Древний атомный реактор
Физик Франсис Перрен. не поверил своим глазам, когда увидел в 1972 г. результаты планового исследования, проведенного на французской установке по обогащению урана в Пьерлате. Как обычно, сотрудники предприятия выделили из урановой руды крайне токсичный фторид урана, из которого производится топливо для атомных электростанций. Правда, в нем содержалось только 0,7171% урана-235.
Нормативное содержание урана-235 составляет 0,7202%. Незначительная разница снизила бы выработку ядерного топлива менее чем на 0,5%, и это почти не сказалось бы на результате. Какой-либо опасности ученый тоже не видел. Проблема заключалась в другом: откуда бы ни поступала урановая руда, она всегда содержала точно 0,7202% урана-235. Даже незначительные включения урана , который американские астронавты привезли с Луны, содержали именно такое его количество. Лишь и одной-единственной пробе из естественных источников урана-235 оказалось меньше: в той самой, которую рассматривал Перрен.
Значит, либо руда была взята из атомного реактора, либо вблизи месторождения взорвалась атомная бомба. Урановая руда была добыта в шахте Окло в Габоне, но в Центральной Африке нигде не было и намека на испытания атомного оружия. Да и атомных реакторов там нет нигде. Чтобы понять причину отсутствия урана-235, Франсис Перрен еще раз проанализировал реакции, проходящие в атомном реакторе, где нейтрон расщепляет атомное ядро урана. При этом образуются два меньших атомных ядра и выделяегся большая порция энергии. Кроме того, при расщеплении ядра высвобождаются два-три нейтрона. Впрочем, вначале их скорость слишком велика, чтобы расщеплять другие атомные ядра. Они остаются в ядрах другого изотопа
Атомная электростанция. Место древнего естественного реактора в Окло недавно было огорожено бетонными плитами, чтобы защитить его от разрушения, топа урана, известного физикам как уран-238. Поскольку природный уран на 99,27% состоит из урана-238, большинство нейтронов оказываются связанными и не могут расщепить еще одно ядро урана-235. Поэтому в природных урановых рудах ядерная реакция невозможна.
Для того чтобы все-таки ее инициировать, природный уран обогащают, то есть удаляют из природного урана уран-238, повышая концентрацию урана-235. Если содержание урана-235 в природном уране составит не более 80%, а его масса превысит 49 кг, начнется самопроизвольная цепная реакция, в процессе которой до момента расходования большей части урана-235 выделяется такое количество энергии, что из подобного материала можно было бы создать атомную бомбу. В атомных реакторах, напротив, применяется ядерное топливо, в котором содержится максимум 4% урана-235; поэтому он не может взорваться. При этом в таком ядерном топливе содержится много урана-238, из-за чего практически все нейтроны бывают захваченными еще до того, как они успевают расщепить ядро урана-235. Поэтому на атомных электростанциях так называемыми замедлителями тормозят быстрые нейтроны настолько, что они не захватываются ядрами урана-238, а делят уран-235. ВЙу^-В качестве замедлителя используется графит, а также вода (обычная или тяжелая). Для поддержания ядерной реакции с замедлителем- содержание урана-235 должно быть больше 1%. Следовательно, это тоже исключает версию о природном ядерном реакторе, ведь урановая руда всегда содержит только 0,7202% урана-235. Тут размышления Перрена зашли в тупик: ведь как ни крути, но только наличием природного реактора можно объяснить более низкое содержание урана-235 из Габона - 0,7171%.
Потом Франсис Перрен все понял. Ведь уран - радиоактивный материал, излучающий частицы. Значит, он изменяется с течением времени. Так, за 4,5 млрд лет распадается половина урана-238. Уран-235, напротив, распадается быстрей, так что уже через 704 млн лет от него остается лишь половина. Поскольку со времени к этим двум веществам ничего не могло присоединиться, то доля урана-235 должна была составлять около 17%. Когда 2 млрд лет назад на территории нынешнего Габона образовались месторождения урановой руды, доля урана-235 была 3% - почти такая же, как в техническом ядерном реакторе. Если туда поступало достаточное количество воды, могла начаться ядерная реакция. За 500 тыс. лет в этом природном реакторе было расщеплено 6 тонн урана-235 и выделилось столько энергии, сколько современный ядерный реактор вырабатывает за 4 года. Так что люди превзошли природу по эффективности.
