Reactor nuclear en Gabón. Reactor nuclear natural en la Tierra

El fenómeno Oklo recuerda las declaraciones de E. Fermi, que construyó el primer reactor nuclear, y de P.L. Kapitsa, quien argumentó de forma independiente que sólo el hombre es capaz de crear algo como esto. Sin embargo, un antiguo reactor natural desmiente este punto de vista, confirmando la idea de A. Einstein de que Dios es más sofisticado...

SP kapitsa

En 1945, el físico japonés P.K. Kuroda, sorprendido por lo que vio en Hiroshima, sugirió por primera vez la posibilidad de un proceso espontáneo de fisión nuclear en la naturaleza. En 1956, publicó una pequeña nota, de sólo una página, en la revista Nature. Esbozó brevemente la teoría de un reactor nuclear natural.

Para iniciar la fisión de núcleos pesados ​​son necesarias tres condiciones para una futura reacción en cadena:

• 1) combustible - 23e y;
• 2) moderadores de neutrones: agua, óxidos de silicio y metales, grafito (al chocar con las moléculas de estas sustancias, los neutrones desperdician su suministro energía cinética y de rápido pasa a lento);
• 3) absorbentes de neutrones, entre los que se encuentran los elementos de fragmentación y el propio uranio.

El isótopo 238 U, predominante en la naturaleza, puede fisionarse bajo la influencia de neutrones rápidos, pero los neutrones de energía media (con más energía que los lentos y con menos energía que los rápidos) capturan sus núcleos y no se desintegran ni fisionan.

Con cada fisión del núcleo de 235 U provocada por una colisión con un neutrón lento, se producen dos o tres nuevos neutrones rápidos. Para provocar una nueva división de 23e y, deben volverse lentos. Algunos neutrones rápidos son frenados por materiales apropiados, mientras que la otra parte abandona el sistema. Los neutrones retardados son parcialmente absorbidos por los elementos de tierras raras, que siempre están presentes en los depósitos de uranio y se forman durante la fisión de los núcleos de uranio, forzada y espontánea. Por ejemplo, el gadolinio y el samario se encuentran entre los mayores absorbentes de neutrones térmicos.

Para llevar a cabo una reacción en cadena estable de fisión de 235 U, es necesario que el factor de multiplicación de neutrones no baje de 1. El factor de multiplicación (Kp) es la relación entre el resto de neutrones y su número original. Si Kp = 1, se produce una reacción en cadena de manera constante en un depósito de uranio; si Kp > 1, el depósito debe autodestruirse, disiparse e incluso puede explotar. en kr

Para que se cumplan tres condiciones es necesario: en primer lugar, que el yacimiento sea antiguo. Actualmente, en la mezcla natural de isótopos de uranio, la concentración es 23e y es de sólo el 0,72%. Fue hace no mucho más de 500 millones y mil millones de años. Por lo tanto, una reacción en cadena no podría comenzar en ningún depósito de menos de mil millones de años, independientemente de la concentración total de uranio o agua moderadora. La vida media es de 235 y unos 700 millones de años. La concentración de este isótopo de uranio en objetos naturales Hace 2 mil millones de años era el 3,7%, hace 3 mil millones de años - 8,4%, hace 4 mil millones de años -19,2%. Hace miles de millones de años había suficiente combustible para un reactor nuclear natural.

La antigüedad del depósito es necesaria, pero no condición suficiente Acciones de los reactores naturales. Otros, también condición necesaria- la presencia de agua aquí en grandes cantidades. El agua, especialmente el agua pesada, es el mejor moderador de neutrones. No es casualidad que la masa crítica del uranio (93,5% 235 G1) en solución acuosa sea inferior a un kilogramo, y en estado sólido, en forma de bola con un reflector especial de neutrones, de 18 a 23 kg. Al menos un 15-20% de agua tenía que estar en el antiguo mineral de uranio para que comenzara en él una reacción en cadena de fisión del uranio.

En junio de 1972, en uno de los laboratorios del Comisariado de Energía Atómica de Francia, al preparar una solución estándar de uranio natural aislado del mineral del depósito de uranio de Oklo, Gabón (Fig. 4.4), descubrieron una desviación en la composición isotópica de uranio del habitual: 235 y resultó ser 0,7171% en lugar de 0,7202%. Durante las siguientes seis semanas, se analizaron urgentemente otras 350 muestras y se reveló que desde este depósito africano se estaba entregando mineral de uranio empobrecido en el isótopo 235 G1 a Francia. Resultó que en un año y medio salieron de la mina 700 toneladas de uranio empobrecido y la escasez total de materias primas suministradas a las centrales nucleares en Francia ascendió a 200 kg.

Los investigadores franceses (R. Bodu, M. Nelli, etc.) publicaron con urgencia un mensaje de que habían descubierto un reactor nuclear natural. Luego, muchas revistas publicaron los resultados de un estudio exhaustivo del inusual depósito de Oklo.

Hace aproximadamente 2 mil 600 millones de años (era Arcaica), se formó una enorme losa de granito de muchas decenas de kilómetros de longitud en el territorio del actual Gabón y los estados africanos vecinos. Esta fecha se determinó mediante relojes radiactivos, mediante la acumulación de argón a partir de potasio, estroncio a partir de rubidio y plomo a partir de uranio.

Durante los siguientes 500 millones de años, este bloque fue destruido y se convirtió en arena y arcilla. Fueron arrastrados por los ríos y en forma de sedimentos saturados. materia orgánica, asentado en capas en el delta de un antiguo y enorme río. Durante decenas de millones de años, el espesor de los sedimentos aumentó tanto que las capas inferiores acabaron a varios kilómetros de profundidad. Se filtraron a través El agua subterránea, en el que se disolvieron sales, incluidas algunas sales de uranilo (ion UOy +). En capas saturadas de materia orgánica, se daban las condiciones para la reducción del uranio hexavalente a uranio tetravalente, que precipitaba. Poco a poco, muchos miles de toneladas de uranio se depositaron en forma de “lentes” de mineral de decenas de metros de tamaño. El contenido de uranio en el mineral alcanzó el 30, 40, 50% y siguió creciendo.

