первый ядерный реактор или Самопроизвольная Цепная РеакцияПару миллиардов лет тому назад. И работал эдак под миллион лет. В Африке, там где сегодня государство Габон.
Два миллиарда лет тому назад сквозь месторождение протекала подземная река, которая обеспечивала замедление нейтронов в этих самородках. Начиналась цепная реакция, мощность реактора была около 100 киловатт, вода вскипала, замедление переставало работать, чернобыльских мастеровых еще не было --- и так оно продолжало мигать каждые два с половиной часа. Порядка миллиона лет он работал, пока уран-235 не выгорел, а заодно тектонические процессы не выдавили руду из подземной реки. Какая же цивилизация его сработала? Кажись, и приматов тогда ишо не было...
Так или иначе, в 1972 году в Пьерлате, где французы обогащают свой уран, обнаружилась недостача урана-235 в их гексафториде урана. Французы схватились за голову, и выяснили, что неправильный уран идет из месторождения в Габоне. Они схватились за голову еще раз: содержаниe U235 в природном уране обязано быть 0.7202 процента --- вынь да положь, как в аптеке, если, конечно, поставки не от Брынцалова. А из Габона шла руда с 0.7171 процента. Какая таки у ядерщиков бухалтерия! Тщательная ревизия показала, что иногда шла руда, где было вообще 0.440 процента U235! Законы нуклеосинтеза, пусть в них и есть количественно не столь хорошо известные места, такого не допускают. Тут голова у французов заработала в правильном направлении, своего Брынцалова они вычислили быстро, и 25 сентября 1972 года Франсис Перрен объявил, что в месторождении работал ядерный реактор. Что было встречено с универсальным скепсисом, и они раздали образцы руды для анализа в лаборатории мира, в частности, и в СССР. Открытие естественного реактора было подтверждено.
В Габоне было уникальное месторождение, где слой урановой руды лежал между слоями песка. И в руде двуокись урана была как всегда рассеянной, но были "самородки" (жилки) в несколько метров размером практически чистого урана. И в четырех из них шла ядерная реакция. На разрез месторождения можно посмотреть хотя бы здесь:
www.ocrwm.doe.gov/factsheets/doeymp0010.shtml
И те два миллиарда лет тому назад сквозь месторождение протекала подземная река, которая обеспечивала замедление нейтронов в этих самородках. Начиналась цепная реакция, мощность реактора была около 100 киловатт, вода вскипала, замедление переставало работать, чернобыльских мастеровых еще не было --- и так оно продолжало мигать каждые два с половиной часа. Порядка миллиона лет он работал, пока уран-235 не выгорел, а заодно тектонические процессы не выдавили руду из подземной реки.
Но почему только два миллиарда лет рому назад, почему сегодня эти реакторы не работают? Дело в том, что для работы реактора с легководным замедлителем нейтронов требуется концентрация 235-го в 3-4 процента. И тут стреляет ядерная физика: 235-й распадается разиков в шесть быстрее, чем 238-й. И если его сегодня в естественном уране те самые 0.7 процента, то 2 (ну, точнее 1.7) миллиарда лет тому назад было как раз требуемые 3 процентика. И самородки по сегодняшним реакторным стандартам были в самый раз --- около 6 тонн урана-235. В пике работы реактора он разогревался на нескольких сот градусов. Без подземных рек, которые так удачно уран нанесли в эти самородки, ничего не было бы....
Три самородка французы на ура выкопали, а один оставили как музейный экспонат. И чуток ядерной химии. Ну ладно, растрата 235-го ревизия установила. Но дело-то было 2 миллиарда лет тому назад, и вся радиоактивная грязь распалась так, что даже экологам-антиядерщикам из Беллоны делать там нечего. Но цепочка этих распадов заканчивается изотопами стабильных ядер, концентрация которых в месте работы реактора получается аномальной по сравнению с, так сказать, общемировой. Так, в неодиме реакторного происхождение будет недостача неодима-142, и избыток неодима-143. Так оно и оказалось. Ровно также, должен быть узбыток рутения-99, и наоборот, недостача рутения-100. Снова попадание в десятку. В этом реакторе был наработан, конечно же, плутоний. Который весь распался. Но следы его в виде нужных изотопов сохранились.
Когда за эти самородки с новым пониманием их роли взялись, то обнаружили, что уцелевшие стабильные изотопы реакторного происхождения как лежали рядом с самородком, так и лежат. За эти полтора-два миллиарда лет их унесло буквально на сантиметры. Это есть экспериментальное доказательство, что при грамотном захоронении радиоактивных остатков они из наших водопроводных кранов не потекут.
И напоследок: сечение деления урана-235 тепловыми нейтронами большое, так как имеются ядерные резонансы. Посчитать их точное положение ядерная теория не в состоянии, но вот если бы сила электромагнитного отталкивания протонов внутри ядра была 2 миллиарда лет тому назад чуток другой, то насколько резоансы сдвинутся по энергии, и как это испортит работу реактора, оценить можно. Мораль: фундаментальные константы физики за два миллиарда лет не изменились.
P.S. Дополнение: забыл сказать, что физик Пол Курода еще в 1956 году обратил внимание на то, что 2 миллиарда лет тому назад концентрация урана-235 в естественном уране было те самые реакторные 3-4 процента, и даже опубликовал научную заметочку
Kuroda, P. K., J. Chem. Phys.,25, 781–782; 1295–1296 (1956)
Курода не мог, конечно же, предсказать, что в каком-то месторождении урана образуются ловушки, где накопится в таком количестве такой чистый уран. Мобыть где еще такое найдут...