Naturalny reaktor jądrowy w Afryce. W Afryce odkryto starożytny reaktor jądrowy

Istnieją naturalne reaktory jądrowe! Kiedyś wybitny fizyk jądrowy Enrico Fermi pompatycznie stwierdził, że reaktor jądrowy może stworzyć tylko człowiek... Jednak jak się okazało wiele dekad później, mylił się – on też produkuje reaktory jądrowe! Istniały wiele setek milionów lat temu, bulgocząc w jądrowych reakcjach łańcuchowych. Ostatni z nich, naturalny reaktor jądrowy Oklo, wygasł 1,7 miliarda lat temu, ale nadal oddycha promieniowaniem.

Dlaczego, gdzie, jak i co najważniejsze, jakie są konsekwencje wystąpienia i działania tego naturalnego zjawiska?

Naturalne reaktory jądrowe może równie dobrze stworzyć sama Matka Natura - w tym celu wystarczy, że w jednym „miejscu” zgromadzi się wymagane stężenie izotopu uranu-235 (235U). Izotop to unikalny rodzaj pierwiastka chemicznego, który różni się od innych tym, że w jądrze atomowym znajduje się mniej lub więcej neutronów, podczas gdy liczba protonów i elektronów pozostaje stała.

Na przykład uran zawsze ma 92 protony i 92 elektrony, jednak liczba neutronów jest różna: 238U ma 146 neutronów, 235U ma 143, 234U ma 142, 233U ma 141 itd. ... W naturalnych minerałach - na Ziemi, na innych planetach i w meteorytach - większość wynosi zawsze 238U (99,2739%), a izotopy 235U i 234U są reprezentowane tylko w śladach - odpowiednio 0,720% i 0,0057%.

Jądrowa reakcja łańcuchowa rozpoczyna się, gdy stężenie izotopu uranu-235 przekracza 1% i im jest intensywniejsze, tym jest intensywniejsze. Właśnie dlatego, że izotop uranu-235 jest w przyrodzie bardzo rozproszony, uważano, że naturalne reaktory jądrowe nie mogą istnieć. Nawiasem mówiąc, w reaktorach jądrowych elektrowni 235U wykorzystuje się jako paliwo oraz w bombach atomowych.

Jednak w 1972 roku w kopalniach uranu w pobliżu Oklo w Gabonie w Afryce naukowcy odkryli 16 naturalnych reaktorów jądrowych, które działały prawie 2 miliardy lat temu... Obecnie przestały działać, a stężenie w nich 235U jest mniejsze niż w „normalne” warunki naturalne - 0,717%.

Ta, choć niewielka różnica w porównaniu z „normalnymi” minerałami, zmusiła naukowców do wyciągnięcia jedynego logicznego wniosku - naprawdę działały tu naturalne reaktory jądrowe. Ponadto potwierdzeniem było wysokie stężenie produktów rozpadu jąder uranu-235, podobne do tego, co dzieje się w sztucznych reaktorach. Kiedy atom uranu-235 rozpada się, neutrony uciekają z jego jądra, uderzając w jądro uranu-238, zamieniają je w uran-239, który z kolei traci 2 elektrony, stając się plutonem-239...

To właśnie ten mechanizm wygenerował w Oklu ponad dwie tony plutonu-239. Naukowcy obliczyli, że w momencie „uruchomienia” naturalnego reaktora jądrowego Oklo, około 2 miliardy lat temu (okres półtrwania 235U jest 6 razy krótszy niż 238U – 713 milionów lat), udział 235U był ponad 3%, co odpowiada uranowi wzbogaconemu przemysłowo.

Aby reakcja jądrowa mogła trwać, niezbędnym czynnikiem było spowolnienie szybkich neutronów emitowanych z jąder uranu-235. Czynnikiem tym, podobnie jak w reaktorach sztucznych, była zwykła woda.

Reaktor zaczął działać, gdy bogate w uran porowate skały w Oklo zostały zalane wodą gruntową i działał jako swego rodzaju moderatorzy neutronów. Ciepło uwolnione w wyniku reakcji spowodowało wrzenie i odparowanie wody, spowalniając, a następnie zatrzymując jądrową reakcję łańcuchową.

A gdy cała skała ostygła i wszystkie krótkotrwałe izotopy uległy rozkładowi (są to tak zwane trucizny neutronowe, które są w stanie absorbować neutrony i zatrzymać reakcję), para wodna skropliła się, zalewając skałę i reakcja została wznowiona.

