Reactor nuclear natural único en Oklo, historia de su apertura y principio de funcionamiento

Todos estamos acostumbrados al hecho de que un reactor nuclear es una estructura de ingeniería compleja, que fue inventado relativamente recientemente por la humanidad y hecho para traer beneficios a través de un control controlado reacción nuclear.

Pero nuestra naturaleza es tan única y diversa que ha creado su propio reactor nuclear natural, que ha logrado funcionar durante más de cien años, y fue hace casi dos mil millones de años. La historia del descubrimiento y el principio de funcionamiento de este fenómeno natural se discutirán en el material de hoy.

Cómo se descubrió un reactor nuclear natural

Entonces, 1956, la llamada Guerra Fría está en pleno apogeo, y cada país más o menos grande se esfuerza por obtener uranio 235 para ingresar al club cerrado de las potencias nucleares. Francia también mostró el mismo deseo, pero no pudo encontrar depósitos de uranio en su territorio.

Pero afortunadamente, los especialistas franceses lograron encontrar la rica región de Oklo en un país como Gabón (Francia tenía poder sobre este país como metrópoli). Pero el uranio extraído en este depósito resultó ser muy extraño. Después de todo, parecía como si ya hubiera visitado un reactor en funcionamiento.

Esto se conoció después del análisis espectrométrico de masas habitual realizado en 1972 en el concentrador.

Es solo que los ingenieros se enfrentaron a un fenómeno natural único: un reactor nuclear natural que, como se vio después, ha funcionado con éxito durante unos dos mil millones de años.

El principio de reacción nuclear y la vida media del uranio 235

En la naturaleza se pueden encontrar varios isótopos de uranio, pero solo el uranio 235 es adecuado para trabajar en reactores nucleares y para llenar bombas nucleares. Además, la vida media de este isótopo es de 700 millones de años y, como resultado de esta desintegración, se forma el torio 231.

Pero solo hay que influir en el uranio 235 con un neutrón lento, ya que se desintegra inmediatamente. Esto es lo que hace que este elemento sea tan único.

Hay muchas fuentes de radiación de neutrones en la naturaleza que son bastante capaces de desencadenar una reacción de desintegración. Pero se mueven demasiado rápido para interactuar con el uranio 235, lo que significa que deben pasar por una etapa de desaceleración por influencias externas.

Resulta que si pones U235 en agua ordinaria, ralentiza suficientes neutrones y serán absorbidos por el uranio 235. Esto producirá el isótopo uranio 236, que es extremadamente inestable y se descompone rápidamente en bario 141 y criptón 92, así como tres neutrones de alta energía.

Entonces, tan pronto como los tres neutrones asignados sean ralentizados por el agua, también pueden ser absorbidos. tres isótopos de uranio 235, que, a su vez, también se someterán a un proceso de desintegración con la liberación de rápido neutrones. Esto provocará una reacción en cadena de fisión nuclear que aumenta exponencialmente.

Los científicos han aprendido durante mucho tiempo cómo realizar el llamado análisis de carbono, que se basa precisamente en la determinación de la fracción residual de uranio 235. En este sentido, todo es simple, si se sabe cuándo se formó el uranio y que cada 700 millones de años su participación en el mineral se reduce a la mitad, entonces es una cuestión de tecnología determinar cuál es su contenido en el mineral.

Entonces se cree que absolutamente todo el uranio de nuestro planeta se formó entonces, luego nuestro Sol se convirtió en una supernova, es decir, hace unos 6 mil millones de años. Con base en estos datos, encontramos que la concentración de uranio 235 en el mineral de uranio en la Tierra debería ser del 0,72%.

Pero el análisis del mineral del depósito de Oklo arrojó una ley de 0,717%. A primera vista, la diferencia no es significativa, pero, dado el volumen del depósito, se estimó que en Oklo faltan unos 200 kg de uranio puro, y esto será suficiente durante un minuto para crear varios bombas.

No creo que valga la pena decir que no hubo límite para la sorpresa de los franceses, ya que, dada toda la situación política y La carrera armamentista que se desarrollaba entre la Unión Soviética y los Estados Unidos, la "pérdida" de tal cantidad de uranio causó gran preocupación y muchas preguntas.

Pero con un estudio más exhaustivo del mineral en el depósito, los científicos también descubrieron una gran cantidad de los llamados productos de desintegración del uranio 235.

Esto sugirió que el uranio 235 extraído ya había funcionado en el reactor y fue devuelto al suelo.

Y, a primera vista, esto es una completa tontería, pero el trabajo posterior en el depósito mostró que se trata de un objeto único: el único reactor nuclear natural del mundo.

El principio de funcionamiento de un reactor nuclear natural en Oklo.

El reactor estuvo en fase activa durante mucho tiempo, es decir, hace unos 2.000 millones de años. Además, en ese momento la concentración de uranio en el mineral era del 3%, al igual que en los reactores nucleares modernos.

La naturaleza resolvió el problema de ralentizar los neutrones a expensas del agua subterránea, ya que resultó que el mineral de uranio estaba sumergido en la capa de agua subterránea. Y fue esta agua la que ralentizó los neutrones que reaccionaron y desencadenaron una reacción nuclear en cadena.

Y si el agua estuviera constantemente en el "reactor", entonces la reacción cada vez mayor pasaría a un estado supercrítico y se produciría inevitablemente una explosión.

Pero el reactor natural de Oklo nunca entró en un estado tan crítico. Después de todo, el agua inicia la reacción y puede detenerla.

La figura anterior muestra una sección transversal del reactor Oklo. Entonces, el agua que pasaba por el reactor desencadenó una reacción en cadena y calentó mucho esta área, luego, después de cierto tiempo, el agua hirvió y se evaporó. Por lo tanto, la reacción se detuvo, ya que no había nada que ralentizara los neutrones.

Cuando el reactor se enfrió, se recogió nuevamente agua en él y se inició la reacción. El reactor permaneció en este estado de "funcionamiento" durante muchos años, hasta que la concentración de uranio cayó a tal nivel que ya no fue posible alcanzar el estado de criticidad.

Así es como funcionaba el reactor natural único en Oklo, y los científicos incluso calcularon que su potencia era de unos 100 kW.

Este hecho indica que, a primera vista, un fenómeno imposible en la naturaleza bien puede existir y la naturaleza sigue siendo un inventor.

Si el material fue interesante para usted, califíquelo y no olvide suscribirse al canal. ¡Gracias por su atención!