„Това просто не може да е възможно.“

Тази мисъл се въртяла в ума на физика Франсис Перен през май 1972 г. Той изследвал тъмен къс уранова руда в завод за преработка на ядрено гориво в южна Франция. Образецът уран, извлечен от мина в Габон, Африка, крил тайна, която противоречала на всичко, което науката знае за естествения уран.

Обикновено уранът съдържа постоянно съотношение на изотопите: уран-238, уран-234 и търсения уран-235. В земната кора, съдържанието на уран-235 винаги е 0.720%.
Но този образец от Габон съдържал само 0.717%. Незначително отклонение – но достатъчно, за да вдигне тревога. Най-простото обяснение било, че уранът е претърпял делене (фисия).
Но как е възможно това, след като става дума за естествен образец?

Някой ли е манипулирал урана?
Дело ли е на древна, неизвестна цивилизация?
Или може би – нещо още по-странно?

Ядрено делене... в дивата природа?

Колкото повече учените изследвали случая, толкова по-необичайно ставало всичко.
В някои уранови образци от региона Окло в Габон, съдържанието на уран-235 било дори още по-ниско – само 0.4%. Това вече не било случайност – нещо дълбоко е променило рудата.

По-нататъшният анализ разкрил, че уранът наистина е претърпял ядрен разпад – същият процес, използван в ядрените реактори. Но това не било резултат от човешка намеса, нито пък от извънземна технология.
Доказателствата сочели към събитие, случило се преди два милиарда години.

И тогава невероятното станало ясно: Природата е създала свой собствен ядрен реактор.

В продължение на 40 години Франция добивала уран в Габон, който тогава бил нейна колония. Като ядрена суперсила, Франция използвала урана за производство на електроенергия – както в страната, така и в други части на Европа.
Когато били открити уранови залежи близо до град Окло в Габон, това било вълнуваща новина, но никой не разбирал напълно какво точно са намерили – поне не веднага.

Така Франсис Перен се озовал да анализира странния образец. Той и колегите му потвърдили, че става дума за естествен уран, който е претърпял ядрена реакция, още когато Земята била млада планета.

Изкуствените ядрени реактори работят чрез внимателно контролирана верижна реакция, при която атомите на уран-235 се разцепват от неутрони, освобождавайки енергия и още неутрони, които от своя страна разцепват нови атоми.
За да се поддържа такава реакция, е необходимо обогатен уран – тоест, с по-висока концентрация на уран-235.
Създаването на такива реактори изисква високи технологии, прецизно инженерство и строги мерки за безопасност. Това не е нещо, което бихме очаквали да се появи в природата „просто така“.

И все пак, в Окло, преди милиарди години, природата сама е осигурила точната комбинация от:

- достатъчна концентрация на уран,
- вода като модератор, и геоложка стабилност, за да поддържа контролирана ядрена реакция.

Как се формира естествен ядрен реактор?

През 1956 г. химикът Пол К. Курода прогнозирал, че при определени условия, в природата може да се образуват ядрени реактори.
Неговата работа получила известно внимание, но не станала сензация, тъй като условията изглеждали изключително малко вероятни, и малцина вярвали, че подобно нещо някога ще бъде открито.

Курода изчислил, че урановото находище трябва да бъде поне 0.66 метра (около два фута) дебело, за да може да поддържа естествена ядрена реакция.
Ако залежът е по-малък, не може да се достигне критична маса.
Освен това, е необходимо да има достатъчно уран-235 в находището, за да започне процесът.

Преди два милиарда години уран-235 бил много по-разпространен, отколкото е днес.
Тогава той съставлявал около 3% от естествения уран – подобно на обогатения уран, използван в съвременните ядрени реактори.
Както при съвременните реактори, процесът се нуждаел от модератор, който да забавя неутроните и да улеснява ядреното делене.
В Окло тази ключова роля изпълнявала подпочвената вода – тя забавяла неутроните, което позволявало поддържането на верижна реакция.

„Както в изкуствен ядрен реактор с лека вода, без нещо, което да забави неутроните, реакциите просто спират,“ казва Питър Уудс, ръководител на екип за производство на уран в Международната агенция за атомна енергия.
„Водата в Окло действа като модератор – поглъща неутроните и контролира верижната реакция.“

Елементи като бор или литий, които абсорбират неутрони и спират деленето, трябвало да отсъстват. За щастие, находищата в Окло не съдържали такива „замърсители“, което позволило на реакцията да продължи.
Когато всички тези условия се подредили перфектно, резултатът бил естествен ядрен реактор.

Древният реактор в Окло не работел непрекъснато. Изследователите датирали скалите и анализирали следите от активност – така открили, че реакторът е работил на цикли.

Когато подпочвените води прониквали в урановите залежи, те забавяли неутроните и позволявали деленето.
Реакцията нагрявала водата, която постепенно се изпарявала под формата на пара.
Без вода, която да модерира неутроните, реакцията спирала.

„Това е, което го прави толкова завладяващо – че времето, геологията и водата са се срещнали в точния момент, за да се случи това изобщо,“ казва Уудс.
„И че се е съхранило до днес. Детективската история е успешно разгадана.“

След като районът се охлаждал и нови подпочвени води отново прониквали в залежите, реакцията се подновявала.
Този цикъл се повтарял стотици хиляди години.

Изследване на реактора в Окло заключава:

„Около 15 000 мегаватгодини енергия от ядрено делене са били произведени за период от няколкостотин хиляди години – еквивалент на работата на голям реактор с мощност 1 500 мегавата в продължение на 10 години.“

Новината за това природно явление се разпространила бързо. През 1975 г. физици от цял свят се събрали в Либревил, Габон, за да обсъдят това, което станало известно като Феноменът Окло.
Откритието било зашеметяващо – оказало се, че природата е усвоила ядрената енергия много преди хората изобщо да си я представят.

Въпреки че някои теоретични прогнози съвпадали с наблюденията, не било лесно да се докаже какво точно се е случило.
Били идентифицирани четири зони, които функционирали като естествени реактори, в рамките на едни и същи геоложки структури.

Ключът към разгадаването на загадката дошъл от неочакван източник: ксеноновия газ.
Този инертен газ, уловен в минерали от Окло, действал като временна капсула.

Различни изотопи на ксенон се образуват по време на ядрено делене, и съотношенията между тях могат да разкрият условията, при които деленето се е случило.
Физикът Алекс П. Мешик изследвал именно тези изотопи на ксенон и открил, че те съдържат ключови улики за стабилността на реактора.
Уловеният ксенон показал, че реакциите на делене в реактора били изключително стабилни, включвайки се и изключвайки се според промяната на нивата на подпочвената вода.

Ксенонът разкрил и как реакторът окончателно се е изключил.
С течение на времето уран-235 постепенно бил изчерпан, намалявайки количеството гориво под критичния праг, необходим за поддържане на реакцията.

Днес урановите мини в Окло са изтощени, но наследството на единствените известни естествени ядрени реактори в света продължава да живее.
Образци от реакторите в Окло се съхраняват в музеи, като Природонаучния музей във Виена, където посетителите могат да видят скали, създадени от ядрената реакция на природата.

Възможно е да има и други естествени реактори – просто все още не сме ги открили.
А дотогава човечеството се съсредоточава повече върху собствените си реактори, отколкото върху тези на природата.

Превод: GlasNews.bg