Dabiskais kodolreaktors Āfrikā. Āfrikā atklāts sens kodolreaktors

Dabiskie kodolreaktori pastāv! Savulaik izcilais kodolfiziķis Enriko Fermi pompozi paziņoja, ka tikai cilvēks spēj radīt kodolreaktoru... Tomēr, kā izrādījās pēc daudziem gadu desmitiem, viņš kļūdījās - viņš ražo arī kodolreaktorus! Tie pastāvēja pirms daudziem simtiem miljonu gadu, burbuļojot kodola ķēdes reakcijās. Pēdējais no tiem, Oklo dabiskais kodolreaktors, izdzisa pirms 1,7 miljardiem gadu, bet joprojām elpo starojumu.

Kāpēc, kur, kā un, pats galvenais, kādas ir šīs dabas parādības rašanās un aktivitātes sekas?

Dabiskos kodolreaktorus var radīt pati māte daba - tam pietiks, ka vajadzīgā urāna-235 izotopa koncentrācija (235U) uzkrājas vienā “vietā”. Izotops ir unikāls ķīmisko elementu veids, kas atšķiras no citiem ar to, ka atoma kodolā ir vairāk vai mazāk neitronu, bet protonu un elektronu skaits paliek nemainīgs.

Piemēram, urānā vienmēr ir 92 protoni un 92 elektroni, tomēr neitronu skaits ir atšķirīgs: 238U ir 146 neitroni, 235U ir 143, 234U ir 142, 233U ir 141 utt. ... Dabiskajos minerālos - uz Zemes, uz citām planētām un meteorītiem - masa vienmēr ir 238U (99,2739%), un izotopi 235U un 234U ir pārstāvēti tikai pēdās - attiecīgi 0,720% un 0,0057%.

Kodolķēdes reakcija sākas, kad urāna-235 izotopa koncentrācija pārsniedz 1% un jo intensīvāka tā ir, jo intensīvāka. Tieši tāpēc, ka urāna-235 izotops dabā ir ļoti izkliedēts, tika uzskatīts, ka dabiskie kodolreaktori nevar pastāvēt. Starp citu, spēkstaciju kodolreaktoros 235U izmanto kā degvielu un atombumbās.

Taču 1972. gadā urāna raktuvēs pie Oklo Gabonā, Āfrikā, zinātnieki atklāja 16 dabiskos kodolreaktorus, kas darbojās gandrīz pirms 2 miljardiem gadu... Tagad tie ir apstājušies, un 235U koncentrācija tajos ir mazāka nekā tā bija “normāli” dabas apstākļi - 0,717%.

Šī, kaut arī niecīgā, atšķirība, salīdzinot ar “parastajiem” minerāliem, lika zinātniekiem izdarīt vienīgo loģisko secinājumu - šeit patiešām darbojās dabiskie kodolreaktori. Turklāt apstiprinājums bija augstā urāna-235 kodolu sabrukšanas produktu koncentrācija, līdzīgi kā tas notiek mākslīgajos reaktoros. Kad urāna-235 atoms sadalās, neitroni izplūst no tā kodola, ietriecoties urāna-238 kodolā, tie pārvērš to par urānu-239, kas savukārt zaudē 2 elektronus, kļūstot par plutoniju-239...

Tieši šis mehānisms Oklo radīja vairāk nekā divas tonnas plutonija-239. Zinātnieki ir aprēķinājuši, ka dabiskā Oklo kodolreaktora “palaišanas” laikā, aptuveni pirms 2 miljardiem gadu (235U pussabrukšanas periods ir 6 reizes ātrāks nekā 238U - 713 miljoni gadu), 235U daļa bija vairāk nekā 3%, kas ir līdzvērtīgs rūpnieciski bagātinātam urānam.

Lai kodolreakcija turpinātos, nepieciešams faktors bija ātro neitronu palēninājums, kas izdalījās no urāna-235 kodoliem. Šis faktors, tāpat kā cilvēka radītajos reaktoros, bija parasts ūdens.

Reaktors sāka darboties, kad Oklo ar urānu bagātos porainos iežus appludināja gruntsūdeņi, un darbojās kā sava veida neitronu regulētāji. Reakcijas rezultātā izdalītais siltums izraisīja ūdens vārīšanos un iztvaikošanu, palēninot un pēc tam apturot kodola ķēdes reakciju.

Un pēc tam, kad viss iezis bija atdzisis un visi īslaicīgie izotopi sabrukuši (tās ir tā sauktās neitronu indes, kas spēj absorbēt neitronus un apturēt reakciju), ūdens tvaiki kondensējās, appludinot iezi, un reakcija atsākās.