Naukowcy obliczyli, że reaktor był „włączony” przez 30 minut, aż do wyparowania wody, i „wyłączony” przez 2,5 godziny, aż do skroplenia pary. Ten cykliczny proces przypominał współczesne gejzery i trwał kilkaset tysięcy lat. Podczas rozpadu jąder produktów rozpadu uranu, głównie radioaktywnych izotopów jodu, powstało pięć izotopów ksenonu.

To wszystkie 5 izotopów w różnych stężeniach, które znaleziono w takich naturalnych skałach reaktorowych. To właśnie stężenie i stosunek izotopów tego gazu szlachetnego (ksenon jest gazem bardzo ciężkim i radioaktywnym) pozwoliło ustalić, z jaką częstotliwością „pracował” reaktor Oklo.

Rozpad jądra atomu uranu-235 (duże atomy) powoduje promieniowanie szybkich neutronów, które muszą zostać spowolnione przez wodę, aby możliwe były dalsze reakcje jądrowe (małe cząsteczki)

Wiadomo, że wysokie promieniowanie jest szkodliwe dla organizmów żywych. Dlatego w miejscach, gdzie istniały naturalne reaktory jądrowe, istniały oczywiście „martwe punkty”, w których nie było życia, ponieważ DNA ulega zniszczeniu pod wpływem radioaktywnego promieniowania jonizującego. Jednak na skraju plamy, gdzie poziom promieniowania był znacznie niższy, występowały częste mutacje, co oznacza, że ​​stale pojawiały się nowe gatunki.

Naukowcy wciąż nie są do końca pewni, jak powstało życie na Ziemi. Wiedzą tylko, że wymagało to silnego impulsu energetycznego, który przyczyniłby się do powstania pierwszych polimerów organicznych. Uważa się, że takimi impulsami mogą być pioruny, wulkany, upadki meteorytów i asteroid, jednak w ostatnich latach zaproponowano przyjęcie za punkt wyjścia hipotezy, że taki impuls mógłby zostać wytworzony przez naturalne reaktory jądrowe. Kto wie …

Wiele osób uważa, że ​​energia jądrowa jest wynalazkiem ludzkości, a niektórzy wręcz uważają, że narusza ona prawa natury. Ale energia jądrowa jest w rzeczywistości zjawiskiem naturalnym i życie bez niej nie mogłoby istnieć. Dzieje się tak dlatego, że nasze Słońce (i każda inna gwiazda) jest samą w sobie gigantyczną elektrownią, oświetlającą Układ Słoneczny w procesie znanym jako synteza jądrowa.

Jednakże ludzie do wytworzenia tej siły wykorzystują inny proces zwany rozszczepieniem jądrowym, w którym energia jest uwalniana w wyniku rozszczepiania atomów, a nie ich łączenia, jak ma to miejsce w procesie spawania. Bez względu na to, jak pomysłowa może wydawać się ludzkość, natura również zastosowała tę metodę. W jednym, ale dobrze udokumentowanym miejscu naukowcy znaleźli dowody na to, że reaktory na rozszczepienie naturalne powstały w trzech złożach uranu w Gabonie w Afryce Zachodniej.

Dwa miliardy lat temu złoża minerałów bogate w uran zaczęły być zalewane wodami gruntowymi, powodując samopodtrzymującą się jądrową reakcję łańcuchową. Analizując poziom niektórych izotopów ksenonu (produktu ubocznego procesu rozszczepienia uranu) w otaczającej skale, naukowcy ustalili, że naturalna reakcja zachodziła przez kilkaset tysięcy lat w odstępach około dwóch i pół godziny.

W ten sposób naturalny reaktor jądrowy w Oklo działał przez setki tysięcy lat, aż do wyczerpania się większości uranu rozszczepialnego. Chociaż większość uranu w Oklo to nierozszczepialny izotop U238, do rozpoczęcia reakcji łańcuchowej potrzeba tylko 3% rozszczepialnego izotopu U235. Obecnie zawartość uranu rozszczepialnego w złożach wynosi około 0,7%, co wskazuje, że procesy nuklearne zachodziły w nich przez stosunkowo długi okres czasu. Jednak to dokładna charakterystyka skał z Oklo jako pierwsza zaintrygowała naukowców.

