Реактор докембрийского периода

Непонятный африканский уран

Май 1972 года. Небольшой уютный городок Пьерлат, что в полутора сотнях километров от Лиона. Сотрудник фабрики по обогащению урана, физик Франсис Перрен анализирует сырьё, присланное из Габона – бывшей французской колонии на западе экваториальной Африки. В ходе исследования он обнаруживает, что содержание изотопа U-235 в природном уране составляет не положенные 0,7171%, а 0,7203%. Казалось бы, невелика проблема – какие-то три тысячных процента. Только не для радиоактивного материала, применяемого для изготовления ядерного оружия. Национальный комиссариат атомной энергетики Франции немедленно начинает расследование. Комиссия, отправленная на месторождение в габонском местечке Окло, выясняет, что содержание U-235 в урановой руде отклоняется от природных значений практически во всех шахтах и на разных глубинах. Учитывая, что за полтора года с этого рудника на фабрику поступило около 700 тонн урана, государство недосчиталось 200 килограммов изотопа U-235, столь значимого для энергетиков и военных. Это может означать только одно: миллионы лет назад в глубинах горной породы в Окло происходила так называемая самоподдерживающаяся реакция ядерного деления, такая же, как в рукотворных ядерных реакторах. Эта реакция и привела к обеднению урановой руды. 25 сентября, после многочисленных и тщательных исследований, комиссариат атомной энергетики объявляет об открытии первого в истории природного ядерного реактора.

Этого не может быть! Хотя…

Впервые теоретическую возможность существования естественных реакторов высказали в 1952 году американские физики Джордж Ветрил и Марк Ингрем. Три года спустя профессор Арканзасского университета Пол Курода в одной из своих статей в журнале Nature подробно описал условия, необходимые для запуска ядерной реакции в природных условиях. Во-первых, это сам источник энергии – Уран-235. Во-вторых – замедлители нейтронов, в качестве которых могут выступать кремний, графит или, как в случае с Окло, вода. В-третьих – огромный объём грунтовых вод в качестве теплоносителя и вода в составе урановой руды. Наконец, в-четвёртых – само месторождение должно быть очень древним. Учитывая, что сегодня в природной урановой руде содержание 235-го изотопа не превышает 0,7%, а период его полураспада составляет 700 миллионов лет, урановые месторождения могли быть действующими реакторами миллиарды лет назад. В середине 1950-х годов выводы Куроды и его единомышленников были подняты на смех большинством ядерщиков. Слишком уж невероятным казалось, что в одном месте в одно время сойдутся все эти условия. Да и сам Пол Курода так и не смог найти в природе подтверждения своим выводам. Но в 1972 году французским учёным ничего не оставалось, кроме как вновь обратиться к этой теории и попытаться применить её к конкретным условиям Окло.

Феномен Окло

В 1975 году в столице Габона Либревилле прошла первая научная конференция по так называемому феномену Окло, на которую съехались физики-ядерщики со всего мира. Её результаты обобщил американский исследователь Джордж Коуэн, через год опубликовавший статью под заголовком A Natural Fission Reactor («Природный термоядерный реактор»).

В обобщённом виде процесс образования реактора происходил так. Около двух с половиной миллиардов лет назад в дельте древней реки, протекавшей по территории нынешнего Габона и близлежащих стран, образовался слой песчаника, богатого урановой рудой. В результате геологических катаклизмов твёрдое базальтовое ложе, на котором и базировался урановый песчаник, опустилось на несколько километров в глубину. В земных толщах под действием грунтовых вод из урана и иных пород образовались так называемые линзы – плоские и широкие структуры диаметром до нескольких метров. Через несколько миллионов лет очередное землетрясение подняло эти образования до их нынешнего уровня, при этом концентрация изотопа U-235 доходила до 4%. Урановые линзы послужили аналогом топливных элементов в современных АЭС, а подземные воды выполняли функцию теплообменника и замедлителя нейтронов одновременно. Едва масса и толщина радиоактивных напластований достигли критической отметки, началась цепная реакция: большой ядерный кипятильник заработал. Единственное, чего ему недоставало, чтобы полностью походить на рукотворную атомную электростанцию, – генератора, превращающего пар в электроэнергию. По подсчётам учёных, природный реактор работал около полумиллиона лет, пока в рудные месторождения поступала вода. В какой-то момент, в результате всё тех же геологических изменений, водный режим изменился и реакция ядерного деления затухла. Реактор остановился. За это время в Окло успел выгореть не только U-235, но также и другие металлы. Например, самарий лишился своего изотопа Sm-149. Его концентрация снизилась с 14 до 0,2%. По многочисленным косвенным признакам учёные определили, что мощность реактора была не слишком впечатляющей – всего 100 кВт. Достаточно, чтобы обеспечить электричеством особняк, но не более. Вероятно, из-за своей малой мощности установка не пошла вразнос, а проработала довольно долго.

На сегодняшний день аналогов феномену Окло не найдено, однако ряд учёных уверен, что миллионы лет назад на Земле было множество таких установок. Более того – они существенно повлияли на развитие жизни на нашей планете. По самым смелым гипотезам, именно под воздействием радиации в начале кайнозойской эры произошла радикальная смена населяющих планету биологических видов. Вполне возможно, что по этой же причине приматы мутировали в предков человека – австралопитеков. В любом случае история с Окло весьма показательна. Профессор Сергей Капица писал: «Феномен Окло заставляет вспомнить высказывание Энрико Ферми, построившего первый ядерный реактор, и Петра Капицы, которые независимо друг от друга утверждали, что только человек способен создать нечто подобное. Однако древний природный реактор опровергает эту точку зрения, подтверждая мысль Эйнштейна о том, что Бог более изощрён…».