Zinātnieki aprēķināja, ka reaktors bija “ieslēgts” 30 minūtes, līdz ūdens iztvaikoja, un “izslēgts” 2,5 stundas, līdz tvaiks kondensējās. Šis cikliskais process atgādināja mūsdienu geizerus un ilga vairākus simtus tūkstošus gadu. Urāna sabrukšanas produktu kodolu, galvenokārt joda radioaktīvo izotopu, sabrukšanas laikā izveidojās pieci ksenona izotopi.

Tie ir visi 5 izotopi dažādās koncentrācijās, kas tika atrasti šādos dabiskajos reaktora iežos. Tieši šīs cēlgāzes (ksenons ir ļoti smaga un radioaktīva gāze) izotopu koncentrācija un attiecība ļāva noteikt periodiskumu, ar kādu Oklo reaktors “darbojās”.

Urāna-235 atoma (lielo atomu) kodola sabrukšana izraisa ātro neitronu starojumu, kas jāpalēnina ar ūdeni turpmākām kodolreakcijām (mazām molekulām)

Ir zināms, ka augsts starojums ir kaitīgs dzīviem organismiem. Tāpēc vietās, kur pastāvēja dabiskie kodolreaktori, acīmredzami bija “mirušie punkti”, kur nebija dzīvības, jo DNS iznīcina radioaktīvais jonizējošais starojums. Bet plankuma malā, kur radiācijas līmenis bija daudz zemāks, bija biežas mutācijas, kas nozīmē, ka pastāvīgi radās jaunas sugas.

Zinātnieki joprojām skaidri nezina, kā uz Zemes sākās dzīvība. Viņi zina tikai to, ka tam bija vajadzīgs spēcīgs enerģijas impulss, kas veicinātu pirmo organisko polimēru veidošanos. Tiek uzskatīts, ka šādi impulsi varētu būt zibens, vulkāni, meteorītu un asteroīdu kritieni, tomēr pēdējos gados tiek piedāvāts par izejas punktu ņemt hipotēzi, ka šādu impulsu varētu radīt dabiskie kodolreaktori. Kas zina…

Daudzi cilvēki domā, ka kodolenerģija ir cilvēces izgudrojums, un daži pat uzskata, ka tā pārkāpj dabas likumus. Taču kodolenerģija patiesībā ir dabiska parādība, un dzīvība bez tās nevarētu pastāvēt. Tas ir tāpēc, ka mūsu Saule (un visas pārējās zvaigznes) pati par sevi ir milzīgs spēkstacija, kas izgaismo Saules sistēmu, izmantojot procesu, kas pazīstams kā kodolsintēze.

Tomēr cilvēki, lai radītu šo spēku, izmanto citu procesu, ko sauc par kodola skaldīšanu, kurā enerģija tiek atbrīvota, sadalot atomus, nevis tos apvienojot, kā tas ir metināšanas procesā. Lai cik cilvēce šķistu izgudrojoša, arī daba jau ir izmantojusi šo metodi. Vienā, bet labi dokumentētā vietā zinātnieki ir atraduši pierādījumus tam, ka dabiskās skaldīšanas reaktori tika izveidoti trīs urāna atradnēs Rietumāfrikas valstī Gabonā.

Pirms diviem miljardiem gadu ar urānu bagātās derīgo izrakteņu atradnes sāka appludināt gruntsūdeņi, izraisot pašpietiekamu kodolķēdes reakciju. Aplūkojot dažu ksenona (urāna skaldīšanas procesa blakusprodukta) izotopu līmeni apkārtējā klintī, zinātnieki noteica, ka dabiskā reakcija notika vairāku simtu tūkstošu gadu laikā ar aptuveni divarpus stundu intervālu.

Tādējādi Oklo dabiskais kodolreaktors darbojās simtiem tūkstošu gadu, līdz tika izsmelta lielākā daļa skaldāmā urāna. Lai gan lielākā daļa urāna Oklo ir neskaldošais izotops U238, ķēdes reakcijas sākšanai ir nepieciešami tikai 3% no skaldāmā izotopa U235. Mūsdienās skaldāmā urāna procentuālais daudzums atradnēs ir aptuveni 0,7%, kas liecina, ka tajās salīdzinoši ilgā laika posmā notika kodolprocesi. Taču zinātniekus vispirms mulsināja tieši Oklo iežu precīzās īpašības.