En algún momento se dieron todas las condiciones necesarias para el inicio de la reacción en cadena descrita anteriormente y el reactor natural comenzó a funcionar. La concentración del isótopo 235 era del 4,1% en ese momento. El flujo de neutrones aumentó cientos de millones de veces. Esto no sólo provocó el agotamiento del 23e, sino que el depósito de Oklo resultó ser un conjunto de muchas anomalías isotópicas. Como resultado del trabajo de los naturales.

Arroz. 4.4.

El reactor produjo alrededor de 6 toneladas de productos de fisión y 2,5 toneladas de plutonio. La mayor parte de los desechos radiactivos está "enterrada" dentro de la estructura cristalina del mineral de uranita, que fue descubierto en el yacimiento de Oklo.

Resultó que el reactor natural funcionó durante aproximadamente 500 mil años. A partir de la quema de isótopos se calculó también la energía generada por el reactor natural: 13.000.000 kW, una media de sólo 25 kW/h: 200 veces menos que la primera central nuclear del mundo, que produjo electricidad en 1954. ciudad cerca de moscúÓbninsk. Sin embargo, esta energía fue suficiente para que la temperatura del campo de Oklo alcanzara los 400-600 °C. No hubo explosiones nucleares en el campo. Probablemente esto se deba al hecho de que el reactor natural de Oklo se autorregulaba. Cuando el Kp de neutrones se acercó a la unidad, la temperatura aumentó y el agua, un moderador de neutrones, abandonó la zona de reacción. El reactor se detuvo, se enfrió y el agua volvió a saturar el mineral: la reacción en cadena se reanudó nuevamente. El tiempo de funcionamiento periódico del reactor antes de su parada es de aproximadamente 30 minutos, el tiempo de enfriamiento del reactor es de 2,5 horas.

Actualmente, la formación de un reactor nuclear natural en la Tierra es imposible, pero se están realizando búsquedas de restos de otros reactores nucleares naturales.

Hay muchos de los llamados dispersos por toda la Tierra. Repositorios nucleares: lugares donde se almacena el combustible nuclear gastado. Todos ellos fueron construidos en las últimas décadas para ocultar de forma fiable los subproductos extremadamente peligrosos de las centrales nucleares.

Pero la humanidad no tiene nada que ver con uno de los cementerios: se desconoce quién lo construyó e incluso cuándo; los científicos estiman cuidadosamente su edad en 1.800 millones de años.

Este objeto no es tanto misterioso como sorprendente e inusual. Y él es el único en la Tierra. Por al menos, el único que conocemos. Algo similar, sólo que aún más amenazador, puede estar acechando bajo el fondo de los mares, océanos o en las profundidades de las cadenas montañosas. ¿Qué dicen los vagos rumores sobre los misteriosos países cálidos en las regiones de los glaciares de montaña, en el Ártico y la Antártida? Algo debe calentarlos. Pero volvamos a Oklo.

África. El mismo "Continente Negro Misterioso". El punto rojo es la República de Gabón, una antigua colonia francesa.

Probablemente se trate de la provincia de Gabón Ogooué-Lolo (en francés, Ogooué-Lolo, que puede leerse como "Oklo").

Sea como fuere, Oklo es uno de los depósitos de uranio más grandes del planeta y los franceses comenzaron a extraer uranio allí.

Pero durante el proceso de extracción resultó que el mineral contenía demasiado uranio-238 en comparación con el uranio-235 extraído. En pocas palabras, las minas no contenían uranio natural, sino combustible gastado en el reactor.

Surgió un escándalo internacional con menciones a terroristas, fugas de combustible radiactivo y otras cosas completamente incomprensibles... No está claro, porque ¿qué tiene esto que ver? ¿Reemplazaron los terroristas el uranio natural, que también necesitaba enriquecimiento adicional, por combustible gastado?

Mineral de uranio de Oklo.

Los científicos, sobre todo, temen lo incomprensible, por eso en 1975 se celebró una conferencia científica en la capital de Gabón, Libreville, en la que los científicos nucleares buscaron una explicación al fenómeno. Después de mucho debate, decidieron considerar el depósito de Oklo como el único reactor nuclear natural de la Tierra.

Resultó lo siguiente. El mineral de uranio era muy rico y regular, pero hace un par de miles de millones de años. Desde entonces, probablemente han ocurrido acontecimientos muy extraños: en Oklo comenzaron a funcionar reactores nucleares naturales que utilizan neutrones lentos. Sucedió así (dejemos que los físicos nucleares me acosen en los comentarios, pero lo explicaré tal como lo entiendo).

Ricos depósitos de uranio, casi suficientes para iniciar una reacción nuclear, fueron inundados de agua. Las partículas cargadas emitidas por el mineral expulsaron neutrones lentos del agua que, cuando se liberaron de nuevo en el mineral, provocaron la liberación de nuevas partículas cargadas. Comenzó una típica reacción en cadena. Todo conducía a que en lugar de Gabón habría una enorme bahía. Pero cuando comenzó la reacción nuclear, el agua se evaporó y la reacción se detuvo.

Los científicos estiman que las reacciones duraron en ciclos de tres horas. El reactor funcionó durante la primera media hora, la temperatura subió a varios cientos de grados, luego el agua se evaporó y el reactor se enfrió durante dos horas y media. En ese momento, el agua volvió a filtrarse en el mineral y el proceso comenzó de nuevo. Hasta que, en el transcurso de varios cientos de miles de años, el combustible nuclear se agotó tanto que la reacción dejó de producirse. Y todo se calmó hasta que aparecieron geólogos franceses en Gabón.

Minas en Oklo.