Niski poziom U235 został po raz pierwszy zauważony w 1972 roku przez pracowników zakładu wzbogacania uranu Pierlatt we Francji. Podczas rutynowej analizy spektrometrii mas próbek z kopalni Oklo stwierdzono, że stężenie rozszczepialnego izotopu uranu różniło się o 0,003% od wartości oczekiwanej. Ta pozornie niewielka różnica była na tyle znacząca, że ​​zaalarmowała władze, które obawiały się, że brakujący uran może zostać wykorzystany do wytworzenia broni nuklearnej. Ale jeszcze tego samego roku naukowcy znaleźli odpowiedź na tę zagadkę – był to pierwszy naturalny reaktor jądrowy na świecie.

Dwa miliardy lat temu w jednym z miejsc na naszej planecie w niesamowity sposób rozwinęły się warunki geologiczne, przypadkowo i spontanicznie tworząc reaktor termojądrowy. Działał stabilnie przez milion lat, a jego radioaktywne odpady, znów w sposób naturalny, nie zagrażając nikomu, były składowane w naturze przez cały czas, jaki upłynął od chwili jego zatrzymania. Byłoby miło zrozumieć, jak to zrobił, prawda?

Reakcja rozszczepienia jądrowego (krótka informacja)

Zanim zaczniemy opowieść o tym, jak to się stało, przypomnijmy sobie szybko, czym jest reakcja rozszczepienia. Dzieje się tak, gdy ciężkie jądro jądrowe rozpada się na lżejsze pierwiastki i wolne fragmenty, uwalniając ogromne ilości energii. Wspomniane fragmenty to małe i lekkie jądra atomowe. Są niestabilne i dlatego niezwykle radioaktywne. Stanowią one większość odpadów niebezpiecznych w energetyce jądrowej.

Ponadto uwalniane są rozproszone neutrony, które są w stanie wzbudzić sąsiednie ciężkie jądra do stanu rozszczepienia. Tak właśnie zachodzi reakcja łańcuchowa, którą można kontrolować w tych samych elektrowniach jądrowych, dostarczających energię na potrzeby ludności i gospodarki. Niekontrolowana reakcja może być katastrofalnie destrukcyjna. Dlatego budując reaktor jądrowy, ludzie muszą ciężko pracować i podjąć wiele środków ostrożności, aby rozpocząć reakcję termojądrową.

Przede wszystkim trzeba dokonać rozszczepienia ciężkiego pierwiastka - zwykle do tego celu wykorzystuje się uran. W naturze występuje głównie w postaci trzech izotopów. Najpopularniejszym z nich jest uran-238. Można go znaleźć w wielu miejscach na planecie – na lądzie, a nawet w oceanach. Jednak sam w sobie nie jest zdolny do podziału, ponieważ jest dość stabilny. Z drugiej strony uran-235 charakteryzuje się niestabilnością, której potrzebujemy, ale jego udział w przyrodzie wynosi tylko około 1 procent. Dlatego po wydobyciu uran jest wzbogacany - udział uranu-235 w całkowitej masie wzrasta do 3%.

Ale to nie wszystko – reaktor termojądrowy ze względów bezpieczeństwa wymaga moderatora dla neutronów, aby pozostały one pod kontrolą i nie powodowały niekontrolowanej reakcji. Większość reaktorów wykorzystuje do tego celu wodę. Ponadto pręty sterujące tych konstrukcji wykonane są z materiałów, które również pochłaniają neutrony, takich jak srebro. Woda oprócz swojej głównej funkcji chłodzi reaktor. Jest to uproszczony opis technologii, ale nawet z tego jasno wynika, jak bardzo jest ona złożona. Najlepsze umysły ludzkości spędziły dziesięciolecia, aby doprowadzić to do skutku. A potem dowiedzieliśmy się, że natura stworzyła dokładnie to samo, i to przez przypadek. Jest w tym coś niesamowitego, prawda?

Gabon – kolebka reaktorów jądrowych

Jednak tutaj musimy pamiętać, że dwa miliardy lat temu uranu-235 było znacznie więcej. Z tego powodu rozpada się znacznie szybciej niż uran-238. W Gabonie, w rejonie Oklo, jego stężenie było wystarczające, aby wywołać spontaniczną reakcję termojądrową. Prawdopodobnie w tym miejscu znajdowała się odpowiednia ilość moderatora – najprawdopodobniej wody, dzięki czemu to wszystko nie zakończyło się wielką eksplozją. Również w tym środowisku nie było materiałów pochłaniających neutrony, w wyniku czego reakcja rozszczepienia trwała długo.