Pirmo reizi zemu U235 līmeni 1972. gadā pamanīja Francijas Pjēratas urāna bagātināšanas rūpnīcas darbinieki. Veicot parasto Oklo raktuvju paraugu masspektrometrisko analīzi, tika atklāts, ka urāna skaldāmā izotopa koncentrācija no paredzamās atšķiras par 0,003%. Šī šķietami nelielā atšķirība bija pietiekami nozīmīga, lai brīdinātu varas iestādes, kuras bija nobažījušās, ka trūkstošo urānu varētu izmantot kodolieroču radīšanai. Taču vēlāk tajā pašā gadā zinātnieki atrada atbildi uz šo mīklu – tas bija pirmais dabiskais kodolreaktors pasaulē.

Pirms diviem miljardiem gadu vienā no mūsu planētas vietām ģeoloģiskie apstākļi attīstījās pārsteidzošā veidā, nejauši un spontāni veidojot kodoltermisko reaktoru. Tas darbojās stabili miljons gadu, un tā radioaktīvie atkritumi, atkal dabiskā veidā, nevienam neapdraudot, tika glabāti dabā visu laiku, kas pagāja no brīža, kad tie apstājās. Būtu jauki saprast, kā viņš to izdarīja, vai ne?

Kodola skaldīšanas reakcija (īsa informācija)

Pirms sākam stāstu par to, kā tas notika, ātri atcerēsimies, kas ir dalīšanās reakcija. Tas notiek, kad smagais kodola kodols sadalās vieglākos elementos un brīvos fragmentos, atbrīvojot milzīgu enerģijas daudzumu. Minētie fragmenti ir mazi un viegli atomu kodoli. Tie ir nestabili un tāpēc ārkārtīgi radioaktīvi. Tie veido lielāko daļu bīstamo atkritumu kodolenerģijā.

Turklāt tiek atbrīvoti izkliedēti neitroni, kas spēj izraisīt blakus esošos smagos kodolus sadalīšanās stāvoklī. Tā faktiski notiek ķēdes reakcija, kuru var kontrolēt tajās pašās atomelektrostacijās, nodrošinot enerģiju iedzīvotāju un ekonomikas vajadzībām. Nekontrolēta reakcija var būt katastrofāli destruktīva. Tāpēc, kad cilvēki būvē kodolreaktoru, viņiem ir smagi jāstrādā un jāveic daudzi piesardzības pasākumi, lai sāktu kodoltermisko reakciju.

Pirmkārt, ir jāveic smaga elementa skaldīšana - parasti šim nolūkam tiek izmantots urāns. Dabā tas galvenokārt sastopams trīs izotopu formā. Visizplatītākais no tiem ir urāns-238. To var atrast daudzās vietās uz planētas – uz sauszemes un pat okeānos. Tomēr pats par sevi tas nav spējīgs sadalīties, jo tas ir diezgan stabils. No otras puses, urānam-235 piemīt mums nepieciešamā nestabilitāte, taču tā daļa dabā ir tikai aptuveni 1 procents. Tāpēc pēc ieguves urāns tiek bagātināts - urāna-235 īpatsvars kopējā masā tiek palielināts līdz 3%.

Bet tas vēl nav viss – kodolsintēzes reaktoram drošības apsvērumu dēļ ir nepieciešams neitronu moderators, lai tie paliktu kontrolēti un neizraisītu nekontrolētu reakciju. Lielākā daļa reaktoru šim nolūkam izmanto ūdeni. Turklāt šo konstrukciju vadības stieņi ir izgatavoti no materiāliem, kas absorbē arī neitronus, piemēram, no sudraba. Ūdens, papildus savai galvenajai funkcijai, atdzesē reaktoru. Šis ir vienkāršots tehnoloģijas apraksts, taču pat no tā ir skaidrs, cik tā ir sarežģīta. Cilvēces labākie prāti pavadīja gadu desmitus, lai to īstenotu. Un tad mēs uzzinājām, ka daba radīja tieši to pašu, un nejauši. Te ir kaut kas neticams, vai ne?

Gabona - kodolreaktoru dzimtene

Tomēr šeit jāatceras, ka pirms diviem miljardiem gadu urāna-235 bija daudz vairāk. Tā iemesla dēļ, ka tas sadalās daudz ātrāk nekā urāns-238. Gabonā, apgabalā, ko sauc par Oklo, tā koncentrācija bija pietiekama, lai izraisītu spontānu kodoltermisko reakciju. Jādomā, ka šajā vietā bija pareizais moderatora daudzums – visticamāk ūdens, pateicoties kuram tas viss nebeidzās ar grandiozu sprādzienu. Arī šajā vidē nebija materiālu, kas absorbētu neitronus, kā rezultātā skaldīšanas reakcija ilgstoši saglabājās.

