturais realmente operavam aqui. Além disso, a confirmação foi a alta concentração de produtos de decaimento de núcleos de urânio-235, semelhante ao que ocorre em reatores artificiais. Quando um átomo de urânio-235 decai, os nêutrons escapam de seu núcleo, atingindo o núcleo de urânio-238, eles o transformam em urânio-239, que por sua vez perde 2 elétrons, tornando-se plutônio-239...

Foi esse mecanismo que gerou mais de duas toneladas de plutônio-239 em Oklo. Os cientistas calcularam que na época do "lançamento" do reator nuclear natural Oklo, cerca de 2 bilhões de anos atrás (a meia-vida de 235U é 6 vezes mais rápida que 238U - 713 milhões de anos), a participação de 235U era de mais de 3 %, o que equivale ao urânio enriquecido industrial.

Para que a reação nuclear continuasse, um fator necessário foi a desaceleração dos nêutrons rápidos que saíram dos núcleos de urânio-235. Esse fator, como nos reatores feitos pelo homem, era a água comum.

O reator começou a funcionar no momento da inundação de rochas porosas ricas em urânio em Oklo lençóis freáticos, e atuou como algum tipo de moderador de nêutrons. O calor liberado como resultado da reação fez com que a água fervesse e evaporasse, desacelerando e posteriormente parando a reação nuclear em cadeia.

E depois que toda a rocha esfriou e todos os isótopos de vida curta decaíram (estes são os chamados venenos de nêutrons, que são capazes de absorver nêutrons e interromper a reação), o vapor de água se condensou, inundando a rocha e a reação recomeçou.

Os cientistas calcularam que o reator foi “ligado” por 30 minutos até a água evaporar e “desligado” por 2,5 horas até que o vapor se condensasse. Esse processo cíclico se assemelhava aos gêiseres modernos e continuou por várias centenas de milhares de anos. Durante o decaimento de núcleos de produtos de decaimento de urânio, principalmente isótopos radioativos iodo, formaram-se cinco isótopos de xenônio.

Foram todos os 5 isótopos em várias concentrações que foram encontrados em tais rochas de um reator natural. Foi a concentração e proporção dos isótopos deste gás nobre (o xenônio é um gás muito pesado e radioativo) que permitiu estabelecer a frequência com que o reator Oklo “funcionou”.

O decaimento do núcleo de um átomo de urânio-235º ( grandes átomos) provoca a emissão de nêutrons rápidos, pois uma nova reação nuclear deve ser retardada pela água (pequenas moléculas)

Sabe-se que a alta radiação é prejudicial aos organismos vivos. Portanto, nos locais de existência de reatores nucleares naturais, obviamente, havia "pontos mortos", onde não havia vida, porque o DNA é destruído por radiação ionizante. Mas na borda do local, onde o nível de radiação era muito menor, havia mutações frequentes, o que significa que novas espécies surgiam constantemente.

Os cientistas ainda não sabem claramente como a vida na Terra começou. Eles sabem apenas que isso exigia um forte impulso energético, o que teria contribuído para a formação dos primeiros polímeros orgânicos. Acredita-se que tais impulsos possam ser raios, vulcões, quedas de meteoritos e asteróides, porém, em últimos anos oferecido para ponto de partida considere a hipótese de que reatores nucleares naturais poderiam criar tal impulso. Quem sabe …