To jedyny naturalny reaktor jądrowy znany nauce. Ale to nie znaczy, że zawsze był taki wyjątkowy. Inne mogły przedostać się głębiej w skorupę ziemską w wyniku ruchu płyt tektonicznych lub zniknąć w wyniku erozji. Możliwe też, że po prostu jeszcze ich nie odnaleziono. Nawiasem mówiąc, to naturalne gabońskie zjawisko również nie przetrwało do dziś - zostało w całości zagospodarowane przez górników. To dzięki temu dowiedzieli się o tym – zapuścili się w głąb ziemi w poszukiwaniu uranu do wzbogacania, a potem wrócili na powierzchnię, drapiąc się ze zdziwienia po głowie i próbując rozwiązać dylemat – „Albo ktoś ukradł prawie 200 kilogramów stąd uranu-235, albo jest to naturalny reaktor jądrowy, który już go doszczętnie spalił.” Prawidłowa odpowiedź następuje po drugim „lub”, jeśli ktoś nie śledził wątku prezentacji.

Dlaczego reaktor gaboński jest tak ważny dla nauki?

Niemniej jednak jest to bardzo ważny obiekt dla nauki. Z tego powodu, że działał bez szkody dla środowiska przez około milion lat. Ani jeden gram odpadów nie przedostał się do natury, nic w nim nie zostało naruszone! Jest to niezwykle niezwykłe, ponieważ produkty uboczne rozszczepienia uranu są niezwykle niebezpieczne. Nadal nie wiemy, co z nimi zrobić. Jednym z nich jest cez. Istnieją inne pierwiastki, które mogą bezpośrednio szkodzić zdrowiu ludzkiemu, ale to właśnie z powodu cezu ruiny Czarnobyla i Fukushimy przez długi czas pozostaną niebezpieczne.

Gaboński naturalny reaktor jądrowy

Naukowcy, którzy niedawno badali kopalnie w Okło, odkryli, że cez w tym naturalnym reaktorze został wchłonięty i związany przez inny pierwiastek – ruten. Występuje w przyrodzie bardzo rzadko i nie możemy go zastosować na skalę przemysłową do unieszkodliwiania odpadów nuklearnych. Jednak zrozumienie działania reaktora może dać nam nadzieję, że uda nam się znaleźć coś podobnego i pozbyć się tego długotrwałego problemu, przed którym stoi ludzkość.

Jedna z hipotez o obcym pochodzeniu człowieka głosi, że w starożytności Układ Słoneczny odwiedziła wyprawa rasy z centralnego rejonu Galaktyki, gdzie gwiazdy i planety są znacznie starsze, w związku z czym życie powstało tam znacznie wcześniej .

Najpierw podróżnicy kosmiczni osiedlili się na Faetonie, który kiedyś znajdował się między Marsem a Jowiszem, ale rozpoczęli tam wojnę nuklearną i planeta umarła. Pozostałości tej cywilizacji osiadły na Marsie, ale nawet tam energia atomowa zniszczyła większość populacji. Następnie na Ziemię przybyli pozostali koloniści, stając się naszymi odległymi przodkami.

Potwierdzeniem tej teorii może być zaskakujące odkrycie dokonane 45 lat temu w Afryce. W 1972 roku francuska korporacja wydobywała rudę uranu w kopalni Oklo w Republice Gabońskiej. Następnie podczas standardowej analizy próbek rudy eksperci odkryli stosunkowo duży niedobór uranu-235 – brakowało ponad 200 kilogramów tego izotopu. Francuzi natychmiast podnieśli alarm, ponieważ brakująca substancja radioaktywna wystarczyłaby do wyprodukowania więcej niż jednej bomby atomowej.

Dalsze badania wykazały jednak, że stężenie uranu-235 w kopalni w Gabonie jest tak niskie, jak w wypalonym paliwie jądrowym. Czy to naprawdę jakiś reaktor jądrowy? Analiza złóż rud w nietypowych złożach uranu wykazała, że ​​rozszczepienie jądrowe nastąpiło w nich już 1,8 miliarda lat temu. Ale jak to możliwe bez udziału człowieka?

Naturalny reaktor jądrowy?

Trzy lata później w stolicy Gabonu, Libreville, odbyła się konferencja naukowa poświęcona zjawisku Oklo. Najodważniejsi naukowcy wierzyli wówczas, że tajemniczy reaktor jądrowy powstał w wyniku działalności starożytnej rasy, która podlegała energii nuklearnej. Jednak większość obecnych zgodziła się, że kopalnia jest jedynym „naturalnym reaktorem jądrowym” na planecie. Mówią, że zaczęło się samoistnie przez wiele milionów lat, w wyniku warunków naturalnych.