Las condiciones para que ocurran procesos similares en los depósitos de uranio existen en otros lugares, pero allí no se ha llegado al punto en que los reactores nucleares comenzaron a funcionar. Oklo sigue siendo el único lugar del planeta que conocemos donde funciona un reactor nuclear natural, y allí se descubrieron hasta dieciséis focos de uranio gastado.

Un punto de vista alternativo.

Pero no todos los participantes de la conferencia tomaron esta decisión. Varios científicos lo consideraron inverosímil y no resiste ninguna crítica. Se basaron en la opinión del gran Enrico Fermi, el creador del primer reactor nuclear del mundo, quien siempre argumentó que una reacción en cadena sólo puede ser artificial: demasiados factores deben coincidir por casualidad. Cualquier matemático dirá que la probabilidad de que esto ocurra es tan pequeña que definitivamente puede equipararse a cero.

Pero si esto sucedió de repente y las estrellas, como dicen, se alinearon, entonces se producirá una reacción nuclear autocontrolada durante 500 mil años... En una central nuclear, varias personas monitorean el funcionamiento del reactor las 24 horas del día, cambiando constantemente su modos de funcionamiento, evitando que el reactor se detenga o explote. El más mínimo error y obtendrás Chernobyl o Fukushima. ¿Y en Oklo todo funcionó por sí solo durante medio millón de años?

Quienes no están de acuerdo con la versión de un reactor nuclear natural en una mina de Gabón presentan su propia teoría, según la cual el reactor de Oklo es una creación de la mente. Sin embargo, la mina de Gabón se parece menos a un reactor nuclear construido por una civilización de alta tecnología. Sin embargo, los alternativaistas no insisten en esto. En su opinión, la mina de Gabón era el lugar de eliminación del combustible nuclear gastado. Para ello, el lugar fue elegido y preparado de forma ideal: desde hace medio millón de años, desde el “sarcófago” de basalto no ha penetrado en el medio ambiente ni un gramo de sustancia radiactiva.

fuentes
http://gorod.tomsk.ru/index-1539450834.php
https://zen.yandex.ru/
http://esoreiter.ru/
https://ru.wikipedia.org/

Una cantera para la extracción de mineral de uranio en Gabón, cerca de la ciudad de Oklo.

Hace exactamente 40 años la primera conferencia Internacional, dedicado a los resultados del estudio de un reactor nuclear natural único en el suroeste de África Ecuatorial. Este fenómeno geológico fue descubierto en Gabón, cerca de la ciudad minera de Oklo, el 2 de junio de 1972, justo en el cuerpo de un depósito de uranio.

Vida útil: 500.000 años.

Una vez, mientras examinaban una mina de uranio en Gabón, una expedición de geólogos franceses se sorprendió al descubrir que hace unos dos mil millones de años funcionaba aquí un verdadero reactor nuclear natural. Así se dio a conocer en todo el mundo el milagro geológico escondido en la antigua mina de Oklo.

¿Cómo se crearon las condiciones naturales para que ocurriera una reacción nuclear en cadena? Érase una vez todo empezó con el hecho de que en el delta del río se depositó una capa de arenisca rica en mineral de uranio sobre un lecho sólido de rocas basálticas. Como resultado de una serie interminable de terremotos, los cimientos de basalto se hundieron profundamente en la tierra. Allí, a un kilómetro de profundidad, la arenisca que contenía uranio se agrietó y el agua subterránea comenzó a fluir hacia las grietas. Pasaron cientos de millones de años y la capa de arena volvió a subir a la superficie.

Los ingenieros nucleares explicaron a los geólogos que el agua servía como regulador natural de la reacción en cadena. Cuando entró en el reactor, inmediatamente hirvió y se evaporó, por lo que el "fuego atómico" se apagó por un tiempo.

Se necesitaron aproximadamente 2,5 horas para enfriar el reactor y acumular agua, y la duración del período activo fue de aproximadamente media hora. Cuando la roca se enfrió, el agua volvió a filtrarse y comenzó una reacción nuclear. Y así, ahora ardiendo y luego apagándose, el reactor, cuya potencia era 200 veces menor que la del primer planta de energía nuclear en Obninsk, funcionó durante aproximadamente medio millón de años.

El Chicago Woodpile, el primer reactor nuclear del mundo, inaugurado en 1942

A pesar del considerable período de investigación sobre el fenómeno geológico africano, aún quedan algunas cuestiones sin resolver. Y lo más importante: ¿cómo pudo un reactor natural sobrevivir a terremotos y agitaciones durante medio millón de años? la corteza terrestre? Después de todo, es obvio que cualquier movimiento de las capas de la Tierra cambiaría inmediatamente el "volumen de la zona de trabajo". En este caso, o la reacción nuclear se detendría inmediatamente, o se produciría una explosión atómica, destruyendo el fenómeno geológico sin dejar rastro...

Entre entonces y en este momento Oklo es un depósito de uranio activo. Los yacimientos que se encuentran cerca de la superficie se extraen mediante canteras y los que se encuentran en profundidad, mediante minería.

"Pila de leña de Chicago"

El 2 de diciembre de 1942, un equipo de físicos de la Universidad de Chicago, dirigido por el premio Nobel Enrico Fermi, puso en marcha el primer reactor nuclear del mundo, llamado Chicago Woodpile. 15 años después aparecieron las primeras ideas sobre la posibilidad de la existencia de un reactor nuclear creado por la propia naturaleza. Uno de los primeros en desarrollar la hipótesis sobre los reactores naturales fue el físico japonés Paul Kuroda. Durante mucho tiempo buscó sin éxito signos de naturalidad. reacciones nucleares en yacimientos mineros de uranio.

Cuando se descubrió el reactor de Oklo surgieron diversas hipótesis sobre las causas de este extraño fenómeno. Algunos afirmaron que el campo estaba contaminado con combustible gastado procedente de extraterrestres. astronave, otros lo consideraban un lugar de enterramiento de residuos nucleares que heredamos de antiguas civilizaciones muy desarrolladas.