Šis ir vienīgais zinātnei zināmais dabiskais kodolreaktors. Bet tas nenozīmē, ka viņš vienmēr bija tik unikāls. Citi varētu būt pārvietojušies dziļāk zemes garozā tektonisko plākšņu kustības rezultātā vai pazuduši erozijas dēļ. Iespējams arī, ka tās vienkārši vēl nav atrastas. Starp citu, šī dabas Gabonas parādība arī nav saglabājusies līdz mūsdienām - to pilnībā izstrādāja kalnrači. Pateicoties tam, viņi par to uzzināja - viņi devās dziļi zemē, meklējot bagātināšanai urānu, un pēc tam atgriezās virspusē, neizpratnē skrāpējot galvu un mēģinot atrisināt dilemmu - “Vai nu kāds nozaga gandrīz 200 kilogramus. urāna-235 no šejienes, vai arī šis ir dabisks kodolreaktors, kas to jau ir pilnībā sadedzinājis. Pareizā atbilde ir aiz otrā “vai”, ja kāds neievēroja prezentācijas pavedienu.

Kāpēc Gabonas reaktors ir tik svarīgs zinātnei?

Tomēr tas ir ļoti nozīmīgs zinātnes objekts. Tā iemesla dēļ, ka tas darbojās nekaitējot videi aptuveni miljonu gadu. Dabā nenoplūda neviens grams atkritumu, nekas tajos netika ietekmēts! Tas ir ārkārtīgi neparasti, jo urāna skaldīšanas blakusprodukti ir ārkārtīgi bīstami. Mēs joprojām nezinām, ko ar viņiem darīt. Viens no tiem ir cēzijs. Ir arī citi elementi, kas var tieši kaitēt cilvēka veselībai, taču tieši cēzija dēļ Černobiļas un Fukušimas drupas vēl ilgi paliks bīstamas.

Gabonas dabiskais kodolreaktors

Zinātnieki, kas nesen pārbaudīja raktuves Oklo, atklāja, ka cēziju šajā dabiskajā reaktorā absorbē un saistīja cits elements - rutēnijs. Dabā tas ir ļoti reti sastopams, un mēs nevaram to izmantot rūpnieciskā mērogā, lai neitralizētu kodolatkritumus. Taču izpratne par reaktora darbību var dot mums cerību, ka mēs varam atrast kaut ko līdzīgu un atbrīvoties no šīs ieilgušās problēmas, ar kuru saskaras cilvēce.

Viena no hipotēzēm par cilvēka svešo izcelsmi apgalvo, ka senatnē Saules sistēmu apmeklēja rases ekspedīcija no galaktikas centrālā reģiona, kur zvaigznes un planētas ir daudz vecākas, un tāpēc dzīvība tur radusies daudz agrāk. .

Vispirms kosmosa ceļotāji apmetās uz Faetonu, kas savulaik atradās starp Marsu un Jupiteru, taču viņi tur uzsāka kodolkaru, un planēta gāja bojā. Šīs civilizācijas paliekas apmetās uz Marsa, taču arī tur atomenerģija iznīcināja lielāko daļu iedzīvotāju. Tad atlikušie kolonisti ieradās uz Zemes, kļūstot par mūsu tālajiem senčiem.

Šo teoriju var atbalstīt pārsteidzošs atklājums, kas tika veikts pirms 45 gadiem Āfrikā. 1972. gadā franču korporācija ieguva urāna rūdu Oklo raktuvēs Gabonas Republikā. Pēc tam, veicot standarta rūdas paraugu analīzi, eksperti atklāja salīdzinoši lielu urāna-235 deficītu - pietrūka vairāk nekā 200 kilogramu šī izotopa. Franči nekavējoties izsauca trauksmi, jo trūkstošās radioaktīvās vielas pietiktu, lai izgatavotu vairāk nekā vienu atombumbu.

Tomēr turpmākā izmeklēšana atklāja, ka urāna-235 koncentrācija Gabonas raktuvēs ir tikpat zema kā atomelektrostacijas reaktora izlietotajā degvielā. Vai tas tiešām ir kaut kāds kodolreaktors? Rūdas ķermeņu analīze neparastā urāna atradnē parādīja, ka kodola skaldīšanās tajās notika jau pirms 1,8 miljardiem gadu. Bet kā tas ir iespējams bez cilvēka līdzdalības?

Dabiskais kodolreaktors?

Trīs gadus vēlāk Gabonas galvaspilsētā Librevilā notika Oklo fenomenam veltīta zinātniska konference. Visdrosmīgākie zinātnieki toreiz uzskatīja, ka noslēpumainais kodolreaktors ir senas rases darbības rezultāts, kas bija pakļauta kodolenerģijai. Tomēr lielākā daļa klātesošo piekrita, ka raktuves ir vienīgais "dabiskais kodolreaktors" uz planētas. Viņi saka, ka tas sākās daudzu miljonu gadu laikā pats par sevi dabisko apstākļu dēļ.