Osoby oficjalnej nauki sugerują, że warstwa piaskowca bogata w rudę radioaktywną została osadzona na stałym złożu bazaltu w delcie rzeki. Dzięki aktywności tektonicznej w tym rejonie bazaltowy fundament z piaskowcami uranowymi został wkopany kilka kilometrów w ziemię. Piaskowiec rzekomo popękał, a przez pęknięcia dostała się woda gruntowa. Paliwo jądrowe znajdowało się w kopalni w zwartych osadach wewnątrz moderatora, którym była woda. W gliniastych „soczewkach” rudy stężenie uranu wzrosło z 0,5% do 40%. Grubość i masa warstw w pewnym momencie osiągnęła punkt krytyczny, nastąpiła reakcja łańcuchowa i zaczął działać „naturalny reaktor”.

Woda, będąc naturalnym regulatorem, przedostała się do rdzenia i wywołała reakcję łańcuchową rozszczepienia jąder uranu. Uwolnienie energii doprowadziło do odparowania wody i reakcja ustała. Jednak kilka godzin później, gdy wytworzona przez naturę aktywna strefa reaktora ostygła, cykl się powtórzył. Następnie prawdopodobnie nastąpiła nowa klęska żywiołowa, która podniosła tę „instalację” do pierwotnego poziomu lub po prostu wypalił się uran-235. I reaktor przestał działać.

Naukowcy obliczyli, że choć energię wytwarzano pod ziemią, to jej moc była niewielka – nie większa niż 100 kilowatów, co wystarczyłoby do zasilania kilkudziesięciu tosterów. Jednak sam fakt, że energia atomowa powstała w przyrodzie samoistnie, robi wrażenie.

A może nadal jest to cmentarzysko nuklearne?

Jednak wielu ekspertów nie wierzy w tak fantastyczne zbiegi okoliczności. Odkrywcy energii atomowej już dawno udowodnili, że reakcje jądrowe można przeprowadzić wyłącznie sztucznie. Środowisko naturalne jest zbyt niestabilne i chaotyczne, aby podtrzymywać taki proces przez miliony lat.

Dlatego wielu ekspertów jest przekonanych, że nie jest to reaktor jądrowy w Oklu, ale cmentarzysko nuklearne. To miejsce naprawdę bardziej przypomina składowisko wypalonego paliwa uranowego, a składowisko jest idealnie wyposażone. Uran zamurowany w bazaltowym „sarkofagu” przechowywany był pod ziemią przez setki milionów lat i dopiero interwencja człowieka spowodowała, że ​​pojawił się na powierzchni.

Ale skoro jest cmentarzysko, to znaczy, że był też reaktor wytwarzający energię jądrową! Oznacza to, że ktoś, kto zamieszkiwał naszą planetę 1,8 miliarda lat temu, posiadał już technologię energii jądrowej. Gdzie to wszystko się podziało?

Jeśli wierzyć historykom alternatywnym, nasza technokratyczna cywilizacja w żadnym wypadku nie jest pierwszą na Ziemi. Istnieją podstawy, aby sądzić, że wcześniej istniały wysoko rozwinięte cywilizacje, które wykorzystywały reakcje nuklearne do produkcji energii. Jednakże, podobnie jak obecnie ludzkość, nasi odlegli przodkowie zamienili tę technologię w broń, a następnie zniszczyli się nią. Możliwe, że nasza przyszłość też jest z góry określona i po kilku miliardach lat potomkowie obecnej cywilizacji natkną się na pozostawione przez nas miejsca pochówku odpadów nuklearnych i będą się zastanawiać: skąd się wzięły?..

Wiele z tego, co oferuje nam natura, jest samo w sobie jeszcze doskonalszych i prostszych niż to, co planuje stworzyć człowiek, dlatego badacze badają przede wszystkim to, co oferuje nam natura.

Ale w tym, co zostanie omówione w tym artykule, stało się dokładnie odwrotnie.

2 grudnia 1942 roku zespół naukowców z Uniwersytetu w Chicago, kierowany przez laureata Nagrody Nobla Enrico Fermiego, stworzył pierwszy sztuczny reaktor jądrowy. Osiągnięcie to utrzymywano w tajemnicy podczas II wojny światowej w ramach tzw. Projektu Manhattan mającego na celu stworzenie bomby atomowej.

