Ősi civilizáció vagy a természet hozta létre az első atomreaktorokat?

A véletlennek köszönhetően fedezték fel a világ eddig ismert legősibb atomreaktorait, melyek közel kétmilliárd évesek, és legalább százezer évig termelték az energiát. Keletkezésük pontos körülményei még ma sem ismertek – írja az Origó.

Varberg, 2019. december 30. A Ringhals atomerõmû 2-es számú reaktora Varbergben 2019. december 30-án. Az évek óta veszteséget termelõ erõmû kettes reaktorát 45 év mûködés után véglegesen leállítják. MTI/EPA/TT NEWS AGENCY/Björn Larsson Rosvall Fotó: Björn Larsson Rosvall Forrás: MTI/EPA/TT NEWS AGENCY

1972 májusában a francia Tricastin atomerőmű technikusai riasztó felfedezést tettek. A Gabonban található oklói uránbányából érkező ércszállítmányban az urán-235 izotóp aránya az urán-238-hoz képest 0,71 százalék volt, holott a természetes arány 0,72 százalék. Ez az eltérés látszólag nem tűnik nagynak, mégis megkongatta a vészharangot a szakértőknél, mert attól tartottak, valaki rátehette a kezét az uránrakományra, hogy saját céljaira használja, például nukleáris fegyvert hozzon létre belőle. Atomtudósok egy csoportja ezért a bánya területére utazott, hogy kiderítse, mi az igazság.

Hetekig tartó vizsgálat következett, de a szakértők nem találtak bizonyítékot az uránlopásra. A kitermelt ércben az urán-235 aránya alacsony volt, egyes mintákban alig érte el a 0,44 százalékot. És nem csak ez volt az egyetlen érdekes felfedezés; a helyszínen találtak neodímium-143, ruténium-99, valamint xenon-131-, -132-, -134-, -135- és -136-izotópokat is, melyek az urán-235 hasadása során keletkeznek.

A bizonyítékok vizsgálata során az egyik kivezényelt szakértő, Francis Perrin arra a következtetésre jutott, hogy nagyjából kétmilliárd éve – vagyis jóval a komplexebb életformák megjelenés előtt – a területen magát fenntartó nukleáris láncreakció jött létre, azaz egy ősi „atomerőműre” akadtak.

A legizgalmasabb kérdés, hogy mesterséges (például idegen civilizáció által létrehozott) létesítményről vagy természetes képződményről van-e szó.

Paul Kuroda japán származású fizikus 1956-ban egy kutatása során arra a következtetésre jutott, hogy a távoli múltban kialakulhattak természetes úton is atomreaktorok. Ahhoz, hogy megértsük, hogyan lehetséges ez, meg kell ismernünk az ember alkotta atomerőművek működésének elvét.

A nukleáris láncreakciót az indítja el, hogy egy szabad neutron egy hasadóanyaghoz (urán-235) ütközik, és ennek hatására maghasadás (fisszió) történik. A maghasadás energiafelszabadulással járó folyamat, mely során két vagy több kisebb atommag és szabad neutron keletkezik. Amennyiben a létrejövő szabad neutronok további uránmagokat hasítanak szét, akkor önfenntartó nukleáris láncreakció jön létre.

A mesterséges atomreaktorokban az önfenntartó láncreakciót az urán-238- és urán-235-izotópokat tartalmazó fűtőelemek biztosítják, a rudak között a neutronok pedig szabadon mozognak. Csakhogy a maghasadás során keletkező neutronok túl gyorsak ahhoz, hogy újabb hasadásokat idézzenek elő, ezért le kell lassítani őket. Ezt úgynevezett moderátorral viszik véghez.

Az, hogy mi tulajdonképpen a moderátor, atomreaktor-típustól függ; a csernobili erőműben például e feladatot a grafit látta el, míg sok ma üzemelő atomerőműben a víz egyszerre moderátor és hűtőközeg.

A víz legnagyobb hátránya, hogy könnyen elnyeli a neutronokat, így az uránt dúsítani kell, vagyis az urán-235 részarányát három százalékra vagy a fölé kell növelni. Léteznek olyan reaktortípusok, ahol moderátorként deutériumot, vagy más néven nehézvizet használnak, ezeknél nincs szükség dúsított uránra.

Az oklói régió geológiai viszonyai kedveztek természetes reaktorok létrejöttének. Az uránérctelep a Franceville-medencében van, ahol a porózus homokkő áthatolhatatlan gránitágyon fekszik.

A homokkőn keresztülszivárgó víz az uránérc körül gyűlt össze, ahol moderátorként kezdett viselkedni, és lehetővé tette a láncreakciót.

A folyamat a becslések szerint 100 kilowatt energiát termelt, ami nagyjából 1000 régi típusú villanykörte üzemeltetéséhez elegendő. A keletkező hő idővel elpárologtatta a vizet, így a moderátor megszűnésével a láncreakció átmenetileg leállt. Csak akkor indult újra, amikor az érc lehűlt, a lehulló csapadék pedig ismét vízzel árasztotta el a telepet.

A természetes atomreaktorok legkevesebb százezer évig üzemeltek, végül az urán-235 koncentrációja annyira lecsökkent, hogy a nukleáris láncreakciót nem lehetett tovább fenntartani. Napjainkban a Földön nincs olyan hely, ahol az urán-235 aránya 3 százalék fölött lenne, ezért az oklóihoz hasonló reaktorok kialakulása elképzelhetetlen.

Ismereteink alapján 17 reaktor működött a bánya területén.

A teljes cikket IDE kattintva olvashatják!