Oficiālās zinātnes cilvēki liek domāt, ka upes deltā uz cietas bazalta gultnes tika nogulsnēts ar radioaktīvo rūdu bagāts smilšakmens slānis. Pateicoties tektoniskajai aktivitātei šajā reģionā, bazalta pamats ar urānu saturošu smilšakmeni tika aprakts vairākus kilometrus zemē. Smilšakmens esot saplaisājis, un spraugās iekļuvis gruntsūdeņi. Kodoldegviela atradās raktuvēs kompaktās atradnēs moderatora iekšpusē, kas bija ūdens. Rūdas mālainajās "lēcās" urāna koncentrācija palielinājās no 0,5 procentiem līdz 40 procentiem. Slāņu biezums un masa noteiktā brīdī sasniedza kritisko punktu, notika ķēdes reakcija un sāka darboties “dabiskais reaktors”.

Ūdens, būdams dabisks regulators, iekļuva kodolā un izraisīja urāna kodolu sadalīšanās ķēdes reakciju. Enerģijas atbrīvošanās izraisīja ūdens iztvaikošanu, un reakcija apstājās. Taču vairākas stundas vēlāk, kad dabas radītā reaktora aktīvā zona atdzisa, cikls atkārtojās. Pēc tam, domājams, notika jauna dabas katastrofa, kas pacēla šo “instalāciju” līdz sākotnējam līmenim, vai arī urāns-235 vienkārši izdega. Un reaktors pārstāja darboties.

Zinātnieki aprēķinājuši, ka, lai gan enerģija tika ražota pazemē, tās jauda bija maza - ne vairāk kā 100 kilovati, ar ko pietiktu, lai darbinātu vairākus desmitus tosteru. Taču pats fakts, ka dabā spontāni ir radusies atomenerģija, ir iespaidīgs.

Vai arī tas joprojām ir kodolapbedījums?

Tomēr daudzi eksperti netic tik fantastiskām sakritībām. Atomenerģijas atklājēji jau sen pierādīja, ka kodolreakcijas var panākt tikai ar mākslīgiem līdzekļiem. Dabiskā vide ir pārāk nestabila un haotiska, lai atbalstītu šādu procesu miljoniem un miljoniem gadu.

Tāpēc daudzi eksperti ir pārliecināti, ka tas nav Oklo kodolreaktors, bet gan kodolkapi. Šī vieta tiešām vairāk izskatās pēc izlietotās urāna degvielas apglabāšanas vietas, un apglabāšanas vieta ir ideāli aprīkota. Bazalta “sarkofāgā” iemūrētais urāns pazemē tika glabāts simtiem miljonu gadu, un tikai cilvēka iejaukšanās izraisīja tā parādīšanos uz virsmas.

Bet, tā kā ir apbedījums, tas nozīmē, ka tur bija arī reaktors, kas ģenerēja kodolenerģiju! Tas ir, kādam, kurš apdzīvoja mūsu planētu pirms 1,8 miljardiem gadu, jau bija kodolenerģijas tehnoloģija. Kur tas viss aizgāja?

Ja ticat alternatīvajiem vēsturniekiem, mūsu tehnokrātiskā civilizācija nekādā ziņā nav pirmā uz Zemes. Ir pamats uzskatīt, ka agrāk bija augsti attīstītas civilizācijas, kas izmantoja kodolreakcijas enerģijas ražošanai. Tomēr, tāpat kā cilvēce tagad, mūsu tālie senči pārvērta šo tehnoloģiju par ieroci un pēc tam iznīcināja sevi ar to. Iespējams, ka arī mūsu nākotne ir iepriekš noteikta, un pēc pāris miljardiem gadu pašreizējās civilizācijas pēcteči saskarsies ar mūsu atstātajām kodolatkritumu apbedījumu vietām un brīnīsies: no kurienes tās radušās?..

Daudz kas, ko daba mums piedāvā, pats par sevi joprojām ir pilnīgāks un vienkāršāks par to, ko cilvēks plāno izveidot, tāpēc pētnieki, pirmkārt, pēta, ko daba mums piedāvā.

Bet tajā, kas tiks apspriests šajā rakstā, notika tieši pretējais.

1942. gada 2. decembrī Čikāgas universitātes zinātnieku grupa Nobela prēmijas laureāta Enriko Fermi vadībā izveidoja pirmo cilvēka radīto kodolreaktoru. Šis sasniegums tika turēts noslēpumā Otrā pasaules kara laikā kā daļa no tā sauktā Manhetenas projekta atombumbas radīšanai.