15 lat po stworzeniu przez człowieka reaktora rozszczepialnego naukowcy zaczęli zastanawiać się nad możliwością istnienia reaktora jądrowego stworzonego przez samą naturę. Pierwszą oficjalną publikację na ten temat wydał japoński profesor Paul Kuroda (1956), który ustalił szczegółowe wymagania dla wszelkich możliwych reaktorów naturalnych, jeśli takie istnieją w przyrodzie.

Naukowiec szczegółowo opisał to zjawisko, a jego opis do dziś uważany jest za najlepszy (klasyczny) w fizyce jądrowej:

1. Przybliżony zakres wieku naturalnego tworzenia się reaktora
2. Wymagane stężenie uranu w nim
3. Wymagany stosunek izotopów uranu w nim wynosi 235 U / 238 U

Pomimo dokładnych badań Paul Kuroda nie mógł znaleźć przykładu naturalnego reaktora dla swojego modelu wśród złóż rud uranu dostępnych na planecie.

Mały, ale istotny szczegół, który pominął naukowiec, to możliwość udziału wody w roli moderatora reakcji łańcuchowej. Nie zdawał sobie również sprawy, że niektóre rudy mogą być tak porowate, że zatrzymują niezbędną ilość wody, aby spowolnić prędkość neutronów i utrzymać reakcję.

Naukowcy twierdzili, że tylko człowiek jest w stanie stworzyć reaktor jądrowy, jednak natura okazała się bardziej wyrafinowana.

Naturalny reaktor jądrowy został odkryty 2 czerwca 1972 roku przez francuskiego analityka Bougigesa w południowo-wschodniej części Gabonu w Afryce Zachodniej, bezpośrednio w złożu uranu.

I tak doszło do odkrycia.

Podczas rutynowych badań spektrometrycznych stosunku zawartości izotopów 235 U/238 U w rudzie ze złoża Oklo w laboratorium francuskiej fabryki wzbogacania uranu Pierrelatte chemik stwierdził niewielkie odchylenie (0,00717 w porównaniu z normą 0,00720).

Przyrodę charakteryzuje stabilność składu izotopowego różnych pierwiastków. Nie ulega zmianie na całej planecie. W przyrodzie oczywiście zachodzą procesy rozpadu izotopów, ale nie jest to typowe dla pierwiastków ciężkich, gdyż różnica w ich masach nie jest wystarczająca, aby izotopy te uległy podziałowi w trakcie jakichkolwiek procesów geochemicznych. Jednak w złożu Oklo skład izotopowy uranu był nietypowy. Ta niewielka różnica wystarczyła, aby zainteresować naukowców.

Natychmiast pojawiły się różne hipotezy na temat przyczyn dziwnego zjawiska. Niektórzy twierdzili, że pole zostało skażone wypalonym paliwem ze statku kosmicznego obcych, inni uważali, że jest to miejsce pochówku odpadów nuklearnych, które „odziedziczyliśmy” po starożytnych, wysoko rozwiniętych cywilizacjach. Szczegółowe badania wykazały jednak, że ten niezwykły stosunek izotopów uranu powstał w sposób naturalny.

Oto symulowana historia tego „cudu natury”.

Reaktor zaczął działać około dwóch miliardów lat temu, w okresie proterozoiku. Proterozoik obfituje w odkrycia. To właśnie w proterozoiku powstały podstawowe zasady istnienia żywej materii i rozwoju życia na Ziemi. Pojawiły się pierwsze organizmy wielokomórkowe i zaczęły kolonizować wody przybrzeżne, ilość wolnego tlenu w atmosferze ziemskiej osiągnęła 1% i pojawiły się warunki do szybkiego rozkwitu życia, nastąpiło przejście od prostego podziału do rozmnażania płciowego.

A teraz, w tak ważnym dla Ziemi momencie, pojawia się nasze „nuklearne zjawisko naturalne”.

Zaskakujące jest jednak to, że na świecie nie znaleziono drugiego podobnego reaktora. Jednak według niektórych raportów w Australii znaleziono ślady podobnego reaktora. Można to wytłumaczyć jedynie faktem, że w odległym okresie kambru Afryka i Australia stanowiły jedną całość. Kolejną skamieniałą strefę reaktora odkryto także w Gabonie, ale w innym złożu uranu – w Bang'ombe, 35 kilometrów na południowy wschód od Oklo.