Итак, в 1972 г. французский физик Франсис Перрен обнаружил в Габоне 15 урановых месторождений и доказал, что 1,7 млрд лет назад они являлись геореакторами - природными очагами ядерных реакций.
Нормативное содержание урана-235 составляет 0,7202%. Незначительная разница снизила бы выработку ядерного топлива менее чем на 0,5%, и это почти не сказалось бы на результате. Какой-либо опасности ученый тоже не видел. Проблема заключалась в другом: откуда бы ни поступала урановая руда, она всегда содержала точно 0,7202% урана-235. Даже незначительные включения урана , который американские астронавты привезли с Луны, содержали именно такое его количество. Лишь и одной-единственной пробе из естественных источников урана-235 оказалось меньше: в той самой, которую рассматривал Перрен.
Значит, либо руда была взята из атомного реактора, либо вблизи месторождения взорвалась атомная бомба. Урановая руда была добыта в шахте Окло в Габоне, но в Центральной Африке нигде не было и намека на испытания атомного оружия. Да и атомных реакторов там нет нигде. Чтобы понять причину отсутствия урана-235, Франсис Перрен еще раз проанализировал реакции, проходящие в атомном реакторе, где нейтрон расщепляет атомное ядро урана. При этом образуются два меньших атомных ядра и выделяегся большая порция энергии. Кроме того, при расщеплении ядра высвобождаются два-три нейтрона. Впрочем, вначале их скорость слишком велика, чтобы расщеплять другие атомные ядра. Они остаются в ядрах другого изотопа
Атомная электростанция. Место древнего естественного реактора в Окло недавно было огорожено бетонными плитами, чтобы защитить его от разрушения, топа урана, известного физикам как уран-238. Поскольку природный уран на 99,27% состоит из урана-238, большинство нейтронов оказываются связанными и не могут расщепить еще одно ядро урана-235. Поэтому в природных урановых рудах ядерная реакция невозможна.
Для того чтобы все-таки ее инициировать, природный уран обогащают, то есть удаляют из природного урана уран-238, повышая концентрацию урана-235. Если содержание урана-235 в природном уране составит не более 80%, а его масса превысит 49 кг, начнется самопроизвольная цепная реакция, в процессе которой до момента расходования большей части урана-235 выделяется такое количество энергии, что из подобного материала можно было бы создать атомную бомбу. В атомных реакторах, напротив, применяется ядерное топливо, в котором содержится максимум 4% урана-235; поэтому он не может взорваться. При этом в таком ядерном топливе содержится много урана-238, из-за чего практически все нейтроны бывают захваченными еще до того, как они успевают расщепить ядро урана-235. Поэтому на атомных электростанциях так называемыми замедлителями тормозят быстрые нейтроны настолько, что они не захватываются ядрами урана-238, а делят уран-235. ВЙу^-В качестве замедлителя используется графит, а также вода (обычная или тяжелая). Для поддержания ядерной реакции с замедлителем- содержание урана-235 должно быть больше 1%. Следовательно, это тоже исключает версию о природном ядерном реакторе, ведь урановая руда всегда содержит только 0,7202% урана-235. Тут размышления Перрена зашли в тупик: ведь как ни крути, но только наличием природного реактора можно объяснить более низкое содержание урана-235 из Габона - 0,7171%.
Потом Франсис Перрен все понял. Ведь уран - радиоактивный материал, излучающий частицы. Значит, он изменяется с течением времени. Так, за 4,5 млрд лет распадается половина урана-238. Уран-235, напротив, распадается быстрей, так что уже через 704 млн лет от него остается лишь половина. Поскольку со времени к этим двум веществам ничего не могло присоединиться, то доля урана-235 должна была составлять около 17%. Когда 2 млрд лет назад на территории нынешнего Габона образовались месторождения урановой руды, доля урана-235 была 3% - почти такая же, как в техническом ядерном реакторе. Если туда поступало достаточное количество воды, могла начаться ядерная реакция. За 500 тыс. лет в этом природном реакторе было расщеплено 6 тонн урана-235 и выделилось столько энергии, сколько современный ядерный реактор вырабатывает за 4 года. Так что люди превзошли природу по эффективности.
Итак, в 1972 г. французский физик Франсис Перрен обнаружил в Габоне 15 урановых месторождений и доказал, что 1,7 млрд лет назад они являлись геореакторами - природными очагами ядерных реакций.