Además de los asombrosos detalles del funcionamiento de un reactor nuclear natural, sería muy interesante conocer el destino de sus “residuos radiactivos”. Los radioquímicos estiman que el reactor de Oklo produjo alrededor de 6 toneladas de productos de fisión y 2,5 toneladas de plutonio. Al mismo tiempo, la mayor parte de los desechos radiactivos estaba contenida dentro de la estructura cristalina del mineral de uranita, en los yacimientos de la mina Oklo.

El reactor natural demostró claramente cómo sería posible construir cementerios nucleares que fueran inofensivos para la salud. ambiente. Sin embargo, la principal influencia radiación natural Hay todo tipo de mutaciones que afectan a la flora y la fauna de nuestro planeta.

De mono a hombre

El reactor natural de Oklo comenzó a funcionar en un momento en que aparecieron en la Tierra los primeros organismos multicelulares, que inmediatamente comenzaron a colonizar los embalses cálidos y las zonas costeras del Océano Mundial. Doctrina evolutiva, basado en la teoría fundamental del gran Darwin, supone una transición suave de las plantas y animales marinos a los terrestres. Sin embargo, algunos hallazgos paleontológicos no encajan bien con las opiniones tradicionales, lo que confirma hipótesis sobre "saltos" y "saltos" evolutivos. Algunos paleontólogos insisten obstinadamente en que en diferentes periodos historicos De repente, como de la nada, aparecieron especies completamente nuevas de organismos vivos.

Como valoración alternativa de los acontecimientos de aquella época lejana, podemos mencionar la siguiente opinión relacionada con las consecuencias del funcionamiento de un reactor natural. Se supone que un reactor nuclear natural podría provocar numerosas mutaciones en organismos vivos, la gran mayoría de los cuales se extinguieron por no ser viables. Algunos paleontólogos creen que fue la alta radiación la que provocó mutaciones inesperadas en los simios africanos que deambulaban cerca y empujó su evolución hacia los humanos modernos.

Punto muerto y mutantes de radiación.

Es muy posible que en aquellos tiempos lejanos las fuentes naturales de reacciones en cadena ocurrieran con bastante frecuencia, por lo que ocasionalmente no solo se encendían reactores naturales, sino que también se producían explosiones atómicas. Por supuesto, tal impacto de la radiación debería reflejarse de alguna manera en la biosfera emergente de nuestro planeta. La alta radiación es destructiva para cualquier vida, pero en el caso de los reactores naturales la situación es mucho más complicada. De hecho, cerca, y más aún encima del reactor, debería haberse formado un punto muerto (recordemos las misteriosas zonas "geopatógenas"), donde toda la flora y la fauna serían destruidas por la radiación ionizante de la zona del reactor. Pero en los límites de la zona de peligro, los niveles de radiación podrían revertir la situación: aquí la radiación no matará, pero provocará una serie de mutaciones genéticas.

Mineral de uranio extraído de la mina Oklo

Entre los mutantes de radiación podría haber criaturas muy inusuales que introdujeron gran variedad V naturaleza circundante y acelerar el desarrollo evolutivo. Resulta que no lejos de las fuentes naturales de radiación debería haberse observado una diversidad de vida sin precedentes.

Además, los flujos de radiación de los reactores naturales y las explosiones podrían aclarar cómo empezó la vida en la Tierra. Los biólogos, biofísicos y bioquímicos evolucionistas han expresado durante mucho tiempo conjeturas cautelosas de que se necesitaba algún impulso energético bastante poderoso para desencadenar procesos vitales en la primera célula. Este flujo de energía externa podría romper enlaces químicos elementos como carbono, nitrógeno, hidrógeno y oxígeno. Estos elementos podrían luego reaccionar entre sí para formar las primeras moléculas orgánicas complejas. Anteriormente se pensaba que un choque de este tipo podría producir un pulso de energía electromagnética, por ejemplo, en forma de una fuerte descarga de rayo. Sin embargo, en últimos años Cada vez hay más ideas de que poderosas fuentes naturales de radiación podrían organizar un pulso de energía de este tipo mucho mejor que los rayos.

Fenómeno acidiano

Recientemente, el rover Curiosity hizo descubrimiento inesperado. Todo comenzó cuando, durante una investigación de rutina, el rover marciano encontró rastros de... ceniza nuclear en la superficie del Planeta Rojo.

Este hecho misterioso dio lugar inmediatamente a la hipótesis de que hace varios cientos de millones de años se produjo una explosión a gran escala en Marte. desastre nuclear. De alguna manera, un reactor natural explotó, cubriendo vastas áreas del planeta con polvo y escombros radiactivos. En este caso, el argumento principal es la implementación de tal “escenario nuclear” en la Tierra, en Oklo.

Quizás hace unos mil millones de años, se formó y operó un reactor nuclear gigante en la parte norte del Mar Acidalia marciano. Probablemente, el reactor marciano no tenía un regulador suficientemente eficaz y un día explotó, liberando una cantidad importante de sustancias radiactivas.

Lo más probable es que el "fenómeno acidiano" se haya producido a una profundidad considerable, al menos a un kilómetro, donde se encontraba un extenso yacimiento de uranio concentrado, torio y potasio. Aparentemente, el antiguo Marte era tectónicamente un planeta bastante tranquilo con muy poco movimiento. placas litosféricas. Por lo tanto, el yacimiento radiactivo estuvo en reposo durante mucho tiempo y en él se produjeron reacciones nucleares.

El rover Curiosity encontró rastros de ceniza nuclear en Marte

Los cálculos muestran que una explosión atómica marciana es comparable a la caída de un asteroide de 30 kilómetros sobre la superficie del planeta. Sin embargo, a diferencia del impacto de un asteroide, la fuente de la explosión estaba más cerca de la superficie y la depresión formada por ella tenía una profundidad mucho menor que los cráteres del impacto.

