Gabone, Afrikoje, slepiasi neįtikėtina mokslinė įdomybė. Ten buvo atrasti branduoliniai reaktoriai, susiformavę dar gerokai prieš atsirandant žmogui. Mokslininkų nuomone, jie yra maždaug 2 milijardų metų senumo. Kaip tai įmanoma? Yra proga savo akimis pamatyti šios išskirtinės vietos fragmentą ir sužinoti apie ją šiek tiek daugiau. Mat mėginys iš Oklo atkeliavo į Europą.
Senovės branduoliniai reaktoriai Afrikoje. Jie veikė prieš 2 milijardus metų
Gabonas yra vienintelė vieta pasaulyje, kur buvo užfiksuotas natūralių branduolinių reaktorių buvimas. 1972 m. buvo rasta įrodymų, kad maždaug prieš 2 milijardus metų Oklo urano rūdos telkinyje savaime įvyko urano skilimo grandininė reakcija. Mokslininkai aptiko keliolikos tokių reakcijos zonų pėdsakų. Vėlesni Oklo mėginių izotopinės sudėties tyrimai parodė, kad šiuose telkiniuose vykstančios branduolinės reakcijos buvo labai panašios į procesus, vykstančius žmogaus sukurtuose reaktoriuose.
Šis atradimas paskatino daugybės teorijų apie reaktorių kilmę atsiradimą – nuo nežemiškų technologijų iki dingusios priešistorinės civilizacijos veiklos. Tuo tarpu jau 1956 m., t. y. kelerius metus prieš tyrimus apie Oklo, tokių natūralių reaktorių susidarymo galimybę ir jų veikimui būtinas sąlygas numatė Paul Kazuo Kuroda, JAV dirbęs japonų fizikas-chemikas. Taigi, natūralūs reaktoriai Oklo yra neįtikėtinas įrodymas, kad „viskas jau buvo“ – štai koks stebėtinai kūrybingas kartais būna gamta.
Afrikos palydovinė žemėlapis su raudonu žymekliu ir etiketėmis pažymėta Oklo kasyklos vieta Gabone.
Nedidelė anomalija Oklo rūdoje netrukus lėmė didžiulį atradimą – vienintelis protingas izotopų santykio skirtumų paaiškinimas buvo tas, kad dalis urano-235 kažkada buvo „sunaudota“ atomo branduolio skilimo reakcijoje. Kaip visa tai įvyko? Remiantis Kurodos tyrimu, natūralaus reaktoriaus susidarymo sąlygos yra tinkamas telkinio dydis, išsidėstymas ir sudėtis, jame esantis neutronus lėtinantis moderatorius ir mažas kitų elementų, turinčių stipriai neutronus sugeriančių izotopų, kiekis. Dėl neįtikėtino atsitiktinumo visos šios sudedamosios dalys susidėjo Oklo prieš maždaug 2 mlrd. metų.
Prieš milijardus metų buvę reaktoriai. Kodėl jie „įsijungė“ būtent tada?
Manoma, kad prieš milijardus metų Oklo susidaryti sąlygoms, tinkamoms natūralių reaktorių „įsijungimui“, įtakos turėjo Žemėje įvykę pokyčiai, vadinami deguonies katastrofa, t. y. deguonies kiekio padidėjimas Žemės atmosferoje. Tai paskatino urano koncentraciją turtingų oksidų telkiniuose. Junginiai kaupėsi Ogowe upės nuosėdose. Kai susiklostė tinkamos sąlygos, tarp jų – urano koncentracija pasiekė reikiamą lygį, galėjo prasidėti grandininė reakcija. U-235 izotopo kiekis ten sudarė daugiau nei 3 proc. visos urano masės telkinyje, t. y. panašiai tiek, kiek naudojama šiuolaikiniuose reaktoriuose.
Pagrindinį vaidmenį natūralių reaktorių veikime atliko vanduo. Reakcijai spartėjant, temperatūra kilo. Vanduo garavo, taigi moderatorius išnykdavo ir procesas savaime sulėtėdavo. Tyrėjai spėja, kad šie dariniai galėjo veikti maždaug 30 minučių, o po to maždaug 2,5 valandos pertraukos. Tikriausiai reaktoriai įsijungdavo daugiausia po intensyvių kritulių, o sausros laikotarpiais natūraliai užgesdavo.
Savaime sukeltas reiškinys kartojosi šimtmečius. Įdomu tai, kad mokslininkai nustatė, jog šis procesas buvo pakankamai stabilus, kad telkinyje niekada neįvyko sprogimo ar lydimosi dėl „nekontroliuojamos“ grandininės reakcijos. Manoma, kad natūralūs reaktoriai Oklo „veikė“ mažiausiai kelis šimtus tūkstančių metų – net iki kelių milijonų, vidutiniškai generuodami apie 100 kW galią. Palyginimui, pasaulyje energetikoje šiuo metu naudojama daugiau nei 400 branduolinių reaktorių, kurių bendra galia viršija 360 GWe.
Oklo reaktoriaus dalelė netoli Lenkijos. Paroda Vienoje
Gamtinių reaktorių identifikavimo istorija savaime yra įdomi. Atradimus, susijusius su Oklo, 1792 m. padarė Prancūzijos mokslininkai. Fizikas Francis Perrin, atliekant įprastus įvairių kasyklų medžiagų tyrimus, pastebėjo nedidelius skirtumus Gabono mėginių sudėtyje – būtent nenormalų urano izotopo 235 trūkumą. Uranas rūdose visame pasaulyje sudaro tiksliai 0,720 proc., o Oklo mėginiuose – 0,717 proc. Todėl buvo būtina atlikti tikslias analizes.
Urano oksido liekanos senuosiuose gamtiniuose reaktoriuose matomos kaip pageltusi uoliena. Tikėtina, kad Žemėje buvo daugiau tokių gamtinių branduolinių reaktorių – įtardami, kad jų pėdsakai gali būti paslėpti ypač Šiaurės Amerikos ir Australijos teritorijose, mokslininkai ten atliko tyrimus, tačiau be rezultatų. Gabonas lieka vienintelė vieta pasaulyje, kur buvo atrastas šis reiškinys.
Šaltiniai: Dienos astronomijos paveikslėlis; Gov.pl; Grzegorz Jezierski – Opolės technologijos universitetas, Šiluminės ir profesinės energetikos inžinerija nr. 3/2011, cire.pl; Grzegorz Lizurek – Geofizikos institutas, Lenkijos mokslų akademija: Pirmasis branduolinis reaktorius, deltami.edu.pl; Jerzy Niewodniczański – AGH mokslo ir technologijų universitetas Krokuvoje: Oklo, fis.agh.edu.pl; Jerzy W. Mietelski – Branduolinės fizikos institutas, Lenkijos mokslų akademija: Natūralus Oklo reaktorius Gabone praėjus 50 metų po jo atradimo, indico.ifj.edu.pl; Tarptautinė atominės energijos agentūra; Gamtos istorijos muziejus Vienoje