15 gadus pēc tam, kad cilvēks radīja skaldīšanas reaktoru, zinātnieki sāka domāt par pašas dabas radīta kodolreaktora pastāvēšanas iespējamību. Pirmo oficiālo publikāciju par šo tēmu publicēja japāņu profesors Pols Kuroda (1956), kurš noteica detalizētas prasības visiem iespējamiem dabiskajiem reaktoriem, ja tādi pastāv dabā.

Zinātnieks šo parādību aprakstīja detalizēti, un viņa apraksts joprojām tiek uzskatīts par labāko (klasisko) kodolfizikā:

1. Aptuvenais vecuma diapazons dabisko reaktoru veidošanās procesam
2. Nepieciešamā urāna koncentrācija tajā
3. Nepieciešamā urāna izotopu attiecība tajā ir 235 U / 238 U

Neskatoties uz rūpīgu izpēti, Pols Kuroda nevarēja atrast dabiska reaktora piemēru savam modelim starp planētas pieejamajām urāna rūdas atradnēm.

Neliela, bet kritiska detaļa, ko zinātnieks palaida garām, ir iespēja ūdenim piedalīties kā ķēdes reakcijas moderatoram. Viņš arī neapzinājās, ka dažas rūdas var būt tik porainas, ka tās saglabā nepieciešamo ūdens daudzumu, lai palēninātu neitronu ātrumu un uzturētu reakciju.

Zinātnieki apgalvoja, ka tikai cilvēks spēj izveidot kodolreaktoru, bet daba izrādījās sarežģītāka.

Dabisku kodolreaktoru 1972. gada 2. jūnijā atklāja franču analītiķis Bougiges Gabonas dienvidaustrumos Rietumāfrikā tieši urāna atradnes korpusā.

Un tā notika atklājums.

Veicot kārtējos spektrometriskos pētījumus par 235 U/238 U izotopu satura attiecību rūdā no Oklo atradnes Francijas urāna bagātināšanas rūpnīcas Pierrelatte laboratorijā, ķīmijas zinātnieks atklāja nelielu novirzi (0,00717, salīdzinot ar normu 0,00720).

Dabai ir raksturīga dažādu elementu izotopu sastāva stabilitāte. Tas ir nemainīgs uz visas planētas. Dabā, protams, notiek izotopu sabrukšanas procesi, bet tas nav raksturīgi smagajiem elementiem, jo ​​to masu atšķirība nav pietiekama, lai šie izotopi sadalītos jebkādu ģeoķīmisko procesu laikā. Bet Oklo atradnē urāna izotopu sastāvs nebija raksturīgs. Ar šo mazo atšķirību pietika, lai ieinteresētu zinātniekus.

Uzreiz parādījās dažādas hipotēzes par dīvainās parādības cēloņiem. Daži apgalvoja, ka lauks bija piesārņots ar izlietoto degvielu no svešzemju kosmosa kuģiem, citi uzskatīja, ka tā ir kodolatkritumu apbedīšanas vieta, ko mēs “mantojām” no senām augsti attīstītām civilizācijām. Tomēr detalizēti pētījumi ir parādījuši, ka šī neparastā urāna izotopu attiecība veidojusies dabiski.

Šī ir šī "dabas brīnuma" simulēta vēsture.

Reaktors sāka darboties pirms aptuveni diviem miljardiem gadu proterozoja laikā. Proterozojs ir dāsns ar atklājumiem. Tieši proterozoika laikā tika izstrādāti dzīvās matērijas pastāvēšanas un dzīvības attīstības uz Zemes pamatprincipi. Parādījās pirmie daudzšūnu organismi, kas sāka kolonizēt piekrastes ūdeņus, brīvā skābekļa daudzums Zemes atmosfērā sasniedza 1%, un parādījās priekšnoteikumi straujai dzīvības uzplaukumam, notika pāreja no vienkāršas dalīšanās uz dzimumvairošanos.

Un tagad, Zemei tik svarīgā laikā, parādās mūsu “kodoldabas parādība”.

Tomēr ir pārsteidzoši, ka pasaulē nav atrasts neviens cits līdzīgs reaktors. Tomēr saskaņā ar dažiem ziņojumiem līdzīga reaktora pēdas tika atrastas Austrālijā. To var izskaidrot tikai ar to, ka tālajā kembrija periodā Āfrika un Austrālija bija vienots veselums. Vēl viena pārakmeņojusies reaktora zona tika atklāta arī Gabonā, bet citā urāna atradnē - Bangombē, 35 kilometrus uz dienvidaustrumiem no Oklo.

