В 1972 году физики обнаружили нечто странное в куске урановой руды. По сравнению с любым другим куском урана, он имел ненормальный изотопный состав, что делало его очень уникальным. Об этом пишет IFLScience.
После долгих дискуссий ученые пришли к выводу, что эта порода в далеком прошлом самостоятельно подверглась расщеплению. Это означает, что она была своеобразным миниатюрным ядерным реактором.
«Уран является чрезвычайно важным ресурсом в современном мире, поскольку он является ключевым элементом многих ядерных реакторов. Это тяжелый металл (один из самых тяжелых, на самом деле), который встречается в природе в большей части мира и так же распространен в земной коре, как олово, вольфрам и молибден. Как и другие элементы, уран имеет несколько изотопных форм, которые отличаются по количеству нейтронов в ядре», — объяснили в материале.
Известно, что природный уран, который добывают из земли, имеет два изотопа — уран-238 и уран-235. Именно последний изотоп делает уран таким важным для атомной энергетики, ведь этот расщепляемый материал может поддерживать ядерную цепную реакцию и производить огромные объемы энергии.
«Однако U-235 составляет лишь небольшую часть природного урана. На самом деле его доля составляет всего 0,720 процента (остальное — это U-238, который не является расщепляемым)», — добавили в издании.
Такое количество урана является достаточно стандартным. Если собрать образцы урана из любой точки земной коры, Луны или даже из частиц, плавающих в морской воде, и сравнить их, то все они будут содержать 0,720 процента U-235. Однако руда, которая была найдена в 1972 году, содержала совсем другой состав.
«Эта руда происходила из уранового месторождения в Окло, Габон (страна в Центральной Африке — УНИАН), и, как оказалось, содержала меньшую долю U-235 (только 0,717 процента). Как вы можете себе представить, это было чрезвычайно странное открытие, поскольку оно противоречило всем ожиданиям ученых», — рассказали в IFLScience.
Поэтому сначала исследователи поинтересовались, не подверглась ли руда искусственному расщеплению, например, в каком-нибудь ядерном реакторе.
«Во время распада ядра урана бомбардируются нейтронами, что приводит к их распаду на два или более меньших ядра. Отсюда и происходит термин «расщепление атома». Во время этого процесса высвобождается большое количество энергии в виде тепла. Процесс также высвобождает больше нейтронов, которые при соответствующих условиях могут столкнуться с другими ядрами урана, вызывая больше реакций распада — это ядерная цепная реакция», — объяснили в публикации.
Поэтому в результате этого процесса содержание U-235 в уране снижается. Однако когда физики исследовали руду из Окло, они обнаружили, что она является полностью природной. Также они нашли в руде следы продукты распада. Таким образом, руда была и природной, и подверглась распаду.
«Чем можно было объяснить этот странный результат? После дальнейшей оценки ученые пришли к согласию, что руда Окло является уникальным примером урана, который подвергся распаду в природных условиях более 2 миллиардов лет назад. Условия для достижения этого маловероятного явления должны были быть особенно благоприятными», — подчеркнули в издании.
Ученые объясняют это тем, что месторождение в Габоне должно было иметь критическую массу, необходимую для начала реакции. Поэтому месторождение соответствовало этому требованию, ведь содержало достаточное количество U-235 в больших объемах.
«Во-вторых, для замедления активности нейтронов во время реакции нужно было бы что-то. Это является фундаментальной частью работы ядерных реакторов. Когда нейтроны высвобождаются, они движутся слишком быстро, чтобы поддерживать ядерную реакцию. Поэтому реакторы используют замедлитель — в основном воду, иногда газ или графитовые кирпичи в старых реакторах — для замедления нейтронов, что увеличивает вероятность поглощения нейтронов ураном», — добавили в материале.
Добавим, в 2025 году на единственном урановом руднике Украины в Кировоградской области затопило горизонт выработки.