Как тысячная доля процента чуть не уничтожила все представления о мире

0

Как тысячная доля процента чуть не уничтожила все представления о мире

7 июня 1972 года во время рутинного масс-спектрометрического анализа на заводе во Франции, производящем обогащенное топливо, обнаружили, что в гексафториде урана (вещество, участвующее в процессе обогащения ядерного топлива) концентрация изотопа урана-235 (изотоп – это атом с одинаковым зарядом, но разным числом нейтронов и соответственно разной массой) не 0,720%, а 0,717%. Ну подумаешь, разница всего три тысячных процента, это так мало, что можно и не обращать внимания! Но только не в ядерной промышленности. Дело в том, что процент содержания урана-235 одинаков для всех пород Земли, Луны и в метеоритах, а по представлениям ученых — и во всей Солнечной системе.

Французы решили разобраться в проблеме и создали комиссию по расследованию низкого содержания изотопа. Все таки отрасль важная, от нее зависит и все энергоснабжение страны и получение этой страной ядерного оружия, так что с любыми проблемами надо разбираться быстро. Изначальная версия комиссии была проста: кто-то из длинной цепочки в обогащении урана загрязнил его уже обедненным ураном. Ну а если эта версия не оправдается – наверняка дело в несоблюдении технологии производства. Только вот после обхода всех заводов выяснилось, что они все делают исправно. Тогда комиссия направилась туда, где добывался этот уран — карьер Окло в Габоне. Обнаружилось, что в месторождении содержание двуокиси урана не превышает 0,5%, что вполне обычно, но в некоторых линзах (вкраплениях минерала в породе в виде плоского овального диска) оно поднималось до 40%, а концентрация урана-235 опускалась до 0,44%!

На некоторое время ученые без преувеличения ахуели: никогда раньше не было так, что изотопный состав вещества зависел от места его добычи. А это уже ставило под сомнение современные теории о возникновении Солнечной системы и всех элементов тяжелее железа! Но после трех месяцев изучения месторождения комиссия пришла к выводу, что они обнаружили… природный ядерный реактор!

Стоит отметить, что в 1941 году Зельдович Я.Б. (советский физик-ядерщик, один из создателей атомной бомбы)., а позже в 1957 году Г. Вэзерилл и М. Ингрем (американские физики, одни из тех, кто установил точный возраст Земли) предполагали существование естественного ядерного реактора в далеком прошлом, около 2 миллиардов лет назад, и даже описали возможные механизмы и условия для его образования. Однако никто не согласился с учеными — все посчитали, что для образования такой сложной структуры должно совпасть слишком много факторов, так что об этих идеях быстро забыли, пока не случился 1972 год.

После обнаружения реактора добыча в карьере была прекращена, а ученые приступили к подробному изучению феномена Окло. Многочисленные образцы были отправлены в различные лаборатории мира, в том числе и в СССР, что помогло воссоздать картину работы реактора. Как выяснилось, урановое месторождение образовалось в Окло примерно 2,1 миллиарда лет назад. И тут мы внезапно переходим к биологии! В это время происходил очень важный биологический процесс: переход от прокариотов (клеток без ядра) к эукариотам (более сложным по строению клеткам с ядром). Эукариоты поглощали углекислый газ, выделяя кислород, этот кислород окислял уран, а оксиды урана смывались дождем в древнюю реку. В устье реки образовался осадочный слой песчаника, богатого ураном, и поскольку под тяжестью своего веса частички урана опускались на дно быстрее других, они создали обогащенное место с концентрацией урана 0,5% (прямо как на обогатительной фабрике). После этого урановый слой скрылся под слоем песчаника, а из-за геологических процессов он опустился на глубину 4 км. Со временем слои песчаника потрескались, и в них начала затекать вода, под воздействием ее и большого давления образовались линзы с содержанием урана в руде до 60%. Всего нашли 17 изолированных друг от друга линз, в которых спустя 300 млн. лет и протекала ядерная реакция.

Происходила она так: при попадании замедленного нейтрона в уран-235 он создавал очень нестабильный изотоп урана-236, который быстро “раскалывался” на два ядра-осколка, летящих друг от друга на огромной скорости, гамма-излучение и 3 нейтрона, часть из которых попадали в следующее ядро урана-235 и продолжали ядерную реакцию. Вода в Окло играла важную роль — она заливалась в линзу, замедляла те самые 3 нейтрона до такой скорости, чтобы они не “отскакивали” от ядра урана, а попадали и оставались в нем. А так же вода поглощала тепло, которое выделяли нейтроны и ядра-осколки во время торможения. После выпаривания воды из естественного ядерного реактора реакция быстро затухала и возобновлялась только тогда, когда в линзу снова заливалась вода (да простят меня физики за такое объяснение). Так продолжалось без малого 600 000 лет, пока в реактор окончательно не прекратила поступать вода. За все время своего существования реактор выработал около 15000 МВт*лет энергии. Это, кстати, совсем немного — 2 блока Ленинградской АЭС при полной загрузке вырабатывают столько же энергии за 2 с небольшим года.

Но Окло смог не только озадачить и удивить ученых своим наличием, но и помочь им! За почти 2 миллиарда лет тяжелые радиоактивные элементы почти не сместились в грунте. Плутоний, уран и даже более легкие элементы так и остались в линзах и не выходили в окружающую их глину. То есть естественный ядерный реактор подтверждает возможность безопасно хранить ядерные отходы, ведь за 2 миллиарда лет они никуда не делись и все так же покоятся в месте своего же образования. Проводимые с образцами из Окло эксперименты еще раз подтвердили неизменность физических констант, а по предварительным исследованиям биологов реактор мог локально влиять на эволюцию одноклеточных организмов рядом с собой.

Добавить комментарий