Первый ядерный реактор на Земле запустила природа 2 млрд лет назад

Около 2 миллиардов лет назад в Габоне (Африка) в скоплении урановых месторождений началась спонтанная цепная ядерная реакция, которая продолжалась сотни тысяч лет.

По словам ученых, эти месторождения урана впервые привлекли внимание ученых-ядерщиков в 1972 году. Анализируя образцы руды из месторождения, они заметили, что концентрация изотопов в них изменена.В образцах не хватало около 0.003% урана-235, самого ценного из трех изотопов, присутствующих в месторождениях природного урана. Может показаться, что разница крошечная, но, учитывая размер пласта руды, потеря составила в общей сложности 200 кг U-235. Поскольку этот изотоп самый дорогостоящий вид урана, ученые захотели узнать, куда он подевался.

Оказалось, месторождение было разрушено во время древней цепной реакции, запущенной природным ядерным реактором. В конце концов, исследователи нашли всего 17 таких реакторов недалеко от урановых шахт в Окло и Окелодондо.

Так как же это работает?

Деление ядер происходит, когда нейтрон ударяется о делящийся изотоп, разрывает его и выпускает больше нейтронов, движущихся за счет энергии от атомного расщепления. Затем новые нейтроны попадают в другие атомы, которые также распадаются и выделяют нейтроны, и реакция продолжается.

Когда уран-235 распадается естественным образом, один из его побочных продуктов – свободный нейтрон, который как раз и способен запустить реакцию в залежах руды.
Чтобы реакция продолжалась самостоятельно, такой нейтрон должен быть окружен каким-нибудь регулятором: материалом, который увеличивает вероятность свободных нейтронов, толкает их в следующий атом и тем самым продолжает реакцию. При этом важно, чтобы рядом не было материалов, которые, напротив, поглощают свободные нейтроны и способствуют прекращению реакции.

Как и в большинстве современных АЭС, регулятором реакции в месторождениях Окло и Окелобондо была вода. Грунтовые воды, вероятно, просочились в месторождение, запустили реакцию, затем, когда температура сильно поднялась, вода выкипела и на какое-то время всё прекратилось. Но, когда земля охладилась и вода вернулась в реактор, ядерная реакция началась снова.

Зона ядерного реактора (1) в Окло была создана из пористого песчаника (2), позволявшего воде поступать в пласт урановой руды (3) поверх гранитного слоя (4)

По мнению ученых, реакция длились сотни тысяч лет до тех пор, пока реактор не расщепил столько урана-235, что для продолжения реакции просто не осталось топлива.

Ученые до сих пор не знают точно, сколько месторождений подобных Окло, существует в мире. Возможно, этот опыт, пережитый однажды природой, поможет людям научиться утилизировать ядерные отходы.