NATURALNE REAKTORY - FENOMEN PRZYRODY
Naturalny reaktor dotychczas udało się odkryć zaledwie w jednym miejscu na świecie - w Gabonie.
Link do źrodła rysunku: http://www.ymp.gov/factsheets/pdf/doeymp0010_1.pdf
Linik do źródła rysunku: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch23/fission.html
W lipcu 1972 roku w zakładzie przerabiającym uran we Francji stwierdzono, że skład izotopowy przerabianego uranu znacznie odbiega od normalnego wykazuje zubożenie w izotop U235. Przebierana wówczas ruda pochodziła z Gabonu, ze złoża Oklo. Współcześnie w uranie zawartość izotopu U235 wynosi 0,72%, resztę stanowi izotop U238. Uran ze złoża Oklo był zubożony w U235, osiągając zawartości minimalne w granicach 0,44%. W efekcie tego odkrycia przeprowadzono w rejonie złoża Oklo zakrojone na szeroką skalę badania geologiczne i geochemiczne. Stwierdzono występowanie sześciu stref wyraźnie zubożonych w U235. Położone nieopodal Oklo inne złoże uranu, Okelobonko, nie wykazało istotnego braku izotopu U235. Natomiast w Oklo zauważono obecność pierwiastków powstających w procesie rozszczepiania jądrowego. Okle jest niezwykłym fenomenem przyrodniczym: sześć ciał rudnych tego złoża musiało kiedyś w przeszłości być naturalnymi reaktorami jądrowymi. Zjawisko to musiało zajść około 1,8--- 2,0 mld lat temu.
Link do źródła rysunku: http://www.ans.org/pi/np/oklo/
Link do źródła rysunku: http://www.ans.org/pi/np/oklo/
Link do źródła rysunku: http://www.ans.org/pi/np/oklo/
Jak mogło do tego dojść ?
Link do źródła rysunku: http://www.ans.org/pi/np/oklo/
Trzeba pamiętać, że wtedy skład uranu był inny niż obecnie. Ówcześnie naturalny uran zawierał około 3% U235. Przekroczenie masy krytycznej było o wiele łatwiejsze niż obecnie. Koncentracja uranu w piaskowcach Oklo była wystarczająca, by mogła rozpocząć się reakcja jądrowa. Ostatnim niezbędnym czynnikiem potrzebnym do zainicjowania reakcji była obecność moderatora szybkich neutronów. W Oklo moderatorem była woda zawarta w przestrzeniach porowych piaskowców goszczących mineralizację. Gdy wszystko było gotowe, reakcja ruszyła.
Linik do źródła rysunku: http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/ch23/fission.html
Link do źrodła rysunku: http://www.ymp.gov/factsheets/pdf/doeymp0010_1.pdf
Zaczęło pracować 6 reaktorów, być może pracowały one równocześnie. Dokładne badania geologiczne pozwoliły obliczyć, że w reakcji wzięło udział około 800 ton uranu. Wypalone zostało około 600 kg U235. W efekcie powstało ponad 500 mld [MJ]. Zapewne wówczas powierzchnia Ziemi została skażona, być może po raz pierwszy izotopami, które nazywamy sztucznymi, powstałymi w wyniku reakcji jądrowej.
)
Link do źródła rysunku: http://www.ans.org/pi/np/oklo/
Funkcjnowanie naturalnych reaktorów w Gabonie jest tym bardziej interesujące, że złoża na których zaistniało to zjawisko nie są najbogatsze na świecie.
W Kanadzie w prowincji Saskatchewan, w basenie Athabasca znajdują się gigantyczne złoża o niewiarygodnych wprost zawartościach uranu. Rekordzistą jest złoże Cigar Lake o zasobach uranu około 110 tys. ton, przy średniej zawartości 12,2%. Maksymalne zawartości sięgają 40% uranu. Wiek tych złóż jest podobny do gabońskich, a mimo to na tych niezwykle bogatych złożach Kanady proces naturalnego uruchomiania reakcji jądrowej nie został uruchomiony. Być może znaczenie ma to, że skałami goszczącymi mineralizację są słabo porowate zmetamorfizowane iłowce i mułowce z dużą ilością substancji organicznej w postaci grafitu.
Porównując te dwa obszary złóż uranu, używając terminologii współczesnej atomistyki, reaktory naturalne w Oklo nie były reaktorami typu czarnobylskiego (grafitowymi) lecz o wiele nowocześniejszymi reaktorami wodnymi. Natomiast złoża kanadyjskie reprezentują reaktory typu czarnobylskiego.