Na Ziemi znane są złoża uranu tego samego wieku, w których jednak nic podobnego się nie wydarzyło. Oto tylko najbardziej znane z nich: Devils Hole i Rainier Meisa w Nevadzie, Pena Blanca w Meksyku, Box Canyon w Idaho, Kaymakli w Turcji, Chauvet Cove we Francji, Cigar Lake w Kanadzie i Owens Lake w Kalifornii.

Najwyraźniej w proterozoiku w Afryce powstało szereg unikalnych warunków niezbędnych do uruchomienia naturalnego reaktora.

Jaki jest mechanizm tak niesamowitego procesu?

Prawdopodobnie najpierw w jakimś zagłębieniu, być może w delcie starożytnej rzeki, utworzyła się warstwa piaskowca bogatego w rudę uranu, która spoczywała na mocnym złożu bazaltu. Po kolejnym powszechnym w tamtych czasach trzęsieniu ziemi bazaltowy fundament przyszłego reaktora zatonął kilka kilometrów, ciągnąc za sobą żyłę uranową. Żyła pękła, a w szczeliny przedostała się woda gruntowa. W tym przypadku uran łatwo migruje z wodą zawierającą dużą ilość tlenu, to znaczy w środowisku utleniającym.

Woda nasycona tlenem przedostaje się przez grubość skały, wypłukuje z niej uran, niesie go ze sobą i stopniowo zużywa zawarty w niej tlen, utleniając materię organiczną i żelazo dwuwartościowe. Po wyczerpaniu się zapasów tlenu sytuacja chemiczna w głębi ziemi zmienia się z utleniającej na redukującą. „Podróż” uranu kończy się: osadza się on w skałach i gromadzi się przez wiele tysiącleci. Potem kolejny kataklizm podniósł fundamenty do współczesnego poziomu. Schemat ten stosuje wielu naukowców, także ci, którzy go zaproponowali.

Gdy tylko masa i grubość warstw wzbogaconych uranem osiągnęła rozmiary krytyczne, nastąpiła w nich reakcja łańcuchowa i „jednostka” zaczęła działać.

Warto powiedzieć kilka słów o samej reakcji łańcuchowej, która jest konsekwencją skomplikowanych procesów chemicznych zachodzących w „naturalnym reaktorze”. Najłatwiej rozszczepiają jądra 235 U, które po zaabsorbowaniu neutronu dzielą się na dwa fragmenty rozszczepienia i emitują dwa lub trzy neutrony. Wyrzucone neutrony mogą z kolei zostać zaabsorbowane przez inne jądra uranu, powodując wzrost rozpadu.

Taką samopodtrzymującą się reakcję można kontrolować, co wykorzystali ludzie, którzy stworzyli reaktor rozszczepienia jądrowego. Sterowanie odbywa się w nim za pomocą prętów kontrolnych (wykonanych z materiałów dobrze pochłaniających neutrony, na przykład kadmu), opuszczonych do „gorącej strefy”. W swoim reaktorze Enrico Fermi użył właśnie tych płytek kadmowych do regulowania reakcji jądrowej. Reaktor Oklo nie był przez nikogo kontrolowany w potocznym tego słowa znaczeniu.

Reakcji łańcuchowej towarzyszy wyzwolenie dużej ilości ciepła, dlatego do tej pory nie było jasne, dlaczego naturalne reaktory w Gabonie nie wybuchły, a reakcje uległy samoregulacji.

Teraz naukowcy są pewni, że znają odpowiedź. Naukowcy z Uniwersytetu Waszyngtońskiego uważają, że do eksplozji nie doszło ze względu na obecność górskich źródeł wody. W różnych reaktorach tworzonych przez człowieka grafit pełni rolę moderatora, niezbędnego do absorpcji wyemitowanych neutronów i utrzymania reakcji łańcuchowej, a w Oklu rolę moderatora reakcji pełniła woda. Gdy woda dostała się do reaktora naturalnego, zagotowała się i odparowała, w wyniku czego reakcja łańcuchowa została chwilowo zawieszona. Jak podaje Nature, schładzanie reaktora i gromadzenie się wody trwało około dwóch i pół godziny, a czas trwania okresu aktywnego wynosił około 30 minut.

Kiedy skała ostygła, woda ponownie wyciekła i rozpoczęła się reakcja jądrowa. I tak rozpalając się i wygaszając, reaktor, którego moc wynosiła około 25 kW (czyli 200 razy mniej niż moc pierwszej elektrowni jądrowej), pracował przez około 500 tysięcy lat.

