Природний атомний реактор «Окло» — єдиний відомий природний поклад урану, в якому відбувалася самопідтримувана ланцюгова ядерна реакція. Реакція циклічно відбувалася протягом тисяч років приблизно 1,7 мільярда років тому. Виявлений у 1972 році біля міста Окло (Габон, Африка, на західному узбережжі Центральної Африки) у покладах урану, які сьогодні видобувають відкритим способом.
Історія Японо-американський фізик Пол Курода в статті 1956 року запропонував можливість існування природного атомного реактора, що існує всередині рудного тіла, і регулюється підземними водами.
У 1972 році французький фізик Франсис Перрен в результаті вивчення ізотопного складу елементів у рудах родовища Окло виявив відхилення у частці ізотопу урану 235U. Досліджуваний зразок він знайшов на урановій збагачувальній фабриці в П'єррлатт (муніципалітет у Франції, у регіоні Овернь-Рона-Альпи, департамент Дром) під час звичайного мас-спектрометричного аналізу гексафториду урану UF6 з Окло. З'ясувалося, що міст ізотопу 235U склав 0,717 % замість звичайних 0,720 %. Ця розбіжність вимагала пояснення, бо всі ядерні об'єкти піддаються жорсткому контролю з метою недопущення незаконного використання матеріалів, що розщеплюються, у військових цілях. Таке відхилення можна було пояснити участю руди в штучній ядерній реакції. Французький Комісаріат атомної енергетики (CEA) почав розслідування. Перрен із колегами зробили висновок, що руда була цілком природного походження. Щоб виявлене явище відбулося природним шляхом, родовища урану в західній Екваторіальній Африці повинні були містити критичну масу 235U і сповільнювач, щоб розпочати реакцію.
Серія вимірювань виявила значні відхилення ізотопного відношення 235U/238U в декількох шахтах. В одній з шахт вміст 235U склав 0,440 %. Були виявлені також аномалії в розподілі ізотопів технецію та рутенію. 25 вересня 1972 року CEA оголосив про відкриття природної ядерної реакції.
Загальна характеристика Природний атомний реактор «Окло» — єдиний на планеті природний реактор ядерного поділу. Окло складається з 16 майданчиків, на яких, як вважають, відбувалися реакції самопідтримки ядерного поділу ядер урану приблизно 1,7-2,0 мільярда років тому і тривали до 200 тисяч років.
За оцінками, природний атомний реактор «Окло» виробив за цей час декілька сотень тераватт-годин енергії, що приблизно відповідає кількості електроенергії, яку виробляє АЕС за декілька десятків років. Температура активної зони досягала 450—600 ℃.
Реакція остаточно припинилася бл. 1,5 млрд років тому через виснаження запасів ізотопу 235U (вони знизилися з 3 % до 1,5 %). Сучасна поширеність 235U становить лише 0,72 %, чого недостатньо для роботи реактора з водним сповільнювачем без попереднього ізотопного збагачення. Таким чином, тепер утворення природного ядерного реактора на Землі неможливе.
Опис феномену
Ланцюгова ядерна реакція розщеплення розпочалася й підтримувалася спонтанно в результаті виникнення необхідних і достатніх для неї умов, які були сформульовані Полом Куродою () — хіміком з Університету Арканзасу) в 1956 році: розмір родовища перевищує середню довжину пробігу нейтронів, які викликають розщеплення; концентрація урану-235 — достатня для реакції (близько 3 %); наявність речовини, здатної сповільнювати нейтрони, які випромінюються при розщепленні ядер урану, з тим, щоб вони ефективніше викликали розщеплення інших ядер; відсутність у масі руди помітних кількостей бору, літію та інших елементів, які активно поглинають нейтрони і можуть викликати зупинку ядерної реакції. Усі ці умови склалися близько 2 млрд років тому принаймні на 16 ділянках у межах Окло та Окелобондо. Родовище урану товщиною близько 5-10 метрів і шириною 600—900 метрів омивалося стародавньою річкою.
Природні реактори працювали циклічно — вмикалися й вимикалися. Найбільш вірогідний механізм цього явища передбачає наявність ґрунтових вод, які википали після того, як температура досягала критичного рівня. Вода діяла як сповільнювач нейтронів, і коли вона випаровувалась, ланцюгова реакція тимчасово припинялася, а після того як зона реакції остигала, в неї знову потрапляли ґрунтові води й ланцюгова ядерна реакція розщеплення, очевидно, поновлювалася. Періоди «увімкненого» стану реактора становили близько 30 хвилин, а «вимкненого» — 2,5 години. Цей механізм не дозволяв породам ні розплавитися, ні вибухнути та існував упродовж сотень тисяч років.
Див. також Географія Габону
Примітки
Література та джерела The natural nuclear reactor at Oklo: A comparison with modern nuclear reactors, Radiation Information Network, April 2005 Oklo Fossil Reactors A Natural Nuclear Reactor In Gabon В Африці існував природний ядерний реактор: як це можливо на Українська правда