Uz Zemes ir zināmas tāda paša vecuma urāna atradnes, kurās tomēr nekas līdzīgs nenotika. Šeit ir tikai slavenākie no tiem: Devils Hole un Rainier Meisa Nevadā, Pena Blanca Meksikā, Box Canyon Aidaho, Kaymakli Turcijā, Chauvet Cove Francijā, Cigāru ezers Kanādā un Owens Lake Kalifornijā.

Acīmredzot proterozoja Āfrikā radās vairāki unikāli apstākļi, kas nepieciešami dabiskā reaktora iedarbināšanai.

Kāds ir šāda pārsteidzoša procesa mehānisms?

Iespējams, vispirms kādā ieplakā, iespējams, senupes deltā izveidojās ar urāna rūdu bagāts smilšakmens slānis, kas balstījās uz spēcīgas bazalta gultnes. Pēc kārtējās zemestrīces, kas bija izplatīta šajā laikmetā, topošā reaktora bazalta pamats nogrima vairākus kilometrus, izraujot sev līdzi urāna dzīslu. Vēna saplaisāja un spraugās iekļuva gruntsūdeņi. Šajā gadījumā urāns viegli migrē ar ūdeni, kas satur lielu daudzumu skābekļa, tas ir, oksidējošā vidē.

Ar skābekli piesātināts ūdens izkļūst cauri iežu biezumam, izskalo no tā urānu, nes to sev līdzi un pamazām patērē tajā esošo skābekli, lai oksidētu organiskās vielas un divvērtīgo dzelzi. Kad skābekļa padeve ir izsmelta, ķīmiskā situācija zemes dzīlēs mainās no oksidatīvas uz reducējošu. Urāna “ceļojums” tad beidzas: tas tiek nogulsnēts iežos, uzkrājoties daudzu gadu tūkstošu laikā. Tad vēl viena kataklizma pacēla pamatu mūsdienu līmenī. Šo shēmu ievēro daudzi zinātnieki, tostarp tie, kas to ierosināja.

Tiklīdz ar urānu bagātināto slāņu masa un biezums sasniedza kritiskos izmērus, tajos notika ķēdes reakcija, un “agregāts” sāka darboties.

Daži vārdi jāsaka par pašu ķēdes reakciju, kas ir sarežģītu ķīmisko procesu sekas, kas notiek “dabiskā reaktorā”. Visvieglāk sadalāmi 235 U kodoli, kuri, absorbējuši neitronu, sadalās divos dalīšanās fragmentos un izstaro divus vai trīs neitronus. Izspiestos neitronus savukārt var absorbēt citi urāna kodoli, izraisot sabrukšanas palielināšanos.

Šāda pašpietiekama reakcija ir kontrolējama, ko izmantoja cilvēki, kas radīja kodola skaldīšanas reaktoru. Tajā kontrole tiek veikta, izmantojot vadības stieņus (izgatavoti no materiāliem, kas labi absorbē neitronus, piemēram, kadmija), kas nolaisti “karstajā zonā”. Enriko Fermi savā reaktorā izmantoja tieši šīs kadmija plāksnes, lai regulētu kodolreakciju. Oklo reaktoru neviens nekontrolēja šī termina parastajā nozīmē.

Ķēdes reakciju pavada liela siltuma daudzuma izdalīšanās, tāpēc līdz šim nebija skaidrs, kāpēc Gabonas dabiskie reaktori nesprāga un reakcijas pašregulējās.

Tagad zinātnieki ir pārliecināti, ka zina atbildi. Pētnieki no Vašingtonas universitātes uzskata, ka sprādzieni nenotika kalnu ūdens avotu klātbūtnes dēļ. Dažādos cilvēka radītos reaktoros grafīts tiek izmantots kā moderators, kas nepieciešams emitēto neitronu absorbēšanai un ķēdes reakcijas uzturēšanai, savukārt Oklo reakcijas regulētāja lomu pildīja ūdens. Kad ūdens nonāca dabiskajā reaktorā, tas uzvārījās un iztvaikoja, kā rezultātā ķēdes reakcija uz laiku tika apturēta. Reaktora atdzesēšanai un ūdens uzkrāšanai bija nepieciešamas aptuveni divarpus stundas, un aktīvā perioda ilgums bija aptuveni 30 minūtes, vēsta Nature.

Kad klints atdzisa, ūdens atkal izplūda un sākās kodolreakcija. Un tā, uzliesmojot un izmirstot, reaktors, kura jauda bija aptuveni 25 kW (kas ir 200 reizes mazāka nekā pašai pirmajai atomelektrostacijai), darbojās aptuveni 500 tūkstošus gadu.