W Oklo, podobnie jak na całej Ziemi i w całym Układzie Słonecznym, dwa miliardy lat temu względna zawartość izotopu 235 U w rudzie uranu wynosiła 3000 na milion atomów. Obecnie utworzenie reaktora jądrowego na Ziemi w sposób naturalny nie jest już możliwe, ponieważ w uranie naturalnym występuje niedobór 235 U.

Istnieje również szereg warunków, które muszą zostać spełnione, aby wywołać naturalną reakcję rozszczepiania:

1. Wysokie całkowite stężenie uranu
2. Niskie stężenie absorberów neutronów
3. Wysokie stężenie opóźniacza
4. Minimalna lub krytyczna masa potrzebna do zainicjowania reakcji rozszczepienia

Oprócz tego, że sama natura uruchomiła mechanizm naturalnego reaktora, nie można nie martwić się o kolejne, być może „najpilniejsze” pytanie dla światowej ekologii: co stało się z odpadami naturalnej „stacji energetycznej” jądrowej?

W wyniku pracy reaktora naturalnego powstało około sześciu ton produktów rozszczepienia i 2,5 tony plutonu. Większość odpadów radioaktywnych jest „zakopana” w krystalicznej strukturze minerału uranitowego, który odkryto w złożach rudy Oklo.

Pierwiastki o nieodpowiednich rozmiarach promieni jonowych, które nie mogą przeniknąć przez sieć uranitową, albo przenikają, albo ulegają ługowaniu.

Reaktor Oklinsky „powiedział” ludzkości, w jaki sposób można zakopać odpady nuklearne w taki sposób, aby miejsce pochówku było nieszkodliwe dla środowiska. Istnieją dowody na to, że na głębokości ponad stu metrów, przy braku niezwiązanego tlenu, prawie wszystkie produkty pochówków nuklearnych nie wychodziły poza granice złóż rudy. Zarejestrowano jedynie ruchy pierwiastków takich jak jod czy cez. Pozwala to na dokonanie analogii pomiędzy procesami naturalnymi i technologicznymi.

Największą uwagę ekologów przykuł problem migracji plutonu. Wiadomo, że pluton rozpada się prawie całkowicie do 235 U, więc jego stała ilość może wskazywać, że nie ma nadmiaru uranu nie tylko na zewnątrz reaktora, ale także poza granulkami uranitu, w których pluton powstawał podczas pracy reaktora.

Pluton jest pierwiastkiem dość obcym dla biosfery i występuje w niewielkich stężeniach. Wraz z częścią rudy złóż uranu, gdzie następnie ulega rozkładowi, z uranu powstaje pewna ilość plutonu podczas interakcji z neutronami pochodzenia kosmicznego. W małych ilościach uran można znaleźć w przyrodzie w różnych stężeniach w zupełnie różnych środowiskach naturalnych - w granitach, fosforytach, apatytach, wodzie morskiej, glebie itp.

W chwili obecnej Oklo jest aktywnym złożem uranu. Te złoża rudy, które znajdują się blisko powierzchni, są wydobywane w kamieniołomach, a te na głębokości - w drodze górnictwa.

Z siedemnastu obecnie znanych reaktorów na paliwa kopalne dziewięć jest całkowicie zasypanych (niedostępnych).
Strefa reaktora 15 to jedyny reaktor, do którego można dostać się przez tunel w szybie reaktora. Pozostałości reaktora Fossil 15 są wyraźnie widoczne jako jasnoszaro-żółta kolorowa skała zbudowana głównie z tlenku uranu.

Jasne paski w skałach nad reaktorem to kwarc, który krystalizował się z gorących podziemnych źródeł wody, które krążyły podczas pracy reaktora i po jego upadku.

Jednakże jako alternatywną ocenę wydarzeń z tamtego odległego czasu można przytoczyć także następującą opinię związaną ze skutkami eksploatacji reaktora naturalnego. Zakłada się, że naturalny reaktor jądrowy mógłby doprowadzić do licznych mutacji organizmów żywych w tym regionie, z których zdecydowana większość wyginęła jako niezdolna do życia. Niektórzy paleoantropolodzy uważają, że to właśnie wysokie promieniowanie spowodowało nieoczekiwane mutacje u afrykańskich przodków ludzi, którzy wędrowali w pobliżu i uczynili ich ludźmi (!).