У 1972 році фізики виявили щось дивне у шматку уранової руди. Порівняно з будь-яким іншим шматком урану, він мав ненормальний ізотопний склад, що робило його дуже унікальним. Про це пише IFLScience.
Після довгих дискусій вчені дійшли висновку – ця порода у далекому минулому самостійно зазнала розщеплення. Це означає, що вона була своєрідним мініатюрним ядерним реактором.
“Уран є надзвичайно важливим ресурсом у сучасному світі, оскільки він є ключовим елементом багатьох ядерних реакторів. Це важкий метал (один з найважчих, насправді), який зустрічається в природі в більшій частині світу і є таким же поширеним у земній корі, як олово, вольфрам і молібден. Як і інші елементи, уран має кілька ізотопних форм, які відрізняються за кількістю нейтронів у ядрі”, – пояснили у матеріалі.
Відомо, що природний уран, який видобувають із землі, має два ізотопи – уран-238 та уран-235. Саме останній ізотоп робить уран таким важливим для атомної енергетики, адже цей розщеплюваний матеріал може підтримувати ядерну ланцюгову реакцію та виробляти величезні обсяги енергії.
“Однак U-235 становить лише невелику частину природного урану. Насправді його частка становить лише 0,720 відсотка (решта – це U-238, який не є розщеплювальним)”, – додали у виданні.
Така кількість урану є досить стандартною. Якщо зібрати зразки урану з будь-якої точки земної кори, Місяця або навіть з частинок, які плавають у морській воді, і порівняти їх, то всі вони будуть містити 0,720 відсотка U-235. Проте руда, яка була знайдена в 1972 році, містила зовсім інший склад.
“Ця руда походила з уранового родовища в Окло, Габон (країна в Центральній Африці – УНІАН), і, як виявилося, містила меншу частку U-235 (лише 0,717 відсотка). Як ви можете собі уявити, це було надзвичайно дивне відкриття, оскільки воно суперечило всім очікуванням вчених”, – розповіли в IFLScience.
Тому спершу дослідники поцікавилися, чи не зазнала руда штучного розщеплення, до прикладу, в якомусь ядерному реакторі.
“Під час розпаду ядра урану бомбардуються нейтронами, що призводить до їхнього розпаду на два або більше менших ядер. Звідси і походить термін “розщеплення атома”. Під час цього процесу вивільняється велика кількість енергії у вигляді тепла. Процес також вивільняє більше нейтронів, які за відповідних умов можуть зіткнутися з іншими ядрами урану, викликаючи більше реакцій розпаду – це ядерна ланцюгова реакція”, – пояснили у публікації.
Тому внаслідок цього процесу вміст U-235 в урані знижується. Однак коли фізики дослідили руду з Окло, вони виявили, що вона є повністю природною. Також вони знайшли у руді сліди продуктів розпаду. Таким чином руда була і природною, і зазнала розпаду.
“Чим можна було пояснити цей дивний результат? Після подальшої оцінки вчені дійшли згоди, що руда Окло є унікальним прикладом урану, який зазнав розпаду в природних умовах понад 2 мільярди років тому. Умови для досягнення цього малоймовірного явища мали бути особливо сприятливими”, – підкреслили у виданні.
Вчені пояснюють це тим, що родовище в Габоні повинно було мати критичну масу, яка потрібна для початку реакції. Тому родовище відповідало цій вимозі, адже містило достатню кількість U-235 у великих обсягах.
“По-друге, для уповільнення активності нейтронів під час реакції потрібно було б щось. Це є фундаментальною частиною роботи ядерних реакторів. Коли нейтрони вивільняються, вони рухаються занадто швидко, щоб підтримувати ядерну реакцію. Тому реактори використовують уповільнювач – здебільшого воду, іноді газ або графітові цеглини в старих реакторах – для уповільнення нейтронів, що збільшує ймовірність поглинання нейтронів ураном”, – додали у матеріалі.