Unieke natuurlijke kernreactor in Oklo, geschiedenis van de opening en werkingsprincipe

We zijn er allemaal aan gewend dat een kernreactor een complexe technische constructie is, die: is relatief recent uitgevonden door de mensheid en gemaakt om voordelen te bieden door middel van een gecontroleerde Nucleaire reactie.

Maar onze natuur is zo uniek en divers dat het zijn eigen natuurlijke kernreactor heeft gecreëerd, die al meer dan honderd jaar heeft gewerkt, en dat was bijna twee miljard jaar geleden. De geschiedenis van de ontdekking en het werkingsprincipe van dit natuurlijke fenomeen zullen in het materiaal van vandaag worden besproken.

Hoe een natuurlijke kernreactor werd ontdekt

Dus 1956, de zogenaamde Koude Oorlog is in volle gang en elk min of meer groot land streeft ernaar uranium 235 te krijgen om de gesloten club van kernmachten binnen te gaan. Ook Frankrijk toonde dezelfde wens, maar slaagde er niet in uraniumafzettingen op zijn grondgebied te vinden.

Maar gelukkig wisten Franse specialisten de rijke Oklo-regio te vinden in een land als Gabon (Frankrijk had de macht over dit land als metropool). Maar het uranium dat in deze afzetting werd gewonnen, bleek heel vreemd te zijn. Hij zag er immers uit alsof hij al een werkende reactor had bezocht.

Dit werd bekend na de gebruikelijke massaspectrometrische analyse die in 1972 bij de concentrator werd uitgevoerd.

Alleen werden ingenieurs geconfronteerd met een uniek natuurverschijnsel - een natuurlijke kernreactor, die, zoals later bleek, met succes ongeveer twee miljard jaar heeft gewerkt.

Het principe van kernreactie en de halfwaardetijd van uranium 235

In de natuur komen meerdere isotopen van uranium voor, maar alleen uranium 235 is geschikt voor werk in kernreactoren en voor het vullen van kernbommen. Bovendien is de halfwaardetijd van deze isotoop 700 miljoen jaar en als gevolg van dit verval wordt thorium 231 gevormd.

Maar je hoeft uranium 235 alleen maar te beïnvloeden met een langzaam neutron, want het vervalt meteen. Dit is wat dit element zo uniek maakt.

Er zijn veel bronnen van neutronenstraling in de natuur die heel goed in staat zijn om een ​​vervalreactie teweeg te brengen. Maar ze gaan te snel om te interageren met uranium 235, wat betekent dat ze een fase van vertraging moeten doormaken door invloeden van buitenaf.

Het blijkt dat als je U235 in gewoon water doet, het voldoende neutronen vertraagt, en ze zullen worden opgenomen door uranium 235. Dit zal de isotoop uranium 236 produceren, dat extreem onstabiel is en snel vervalt in barium 141 en krypton 92, evenals drie hoogenergetische neutronen.

Dus zodra de toegewezen drie neutronen door water worden afgeremd, kunnen ze ook al worden geabsorbeerd drie isotopen van uranium 235, die op hun beurt ook een vervalproces zullen ondergaan met het vrijkomen van snel neutronen. Dit zal een exponentieel toenemende kettingreactie van kernsplijting veroorzaken.

Wetenschappers hebben lang geleerd hoe ze de zogenaamde koolstofanalyse moeten uitvoeren, die precies gebaseerd is op de bepaling van de restfractie van uranium 235. In dit opzicht is alles eenvoudig, als je weet wanneer uranium is gevormd en dat elke 700 miljoen jaar zijn aandeel in het erts wordt gehalveerd, dan is het een kwestie van technologie om te bepalen wat het gehalte in het erts is.

Er wordt dus aangenomen dat absoluut al het uranium op onze planeet toen werd gevormd, toen werd onze zon een supernova, dat wil zeggen ongeveer 6 miljard jaar geleden. Op basis van deze gegevens vinden we dat de concentratie van uranium 235 in uraniumerts op aarde 0,72% zou moeten zijn.

Maar de analyse van het erts uit de Oklo-afzetting toonde een graad van 0,717%. Op het eerste gezicht is het verschil niet significant, maar gezien het volume van het depot werd geschat dat in Oklo er ontbreekt ongeveer 200 kg puur uranium, en dit is genoeg voor een minuut om verschillende atoom bommen.

Ik denk niet dat het de moeite waard is om te zeggen dat er geen limiet was aan de verrassing van de Fransen, aangezien, gezien de hele politieke situatie en de zich ontvouwende wapenwedloop tussen de Sovjet-Unie en de Verenigde Staten, veroorzaakte het "verlies" van een dergelijke hoeveelheid uranium grote bezorgdheid en veel vragen.

Maar met een meer grondige studie van het erts in het depot ontdekten wetenschappers ook een grote hoeveelheid van de zogenaamde vervalproducten van uranium 235.

Dit suggereerde dat het gedolven uranium 235 al in de reactor was uitgewerkt en naar de grond was teruggebracht.

En op het eerste gezicht is dit complete onzin, maar verder werk aan de afzetting toonde aan dat dit een uniek object is - 's werelds enige natuurlijke kernreactor.

Het werkingsprincipe van een natuurlijke kernreactor in Oklo

De reactor was heel lang in de actieve fase, namelijk zo'n 2 miljard jaar geleden. Bovendien was de concentratie uranium in het erts destijds 3%, net als in moderne kernreactoren.

De natuur loste het probleem van het afremmen van neutronen op ten koste van het grondwater, aangezien bleek dat uraniumerts in de grondwaterlaag was ondergedompeld. En het was dit water dat de neutronen vertraagde die reageerden en een nucleaire kettingreactie veroorzaakten.

En als het water constant in de "reactor" zou zijn, dan zou de steeds toenemende reactie overgaan in een superkritische toestand en zou er onvermijdelijk een explosie plaatsvinden.

Maar de natuurlijke reactor in Oklo is nooit in zo'n kritieke toestand gekomen. Water start immers zowel de reactie als deze kan stoppen.

Bovenstaande figuur toont een dwarsdoorsnede van de Oklo-reactor. Dus het water dat door de reactor stroomt, veroorzaakte een kettingreactie en maakte dit gebied erg heet, waarna het water na een bepaalde tijd kookte en verdampte. Dus stopte de reactie, omdat er niets was om de neutronen te vertragen.

Toen de reactor was afgekoeld, werd er weer water in opgevangen en werd de reactie gestart. De reactor bleef jarenlang in deze "werkende" staat, totdat de uraniumconcentratie tot een zodanig niveau daalde dat het niet meer mogelijk was om de kritische toestand te bereiken.

Dit is hoe de unieke natuurlijke reactor in Oklo werkte, en wetenschappers berekenden zelfs dat het vermogen ongeveer 100 kW was.

Dit feit geeft aan dat er op het eerste gezicht een onmogelijk fenomeen in de natuur kan bestaan ​​en dat de natuur nog steeds een uitvinder is.

Als het materiaal interessant voor je was, beoordeel het dan en vergeet je niet te abonneren op het kanaal. Bedankt voor uw aandacht!