Oklo, tāpat kā pārējā Zemes daļā un Saules sistēmā kopumā, pirms diviem miljardiem gadu izotopa 235 U relatīvais daudzums urāna rūdā bija 3000 uz miljonu atomu. Pašlaik kodolreaktora veidošanās uz Zemes dabiskā veidā vairs nav iespējama, jo dabiskā urāna trūkst 235 U.

Ir arī vairāki nosacījumi, kas jāievēro, lai izraisītu dabisku šķelšanās reakciju:

1. Augsta kopējā urāna koncentrācija
2. Zema neitronu absorbētāju koncentrācija
3. Augsta palēninātāja koncentrācija
4. Minimālā vai kritiskā masa, lai uzsāktu skaldīšanas reakciju

Papildus tam, ka daba pati iedarbināja dabiskā reaktora mehānismu, nevar neuztraukties par nākamo, iespējams, pasaules ekoloģijai "vissteidzamāko" jautājumu: kas notika ar dabiskās kodolenerģijas "enerģijas stacijas" atkritumiem?

Dabiskā reaktora darbības rezultātā izveidojās aptuveni sešas tonnas skaldīšanas produktu un 2,5 tonnas plutonija. Lielākā daļa radioaktīvo atkritumu ir “aprakti” Oklo rūdas korpusā atklātā urāna minerāla kristāliskajā struktūrā.

Nepiemērota jonu rādiusa elementi, kas nevar iekļūt urāna režģī, iekļūst vai izskalojas.

Oklinskas reaktors “pastāstīja” cilvēcei, kā kodolatkritumus var apglabāt tā, lai apbedīšanas vieta būtu videi nekaitīga. Ir pierādījumi, ka vairāk nekā simts metru dziļumā, ja nebija nesaistīta skābekļa, gandrīz visi kodolapbedījumu produkti nepārsniedza rūdas ķermeņu robežas. Ir reģistrētas tikai tādu elementu kā joda vai cēzija kustības. Tas ļauj izdarīt analoģiju starp dabiskajiem un tehnoloģiskajiem procesiem.

Plutonija migrācijas problēma ir piesaistījusi vislielāko vides aizstāvju uzmanību. Ir zināms, ka plutonijs gandrīz pilnībā sadalās līdz 235 U, tāpēc tā nemainīgais daudzums var liecināt, ka urāna pārpalikums nav ne tikai ārpus reaktora, bet arī ārpus urāna granulām, kurās reaktora darbības laikā izveidojās plutonijs.

Plutonijs ir diezgan svešs elements biosfērai, un tas ir atrodams nelielā koncentrācijā. Kopā ar dažiem urāna atradņu rūdām, kur tas pēc tam sadalās, no urāna veidojas zināms plutonijs, mijiedarbojoties ar kosmiskas izcelsmes neitroniem. Nelielos daudzumos urānu var atrast dabā dažādās koncentrācijās pilnīgi atšķirīgās dabas vidēs – granītos, fosforītos, apatītos, jūras ūdenī, augsnē u.c.

Šobrīd Oklo ir aktīva urāna atradne. Tie rūdas objekti, kas atrodas virszemes tuvumā, tiek iegūti, veicot karjeru izstrādi, un tie, kas atrodas dziļumā, tiek iegūti ar ieguvi.

No septiņpadsmit pašlaik zināmajiem fosilajiem reaktoriem deviņi ir pilnībā aprakti (nepieejami).
Reaktora zona 15 ir vienīgais reaktors, kuram var piekļūt caur tuneli reaktora šahtā. Fosilā reaktora 15 atliekas ir skaidri redzamas kā gaiši pelēki dzeltens krāsains iezis, kas sastāv galvenokārt no urāna oksīda.

Gaišas krāsas svītras akmeņos virs reaktora ir kvarcs, kas izkristalizējās no karstiem pazemes ūdens avotiem, kas cirkulēja reaktora darbības laikā un pēc tā bojāejas.

Taču kā alternatīvu tā tālā laika notikumu vērtējumu var minēt arī šādu viedokli saistībā ar dabas reaktora darbības sekām. Tiek pieņemts, ka dabisks kodolreaktors šajā reģionā varētu izraisīt daudzas dzīvo organismu mutācijas, no kurām lielākā daļa izmira kā dzīvotnespējīga. Daži paleoantropologi uzskata, ka tieši augsts starojums izraisīja negaidītas mutācijas Āfrikas cilvēku senčos, kuri klīda tuvumā un padarīja tos par cilvēkiem (!).