Oklo'daki eşsiz doğal nükleer reaktör, açılış tarihi ve çalışma prensibi

Hepimiz bir nükleer reaktörün karmaşık bir mühendislik yapısı olduğu gerçeğine alışkınız. Nispeten yakın zamanda insanlık tarafından icat edilmiş ve kontrollü bir şekilde fayda sağlamak için yapılmıştır. Nükleer reaksiyon.

Ancak doğamız o kadar eşsiz ve çeşitli ki, yüz yıldan fazla bir süredir çalışmayı başaran kendi doğal nükleer reaktörünü yarattı ve neredeyse iki milyar yıl önceydi. Bu doğal fenomenin keşfinin tarihi ve çalışma prensibi bugünün materyalinde tartışılacaktır.

Doğal bir nükleer reaktör nasıl keşfedildi?

Böylece, 1956, sözde Soğuk Savaş tüm hızıyla devam ediyor ve aşağı yukarı her büyük ülke, kapalı nükleer güçler kulübüne girmek için uranyum 235 elde etmeye çalışıyor. Fransa da aynı arzuyu gösterdi, ancak topraklarında uranyum yatakları bulamadı.

Ama şans eseri, Fransız uzmanlar Gabon gibi bir ülkede zengin Oklo bölgesini bulmayı başardılar (Fransa bir metropol olarak bu ülke üzerinde güce sahipti). Ancak bu yatakta çıkarılan uranyum çok garip çıktı. Ne de olsa, çalışan bir reaktörü zaten ziyaret etmiş gibi görünüyordu.

Bu, 1972'de yoğunlaştırıcıda yapılan olağan kütle spektrometrik analizinden sonra bilinir hale geldi.

Sadece mühendisler benzersiz bir doğal fenomenle karşı karşıya kaldılar - ortaya çıktığı gibi, yaklaşık iki milyar yıldır başarıyla çalışan doğal bir nükleer reaktör.

Nükleer reaksiyon ilkesi ve uranyum 235'in yarı ömrü

Doğada birkaç uranyum izotopu bulunabilir, ancak nükleer reaktörlerde çalışmak ve nükleer bombaları doldurmak için yalnızca uranyum 235 uygundur. Üstelik bu izotopun yarı ömrü 700 milyon yıldır ve bu bozunma sonucunda toryum 231 oluşur.

Ancak uranyum 235'i yavaş bir nötronla etkilemek yeterlidir, çünkü hemen bozunur. Bu öğeyi bu kadar benzersiz yapan da budur.

Doğada bir bozunma reaksiyonunu tetikleyebilecek pek çok nötron radyasyonu kaynağı vardır. Ancak uranyum 235 ile etkileşime giremeyecek kadar hızlı hareket ediyorlar, bu da dış etkilerle bir yavaşlama aşamasından geçmeleri gerektiği anlamına geliyor.

U235'i sıradan suya koyarsanız, yeterince nötron yavaşlatır ve uranyum 235 tarafından emilirler. Bu, son derece kararsız olan ve hızla baryum 141 ve kripton 92'ye bozunan uranyum 236 izotopunu ve ayrıca üç yüksek enerjili nötronu üretecektir.

Bu nedenle, tahsis edilen üç nötron su tarafından yavaşlatıldığı anda, zaten emilebilirler. uranyum 235'in üç izotopu da hızlı salınımla birlikte bir bozunma sürecine girecek. nötronlar. Bu, nükleer fisyonun katlanarak artan zincirleme reaksiyonunu tetikleyecektir.

Bilim adamları, tam olarak uranyum 235'in artık fraksiyonunun belirlenmesine dayanan sözde karbon analizini yapmayı uzun zamandır öğrendiler. Bu konuda her şey basit, eğer uranyumun ne zaman oluştuğunu ve her 700 milyon yılda bir cevherdeki payının yarıya indiğini biliyorsanız, o zaman cevherdeki içeriğinin ne olduğunu belirlemek bir teknoloji meselesidir.

