Reaktor nuklir alami yang unik di Oklo, sejarah pembukaannya dan prinsip operasinya

Kita semua terbiasa dengan fakta bahwa reaktor nuklir adalah struktur rekayasa yang kompleks, yang relatif baru ditemukan oleh umat manusia dan dibuat untuk membawa manfaat melalui pengendalian reaksi nuklir.

Tetapi sifat kita begitu unik dan beragam sehingga ia telah menciptakan reaktor nuklir alaminya sendiri, yang telah berhasil bekerja selama lebih dari seratus tahun, dan itu hampir dua miliar tahun yang lalu. Sejarah penemuan dan prinsip kerja fenomena alam ini akan dibahas dalam materi hari ini.

Bagaimana reaktor nuklir alami ditemukan

Jadi, 1956, apa yang disebut Perang Dingin sedang berlangsung, dan setiap negara yang kurang lebih besar berusaha mendapatkan uranium 235 untuk memasuki klub kekuatan nuklir yang tertutup. Prancis juga menunjukkan keinginan yang sama, tetapi gagal menemukan deposit uranium di wilayahnya.

Tapi untungnya, spesialis Prancis berhasil menemukan wilayah Oklo yang kaya di negara seperti Gabon (Prancis memiliki kekuasaan atas negara ini sebagai kota metropolitan). Tetapi uranium yang ditambang di deposit ini ternyata sangat aneh. Lagi pula, dia tampak seperti telah mengunjungi reaktor yang beroperasi.

Hal ini diketahui setelah analisis spektrometri massa yang biasa dilakukan pada tahun 1972 di konsentrator.

Hanya saja para insinyur dihadapkan pada fenomena alam yang unik - reaktor nuklir alami, yang ternyata telah berhasil bekerja selama sekitar dua miliar tahun.

Prinsip reaksi nuklir dan waktu paruh uranium 235

Beberapa isotop uranium dapat ditemukan di alam, tetapi hanya uranium 235 yang cocok untuk bekerja di reaktor nuklir dan untuk mengisi bom nuklir. Selain itu, waktu paruh isotop ini adalah 700 juta tahun, dan sebagai hasil dari peluruhan ini, torium 231 terbentuk.

Tapi kita hanya perlu mempengaruhi uranium 235 dengan neutron lambat, karena segera meluruh. Inilah yang membuat elemen ini begitu unik.

Ada banyak sumber radiasi neutron di alam yang cukup mampu memicu reaksi peluruhan. Tapi mereka bergerak terlalu cepat untuk berinteraksi dengan uranium 235, yang berarti mereka harus melalui tahap perlambatan oleh pengaruh eksternal.

Ternyata jika Anda memasukkan U235 ke dalam air biasa, maka itu memperlambat cukup banyak neutron, dan mereka akan diserap oleh uranium 235. Ini akan menghasilkan isotop uranium 236, yang sangat tidak stabil dan dengan cepat meluruh menjadi barium 141 dan kripton 92, serta tiga neutron berenergi tinggi.

Jadi, begitu tiga neutron yang dialokasikan diperlambat oleh air, mereka juga sudah bisa diserap tiga isotop uranium 235, yang pada gilirannya juga akan mengalami proses peluruhan dengan pelepasan cepat neutron. Ini akan memicu reaksi berantai yang meningkat secara eksponensial dari fisi nuklir.

Para ilmuwan telah lama belajar untuk melakukan apa yang disebut analisis karbon, yang secara tepat didasarkan pada penentuan fraksi residu uranium 235. Dalam hal ini, semuanya sederhana, jika Anda tahu kapan uranium terbentuk dan bahwa setiap 700 juta tahun bagiannya dalam bijih dibagi dua, maka itu adalah masalah teknologi untuk menentukan apa isinya dalam bijih.

Jadi diyakini bahwa benar-benar semua uranium di planet kita terbentuk saat itu, kemudian Matahari kita menjadi supernova, yaitu sekitar 6 miliar tahun yang lalu. Berdasarkan data ini, kami menemukan bahwa konsentrasi uranium 235 dalam bijih uranium di Bumi seharusnya 0,72%.

Namun analisis bijih dari deposit Oklo menunjukkan kadar 0,717%. Sepintas, perbedaannya tidak signifikan, tetapi mengingat ukuran deposit, diperkirakan di Oklo sekitar 200 kg uranium murni hilang, dan ini akan cukup selama satu menit untuk membuat beberapa atom bom.

Saya tidak berpikir itu layak untuk mengatakan bahwa tidak ada batasan untuk kejutan Prancis, karena, mengingat seluruh situasi politik dan perlombaan senjata yang berlangsung antara Uni Soviet dan Amerika Serikat, "hilangnya" sejumlah uranium menyebabkan keprihatinan besar dan banyak pertanyaan.

Tetapi dengan studi yang lebih mendalam tentang bijih dalam deposit, para ilmuwan juga menemukan sejumlah besar produk peluruhan uranium 235.

Ini menunjukkan bahwa uranium 235 yang ditambang telah bekerja di reaktor dan dikembalikan ke tanah.

Dan, pada pandangan pertama, ini benar-benar omong kosong, tetapi penelitian lebih lanjut pada deposit menunjukkan bahwa ini adalah objek unik - satu-satunya reaktor nuklir alami di dunia.

Prinsip pengoperasian reaktor nuklir alami di Oklo

Reaktor berada dalam fase aktif untuk waktu yang sangat lama, yaitu sekitar 2 miliar tahun yang lalu. Apalagi saat itu konsentrasi uranium dalam bijih adalah 3%, sama seperti di reaktor nuklir modern.

Alam memecahkan masalah memperlambat neutron dengan mengorbankan air tanah, karena ternyata bijih uranium terbenam di lapisan air tanah. Dan air inilah yang memperlambat reaksi neutron dan memicu reaksi berantai nuklir.

Dan jika air terus-menerus berada di "reaktor", maka reaksi yang semakin meningkat akan berubah menjadi keadaan superkritis dan ledakan pasti akan terjadi.

Tetapi reaktor alami di Oklo tidak pernah mengalami kondisi kritis seperti itu. Bagaimanapun, air memulai reaksi dan dapat menghentikannya.

Gambar di atas menunjukkan penampang reaktor Oklo. Sehingga air yang melewati reaktor memicu reaksi berantai dan membuat daerah ini sangat panas, kemudian setelah waktu tertentu air mendidih dan menguap. Jadi, reaksi berhenti, karena tidak ada yang memperlambat neutron.

Ketika reaktor mendingin, air kembali dikumpulkan di dalamnya dan reaksi dimulai. Reaktor tetap dalam keadaan "bekerja" ini selama bertahun-tahun, sampai konsentrasi uranium turun ke tingkat sedemikian rupa sehingga tidak mungkin lagi mencapai keadaan kritis.

Beginilah cara kerja reaktor alami unik di Oklo, dan para ilmuwan bahkan menghitung bahwa kekuatannya sekitar 100 kW.

Fakta ini menunjukkan bahwa, pada pandangan pertama, fenomena yang mustahil di alam mungkin ada dan alam masih menjadi penemu.

Jika materinya menarik bagi Anda, beri peringkat dan jangan lupa berlangganan saluran. Terima kasih atas perhatian Anda!