Mokslas ir IT

2020.01.05 10:13

Seniausiam pasaulyje branduoliniam reaktoriui 2 mlrd. metų ir jis yra Afrikoje

LRT.lt 2020.01.05 10:13

Senovės branduolinis reaktorius, kuris veikė dar prieš 2 milijardus metų. Tai skamba kaip visiška nesąmonė, tačiau galbūt tik todėl, kad pats terminas reaktorius įprastai reiškia žmogaus sukurtą daiktą.

Šiuo atveju reaktorius yra natūralaus urano regionas, esantis Žemės plutoje. Jis buvo rastas Oklo regione, Gabone, Afrikoje. Uranas yra radioaktyvus, o sąlygos šioje uolėtoje srityje buvo tinkamos, kad natūraliai pradėtų vykti branduolinės reakcijos, skelbia „Scientific American“.

Pirmasis branduolinis reaktorius, gaminantis elektrą, pradėjo veikti 1951 m. ir pagamino tik labai mažai energijos. Oklo reaktorius, kita vertus, branduolinę energiją jau kūrė maždaug prieš 2 milijardus metų!

Jis buvo atrastas 1972 m., kai prancūzų mokslininkai paėmė urano rūdos iš kasyklos Gabone, norėdami patikrinti urano sudėtį. Įprastai urano rūda yra sudaryta iš trijų rūšių urano (izotopų), kurių kiekviename yra skirtingas neutronų skaičius: uranas 238, kuris yra gausiausias, uranas 234, kuris yra rečiausias, ir uranas 235, kuris labiausiai domina fizikus, nes gali palaikyti branduolines grandinines reakcijas.

Galima tikėtis, kad urano rūda sudaryta iš 0,720 proc. urano 235, nes tokia izotopo dalis randama kituose uolienų pavyzdžiuose iš Žemės plutos, Mėnulio ir net meteoritų. Tačiau prancūzų mokslininkai nustatė, kad urano mėginyje buvo tik 0,717 proc. urano 235. Tai, kas gali atrodyti nedideliu 0,003 proc. skirtumu, yra labai svarbu urano atveju.

Tai reiškė, kad šachtoje trūko apie 200 kilogramų urano 235. Jis nebuvo pavogtas. Šis trūkstamas 0,003 proc. branduolio dalijimosi metu buvo suskaidytas į kitus atomus. Tokia išvada apstulbino mokslininkus, nes yra trys labai specifinės sąlygos, kurių reikia, kad reaktoriuje nuolatos išsiskirtų energija. Patiems garsiausiems pasaulio mokslininkams sunkiai sekėsi kuriant branduolinį reaktorių, todėl atrodė mažai tikėtina, kad gamta tiesiog sukūrė tokį atsitiktinai.

Tačiau taip ir atsitiko. Kaip jau minėjome, reikia trijų sąlygų reakcijai vykti.

Pirma, reikia pakankamo kiekio urano 235, kad reakcija vyktų. Nors 0,720 proc. gali atrodyti nedaug, tokios dalies visiškai užtenka. Tikėtina, kad tokia pati dalis buvo ir prieš 2 milijardus metų, kai pradėjo veikti reaktorius.

Antroji sąlyga yra neutronų šaltinis. Uranas 235 natūraliai skyla į torį ir proceso metu išskiria neutroną. Tada šis neutronas gali keliauti kito urano 235 atomo link ir pradėti skilimo procesą. Branduolio dalijimasis yra tada, kai atomas suskaidomas į mažesnius atomus, įprastai proceso metu išskirdamas energiją. Šis neutronas susilieja su uranu 235, ir kartu jie susiformuoja į nestabilų uraną 236. Tuomet uranas 236 yra nestabilus ir suskaidomas, sukuriant įvairius mažesnius, stabilius atomus ir kai kuriuos neutronus. Šie neutronai gali sėkmingai šaudyti kitų atomų link ir tęsti grandininę reakciją.

Branduoliniam reaktoriui taip pat buvo tiekiama reguliuojanti medžiaga: natūralaus požeminio vandens srautas. Atomams pradėjus skilti, jie išskiria neutronus ir energiją. Vanduo sulėtins neutronus, tačiau energija sušildys vandenį. Po kurio laiko vanduo pasidaro toks karštas, kad pradeda virti. Galiausiai užviręs vanduo išgaruotų, kol reaktoriuje jo neliktų pakankamai neutronams sulėtinti. Neutronai pradėtų šaudyti į žemę, su nieko nereaguotų ir reakcija sustotų. Tuomet reiktų laukti, kol natūralaus gruntinio vandens susikauptų pakankamai, kad vėl būtų pradėtas visas procesas. Toks ciklas tikriausiai tęsėsi šimtus tūkstančių metų.

Deja, visos geros dienos kažkada baigiasi. Urano 235 kiekio neužteko natūralioms reakcijoms vykti, galiausiai reaktorius sustojo, palikdamas tik keletą pėdsakų, kad kadaise egzistavo.