La región con altas concentraciones de torio se encuentra al noroeste del mar Acidalia, en una depresión amplia y poco profunda. El contenido de trazas de torio e isótopos radiactivos de potasio indica que se produjo un desastre nuclear hace varios cientos de millones de años, a mediados o al final de la era amazónica. Esta catástrofe también está indicada por la presencia en la atmósfera del planeta de los isótopos argón-40 y xenón-129, resultantes de reacciones nucleares.

Muchos científicos planetarios expresan grandes dudas sobre la realidad de Marte desastre nuclear. Así, señalan que las condiciones geológicas actuales tanto en Marte como en la Tierra no han experimentado cambios dramáticos desde hace milenios. Según geofísicos y geoquímicos, las características de la superficie marciana descubiertas durante la misión de la NASA pueden estar asociadas con los procesos geológicos más comunes que no tienen una base nuclear.

EN África occidental, no lejos del ecuador, en un área ubicada en el territorio del estado de Gabón, los científicos hicieron hallazgo increíble. Esto sucedió a principios de los años 70 del siglo pasado, pero hasta ahora los representantes de la comunidad científica no han llegado a un consenso: ¿qué se encontró?
Los depósitos de mineral de uranio son comunes, aunque bastante raros. Sin embargo, la mina de uranio descubierta en Gabón resultó no ser simplemente un depósito de un mineral valioso, sino que funcionó como... ¡un verdadero reactor nuclear! ¡Se descubrieron seis zonas de uranio en las que tuvo lugar una verdadera reacción de fisión de núcleos de uranio!

Las investigaciones han demostrado que el reactor fue puesto en funcionamiento hace unos 1.900 millones de años y funcionó en modo de ebullición lenta durante varios cientos de miles de años.
El contenido del isótopo de uranio U-235 en las zonas de reactores de la anomalía africana es casi el mismo que en los reactores nucleares modernos construidos por el hombre. Se utilizó agua subterránea como moderador.
Las opiniones de los representantes de la ciencia sobre el fenómeno están divididas. La mayoría de los expertos se inclinaron por la teoría según la cual el reactor nuclear de Gabón se puso en marcha espontáneamente debido a la coincidencia de las condiciones necesarias para tal lanzamiento.
Sin embargo, no todos estaban contentos con esta suposición. Y había buenas razones para ello. Se dice mucho que el reactor de Gabón, aunque no tenga partes que se parezcan exteriormente a creaciones de seres pensantes, sigue siendo un producto de la actividad de seres inteligentes.
Demos algunos hechos. La actividad tectónica en la zona en la que se encontró el reactor fue inusualmente alta durante su funcionamiento. Sin embargo, los estudios han demostrado que el más mínimo cambio en las capas del suelo provocaría sin duda la parada del reactor. Pero como el reactor funcionó durante cientos de miles de años, esto no sucedió. ¿Quién o qué congeló la tectónica mientras el reactor estaba en funcionamiento? ¿Quizás lo hicieron quienes lo lanzaron? Más. Como ya se mencionó, se utilizó agua subterránea como moderador. Para asegurar el funcionamiento constante del reactor, alguien tenía que regular la potencia que suministraba, ya que si era demasiada, el agua hervía y el reactor se paraba. Estos y otros puntos sugieren que el reactor de Gabón es de origen artificial. Pero ¿quién diablos tenía esa tecnología hace dos mil millones de años?
Digas lo que digas, la respuesta es sencilla, aunque un tanto banal. Esto sólo se podría hacer desde . Es muy posible que hayan llegado hasta nosotros desde la región central de la Galaxia, donde las estrellas son mucho más antiguas que el Sol y sus planetas son más antiguos. En esos mundos, la vida tuvo la oportunidad de surgir mucho antes, en una época en la que la Tierra aún no era un mundo muy confortable.
¿Por qué los extraterrestres necesitaban crear un reactor nuclear estacionario de alta potencia? Quién sabe... Tal vez equiparon una “estación de carga espacial” en la Tierra, o tal vez...
Existe la hipótesis de que civilizaciones altamente desarrolladas en en cierta etapa A medida que avanza su desarrollo, se “patrocinan” la vida que emerge en otros planetas. E incluso contribuyen a convertir mundos sin vida en habitables. ¿Quizás quienes construyeron el milagro africano pertenecieron a este pueblo? ¿Quizás usaron la energía del reactor para la terraformación? Los científicos todavía discuten sobre cómo surgió. atmósfera terrestre, tan rico en oxígeno. Uno de los supuestos es la hipótesis de la electrólisis de las aguas del Océano Mundial. Y la electrólisis, como saben, requiere mucha electricidad. Entonces, ¿tal vez los extraterrestres crearon el reactor gabonés para esto? Si es así, aparentemente no es el único. Es muy posible que algún día se encuentren otros como él.
Sea como fuere, el milagro gabonés nos hace pensar. Piensa y busca respuestas.

A. Yu.Shukolyukov
Química y Vida No. 6, 1980, p. 20-24

Esta historia trata sobre un descubrimiento que fue predicho hace mucho tiempo, que esperábamos durante mucho tiempo y casi nos desesperamos de esperar. Cuando finalmente se produjo el descubrimiento, resultó que la reacción en cadena de la fisión del uranio, considerada una de las manifestaciones más elevadas del poder de la mente humana, alguna vez pudo continuar y de hecho continuó sin ninguna intervención humana. Sobre este descubrimiento, sobre el fenómeno Oklo, se escribió mucho hace unos siete años y no siempre correctamente. Con el tiempo, las pasiones disminuyeron y la información sobre este fenómeno Últimamente agregado...

INTENTOS CON MEDIOS INADECUADOS

Dicen que un día de otoño de 1945, el físico japonés P. Kuroda, sorprendido por lo que vio en Hiroshima, pensó por primera vez si podría ocurrir un proceso similar de fisión nuclear en la naturaleza. Y si es así, ¿no es este proceso el que da lugar a la energía indomable de los volcanes que Kuroda estudiaba en aquella época?