Bu yüzden gezegenimizdeki kesinlikle tüm uranyumların o zaman oluştuğuna inanılıyor, sonra Güneşimiz bir süpernova oldu, yani yaklaşık 6 milyar yıl önce. Bu verilere dayanarak, Dünya'daki uranyum cevherindeki uranyum 235 konsantrasyonunun %0.72 olması gerektiğini bulduk.

Ancak Oklo yatağındaki cevherin analizi %0.717 tenör gösterdi. İlk bakışta, fark önemli değil, ancak mevduatın hacmi göz önüne alındığında, Oklo'da olduğu tahmin ediliyordu. yaklaşık 200 kg saf uranyum eksik ve bu, birkaç atom oluşturmak için bir dakika için yeterli olacaktır. bombalar.

Tüm siyasi durum ve durum göz önüne alındığında, Fransızların şaşkınlığının bir sınırı olmadığını söylemeye değmez bence. Sovyetler Birliği ile Amerika Birleşik Devletleri arasında gelişen silahlanma yarışı, bu kadar miktarda uranyumun "kaybı" büyük endişe yarattı ve birkaç soru.

Ancak yataktaki cevherin daha kapsamlı bir çalışmasıyla, bilim adamları ayrıca büyük miktarda uranyum 235'in bozunma ürünlerini keşfettiler.

Bu, mayınlı uranyum 235'in reaktörde zaten çalıştığını ve yere geri döndüğünü gösterdi.

Ve ilk bakışta, bu tamamen saçmalık, ancak yatak üzerinde daha fazla çalışma, bunun benzersiz bir nesne olduğunu gösterdi - dünyanın tek doğal nükleer reaktörü.

Oklo'da doğal bir nükleer reaktörün çalışma prensibi

Reaktör çok uzun bir süre aktif fazdaydı, yani yaklaşık 2 milyar yıl önce. Aynı zamanda, o zaman cevherdeki uranyum konsantrasyonu, tıpkı modern nükleer reaktörlerde olduğu gibi %3 idi.

Doğa, uranyum cevherinin yeraltı suyu tabakasına daldırıldığı ortaya çıktığından, nötronları yeraltı suyu pahasına yavaşlatma problemini çözdü. Ve tepkimeye giren ve nükleer zincirleme reaksiyonu başlatan nötronları yavaşlatan da bu suydu.

Ve eğer su sürekli "reaktörde" olsaydı, o zaman sürekli artan reaksiyon süper kritik bir duruma geçer ve kaçınılmaz olarak bir patlama meydana gelirdi.

Ancak Oklo'daki doğal reaktör asla bu kadar kritik bir duruma girmedi. Sonuçta su, reaksiyonu hem başlatır hem de durdurabilir.

Yukarıdaki şekil, Oklo reaktörünün bir kesitini göstermektedir. Böylece reaktörden geçen su bir zincirleme reaksiyonu tetikledi ve bu alanı çok sıcak hale getirdi, sonra belirli bir süre sonra su kaynadı ve buharlaştı. Böylece nötronları yavaşlatacak hiçbir şey olmadığı için reaksiyon durdu.

Reaktör soğuyunca içinde tekrar su toplandı ve reaksiyon başlatıldı. Reaktör, uranyum konsantrasyonu, kritiklik durumuna ulaşmak artık mümkün olmayacak bir düzeye düşene kadar uzun yıllar bu "çalışma" durumunda kaldı.

Oklo'daki eşsiz doğal reaktör bu şekilde çalıştı ve bilim adamları gücünün yaklaşık 100 kW olduğunu bile hesapladılar.

Bu gerçek, ilk bakışta doğada imkansız bir olgunun pekala var olabileceğini ve doğanın hala bir mucit olduğunu göstermektedir.

Materyal sizin için ilginçse, oy verin ve kanala abone olmayı unutmayın. İlginiz için teşekkür ederim!