Después de él, otros físicos, químicos y geólogos se dejaron llevar por esta tentadora idea. Pero la tecnología (los reactores nucleares que aparecieron en los años 50) actuó en contra de la espectacular conclusión. No es que la teoría de los reactores prohibiera tal proceso: lo declaró demasiado improbable.

Y, sin embargo, comenzaron a buscar rastros de la reacción en cadena de fisión nativa. El estadounidense I. Orr, por ejemplo, intentó detectar signos de “quema” nuclear en la tucholita. El nombre de este mineral no es en absoluto evidencia de su olor desagradable; la palabra se forma a partir de las primeras letras de los nombres latinos de los elementos que se encuentran en este mineral: torio, uranio, hidrógeno (hidrogenio, la primera letra es latina "). ceniza", leída como "x") y oxígeno (oxigenio). Y la terminación "iluminado" proviene del griego "fundido" - piedra.

Pero no se encontraron anomalías en la tucholita.

También se obtuvo un resultado negativo al trabajar con uno de los minerales de uranio más famosos: la uraninita 1. Se ha sugerido que los elementos de tierras raras presentes en la uraninita de Zaire se formaron en una reacción en cadena de fisión. Pero el análisis de isótopos mostró que esta impureza es ordinaria, no radiogénica.

Investigadores de la Universidad de Arkansas intentaron encontrar isótopos radiactivos de estroncio en las aguas termales del Parque Nacional Yellowstone. Razonaron así: el agua de estas fuentes se calienta mediante alguna fuente de energía; Si en algún lugar de las profundidades funciona un reactor nuclear natural, los productos radiactivos de la reacción en cadena de la fisión, en particular el estroncio-90, inevitablemente se filtrarán al agua. Sin embargo, no hubo signos de aumento de la radiactividad en las aguas de Yellowstone...

¿Dónde buscar un reactor natural? Los primeros intentos se hicieron casi a ciegas, basándose en consideraciones como “puede ser porque...”. Una teoría seria sobre un reactor nuclear natural todavía estaba muy lejos.

INICIOS DE LA TEORÍA

En 1956, se publicó una pequeña nota, de sólo una página, en la revista Nature. Esbozó brevemente la teoría de un reactor nuclear natural. Su autor fue el mismo P. Kuroda. El objetivo de la nota se reduce a calcular el factor de multiplicación de neutrones KҐ. El valor de este coeficiente determina si habrá o no una reacción en cadena de fisión. Tanto en el reactor como en el campo, obviamente.

Cuando se forma un depósito de uranio, pueden ocurrir tres " principales " actores"futura reacción en cadena. Estos son combustible - uranio-235, moderadores de neutrones - agua, óxidos de silicio y metales, grafito (al chocar con las moléculas de estas sustancias, los neutrones desperdician su suministro de energía cinética y pasan de rápido a lento) y , finalmente, los absorbentes de neutrones, entre los que se encuentran los elementos de fragmentación (una discusión especial sobre ellos) y, curiosamente, el propio uranio. El isótopo predominante, el uranio-238, puede fisionar neutrones rápidos, pero neutrones de energía media (más energéticos que los lentos, y más lentos que los rápidos) sus núcleos son capturados y no se desintegran ni fisionan.

Con cada fisión del núcleo de uranio-235 provocada por una colisión con un neutrón lento, se crean dos o tres nuevos neutrones. Parecería que el número de neutrones en el depósito debería aumentar como una avalancha. Pero no es tan simple. Los neutrones "recién nacidos" son rápidos. Para provocar una nueva fisión del uranio-235, deben volverse lentos. Aquí es donde les aguardan dos peligros. Al reducir la velocidad, deben saltar, por así decirlo, el intervalo de energía en el que el uranio-238 reacciona muy fácilmente con los neutrones. No todo el mundo lo consigue: algunos neutrones salen del juego. Los neutrones lentos supervivientes se convierten en víctimas de los núcleos atómicos de tierras raras, que siempre están presentes en los depósitos de uranio (y también en los reactores).

No sólo ellos, elementos dispersos, son omnipresentes. También se forman durante la fisión de los núcleos de uranio, forzada y espontánea. Y algunos elementos de fragmentación, como el gadolinio y el samario, se encuentran entre los mayores absorbentes de neutrones térmicos. Como resultado, por regla general, no quedan muchos neutrones para una reacción en cadena en el uranio...

El factor de multiplicación KҐ es la relación entre el resto de neutrones y su número original. Si K Ґ = 1, se produce una reacción en cadena de manera constante en un depósito de uranio; si K Ґ > 1, el depósito debe autodestruirse, disiparse e incluso puede explotar. Cuando K Ґ ¿Qué se necesita para esto? En primer lugar, el yacimiento debe ser antiguo. Actualmente, en la mezcla natural de isótopos de uranio la concentración de uranio-235 es sólo del 0,7%. Fue hace no mucho más de 500 millones o mil millones de años. Por lo tanto, en ningún depósito anterior a mil millones de años podría comenzar una reacción en cadena, independientemente de la concentración total de uranio o agua moderadora. La vida media del uranio-235 es de unos 700 millones de años. Cuanto más nos remontamos en el tiempo, mayor es la concentración del isótopo uranio-235. Hace dos mil millones de años era del 3,7%, 3 mil millones de años - 8,4%, 4 mil millones de años - ¡hasta el 19,2%! Luego, hace miles de millones de años, depósitos antiguos El uranio era bastante rico y estaba listo para "estallar" en cualquier momento.

La antigüedad del yacimiento es una condición necesaria, pero no suficiente, para el funcionamiento de los reactores naturales. Otra condición también necesaria es la presencia de agua en grandes cantidades. El agua, especialmente el agua pesada, es el mejor moderador de neutrones. No es casualidad que la masa crítica del uranio (93,5% 235 U) en solución acuosa sea inferior a un kilogramo, y en estado sólido, en forma de bola con un reflector especial de neutrones, de 18 a 23 kg. Al menos un 15-20% de agua tenía que estar en el antiguo mineral de uranio para que se produjera en él una reacción en cadena de fisión del uranio.

Pero esto todavía no es suficiente. Es necesario que el contenido de uranio en el mineral sea al menos del 10 al 20%. En otras circunstancias, la reacción en cadena natural no podría haber comenzado. Observemos de inmediato que ahora se consideran ricos los minerales que contienen entre 0,5 y 1,0% de uranio; más del 1% son muy ricos...

Pero eso no es todo. Es necesario que el depósito no sea demasiado pequeño. Por ejemplo, en un trozo de mineral del tamaño de un puño, el más antiguo y concentrado (tanto uranio como agua), no pudo comenzar una reacción en cadena. De tal pieza saldrían demasiados neutrones sin tener tiempo de entrar en una reacción en cadena. Se calculó que el tamaño de los depósitos que podrían convertirse en reactores naturales debería ser de al menos varios metros cúbicos.

Así, para que un reactor nuclear “milagroso” pueda empezar a funcionar por sí solo en un campo, deben cumplirse simultáneamente las cuatro condiciones obligatorias. Esto es lo que estipulaba la teoría formulada por el profesor Kuroda. Ahora la búsqueda de reactores naturales en los yacimientos de uranio podría adquirir cierta orientación.

NO DONDE ESTABAS BUSCANDO

Se realizaron búsquedas en Estados Unidos y la URSS. Los estadounidenses llevaron a cabo análisis isotópicos precisos del uranio, con la esperanza de detectar al menos un ligero "quemado" de uranio-235. En 1963, la Comisión de Energía Atómica de Estados Unidos ya tenía información sobre la composición isotópica de varios cientos de depósitos de uranio. Se estudiaron depósitos de uranio profundos y superficiales, antiguos y jóvenes, ricos y pobres. En los años setenta se publicaron estos datos. No se encontraron rastros de una reacción en cadena...

La URSS utilizó un método diferente para buscar un reactor nuclear natural. De cada cien fisiones de núcleos de uranio-235, seis dan como resultado la formación de isótopos de xenón. Esto significa que durante una reacción en cadena, el xenón debería acumularse en los depósitos de uranio. Un exceso de concentración de xenón (más de 10 -15 g/g) y cambios en su composición isotópica en el mineral de uranio indicarían un reactor natural. La sensibilidad de los espectrómetros de masas soviéticos permitió detectar las más mínimas desviaciones. Se investigaron muchos depósitos de uranio "sospechosos", pero ninguno mostró signos de reactores nucleares naturales.

Resultó que la posibilidad teórica de una reacción en cadena natural nunca se hizo realidad. A esta conclusión se llegó en 1970. Y apenas dos años después, los especialistas franceses se toparon por casualidad con un reactor nuclear natural. Así fue.

En junio de 1972, se preparó una solución estándar de uranio natural en uno de los laboratorios del Comisariado de Energía Atómica de Francia. Medimos su composición isotópica: el uranio-235 resultó ser 0,7171% en lugar de 0,7202%. ¡Pequeña diferencia! Pero en el laboratorio estamos acostumbrados a trabajar con precisión. Verificamos el resultado: se repitió. Investigamos otra preparación de uranio: ¡el déficit de uranio-235 es aún mayor! Durante las siguientes seis semanas, se analizaron urgentemente otras 350 muestras y se descubrió que el mineral de uranio empobrecido en ran-235 estaba siendo entregado a Francia desde el depósito de uranio de Oklo en Gabón.

Organizaron una investigación: resultó que en un año y medio salieron de la mina 700 toneladas de uranio empobrecido, y la escasez total de uranio-235 en las materias primas suministradas a las plantas nucleares en Francia ascendió a 200 kg. Obviamente fueron utilizados por la propia naturaleza como combustible nuclear...

Los investigadores franceses (R. Bodu, M. Nelli, etc.) publicaron con urgencia un mensaje de que habían descubierto un reactor nuclear natural. Luego, muchas revistas publicaron los resultados de un estudio exhaustivo del inusual depósito de Oklo.

Dos internacionales congresos científicos. Todos coincidieron en una opinión común: se trata verdaderamente de un reactor nuclear natural que funcionaba solo en el centro de África, cuando no había ancestros humanos en la Tierra.

¿CÓMO PASÓ ESTO?

Hace 2 mil 600 millones de años, en el territorio de lo que hoy es Gabón y los estados africanos vecinos, se formó una enorme losa de granito de muchas decenas de kilómetros de largo. (Esta fecha, así como otras que se discutirán, se determinó mediante relojes radiactivos, mediante la acumulación de argón a partir de potasio, estroncio a partir de rubidio y plomo a partir de uranio).

Durante los siguientes 500 millones de años, este bloque fue destruido y se convirtió en arena y arcilla. Fueron arrastrados por los ríos y, en forma de sedimentos saturados de materia orgánica, se asentaron en capas en el delta de un antiguo y enorme río. Durante decenas de millones de años, el espesor de los sedimentos aumentó tanto que las capas inferiores acabaron a varios kilómetros de profundidad. A través de ellos se filtró agua subterránea, en la que se disolvieron sales, incluidas algunas sales de uranilo (ion UO 2 2+). En capas saturadas de materia orgánica, se daban las condiciones para la reducción del uranio hexavalente a uranio tetravalente, que precipitaba. Poco a poco, muchos miles de toneladas de uranio se depositaron en forma de “lentes” de mineral de decenas de metros de tamaño. El contenido de uranio en el mineral alcanzó el 30, 40, 50% y siguió creciendo.

La concentración isotópica de uranio-235 era entonces del 4,1%. Y en algún momento se cumplieron las cuatro condiciones necesarias para el inicio de una reacción en cadena, descritas anteriormente. Y el reactor natural empezó a funcionar. El flujo de neutrones aumentó cientos de millones de veces. Esto no sólo provocó la quema del uranio-235, sino que el depósito de Oklo resultó ser un conjunto de muchas anomalías isotópicas.

Junto con el uranio-235, todos los isótopos que interactúan fácilmente con los neutrones se "quemaron". Se encontró en la zona de reacción del samario y perdió su isótopo 149 Sm. Si en la mezcla natural de isótopos de samario es del 14%, en el sitio del reactor natural es solo del 0,2%. La misma suerte corrieron 151 Eu, 157 Gd y algunos otros isótopos de elementos de tierras raras.

Pero incluso en un reactor nuclear natural se aplican las leyes de conservación de la energía y la materia. Nada se convierte en nada. Los átomos "muertos" dieron origen a otros nuevos. La fisión del uranio-235, lo sabemos por la física, no es más que la formación de fragmentos de diversos núcleos atómicos con números másicos de 70 a 170. Un buen tercio de la tabla de elementos, desde el zinc hasta el lutecio, se obtiene como resultado de la fisión de los núcleos de uranio. En la zona de reacción en cadena vive. elementos químicos con una composición isotópica fantásticamente distorsionada. El rutenio de Oklo, por ejemplo, tiene tres veces más núcleos con un número másico de 99 que el rutenio natural. En el circonio, el contenido del isótopo 96 Zr aumenta cinco veces. El 149Sm “quemado” se convirtió en 150 Sm, y este último acabó siendo 1300 veces más abundante en una de las muestras de lo que debería haber sido. De la misma forma, la concentración de los isótopos 152 Gd y 154 Gd aumentó 100 veces.

Todas estas anomalías isotópicas son interesantes en sí mismas, pero también revelaron mucho sobre el reactor natural. Por ejemplo, cuánto tiempo trabajó. Algunos isótopos formados durante el funcionamiento de un reactor natural eran naturalmente radiactivos. No sobrevivieron hasta el día de hoy; se desintegraron. Pero durante el tiempo que los isótopos radiactivos estuvieron en la zona de reacción, algunos de ellos reaccionaron con los neutrones. A partir del número de productos de dichas reacciones y de los productos de desintegración de los isótopos radiactivos, conociendo la dosis de neutrones, se calculó la duración de funcionamiento de un reactor natural. Resultó que trabajó durante unos 500 mil años.

Y la dosis de neutrones también estaba determinada por los isótopos, por su agotamiento o acumulación; la probabilidad de interacción de los elementos de fragmentación con los neutrones se conoce con bastante precisión. Las dosis de neutrones en el reactor natural fueron muy impresionantes: alrededor de 10 21 neutrones por centímetro cuadrado, es decir, miles de veces más que las utilizadas en los laboratorios para la activación de neutrones. análisis químico. Cada centímetro cúbico¡Los minerales fueron bombardeados con cien millones de neutrones por segundo!

A partir del quemado de isótopos se calculó también la energía liberada en el reactor natural: 10,11 kWh. Esta energía fue suficiente para que la temperatura del campo de Oklo alcanzara los 400-600°C. Antes Explosión nuclear Obviamente estaba lejos, el reactor no se vendía. Probablemente esto se deba al hecho de que el reactor natural de Oklo se autorregulaba. Cuando el factor de multiplicación de neutrones se acercó a la unidad, la temperatura aumentó y el agua, el moderador de neutrones, abandonó la zona de reacción. El reactor se detuvo, se enfrió y el agua volvió a saturar el mineral: la reacción en cadena se reanudó nuevamente.

Todo esto continuó hasta que el agua fluyó libremente hacia el mineral. Pero un día el régimen hídrico cambió y el reactor se detuvo para siempre. Durante dos mil millones de años, las fuerzas del interior de la Tierra desplazaron, trituraron, elevaron las capas minerales en un ángulo de 45° y las sacaron a la superficie. Reactor natural, como congelado en una capa. permafrost El mamut, en su forma original, apareció ante los investigadores modernos.

Sin embargo, no del todo prístino. Algunos isótopos formados durante el funcionamiento del reactor desaparecieron de la zona de reacción. Por ejemplo, el bario, el estroncio y el rubidio encontrados en el depósito de Oklo resultaron tener una composición isotópica casi normal. Pero la reacción en cadena debería haber provocado enormes anomalías en la composición de estos elementos. Hubo anomalías, pero el bario, el estroncio y especialmente el rubidio son elementos químicamente activos y, por tanto, geoquímicamente móviles. Los isótopos "anómalos" fueron eliminados de la zona de reacción y los normales tomaron su lugar de las rocas circundantes.

El telurio, el rutenio y el circonio también migraron, aunque no de manera tan significativa. Dos mil millones de años es mucho tiempo incluso para la naturaleza inanimada. Pero los elementos de tierras raras (productos de fisión del uranio-235 y especialmente el uranio mismo) resultaron estar firmemente conservados en la zona de reacción.

Pero lo que todavía resulta inexplicable son las razones de la singularidad del yacimiento de Oklo. En el pasado lejano, los reactores nucleares naturales deberían haber surgido con bastante frecuencia en rocas antiguas. Pero no se encuentran. ¿Quizás surgieron, pero por alguna razón se autodestruyeron, explotaron y el depósito de Oklo fue el único que sobrevivió milagrosamente? Aún no hay respuesta a esta pregunta. Tal vez haya reactores naturales en algún otro lugar, y vale la pena buscarlos adecuadamente...

1 En libros de referencia antiguos, la composición de la uraninita se expresa mediante la fórmula UO 2, pero esta es una fórmula idealizada. De hecho, en la uraninita, por cada átomo de uranio hay de 2,17 a 2,92 átomos de oxígeno.