अरुण ग्रह। प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर

यूरेनियम अयस्क के नमूनों के नियमित विश्लेषण के दौरान एक बहुत ही अजीब तथ्य सामने आया - यूरेनियम -235 का प्रतिशत सामान्य से कम था। प्राकृतिक यूरेनियम में तीन समस्थानिक होते हैं जो परमाणु द्रव्यमान में भिन्न होते हैं। सबसे आम यूरेनियम -238 है, सबसे दुर्लभ यूरेनियम -234 है, और सबसे दिलचस्प यूरेनियम -235 है, जो परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया को बनाए रखता है। हर जगह - और पृथ्वी की पपड़ी में, और चंद्रमा पर, और उल्कापिंडों में भी - यूरेनियम -235 के परमाणु यूरेनियम की कुल मात्रा का 0.720% बनाते हैं। लेकिन गैबॉन में ओक्लो जमा के नमूनों में, यूरेनियम -235 सामग्री केवल 0.717% थी। यह छोटी सी विसंगति फ्रांसीसी वैज्ञानिकों को सचेत करने के लिए काफी थी। आगे के शोध से पता चला कि अयस्क लगभग 200 किलोग्राम गायब था - आधा दर्जन परमाणु बम बनाने के लिए पर्याप्त।

ओक्लो, गैबॉन में यूरेनियम जमा विकसित करने के लिए एक खुले गड्ढे ने एक दर्जन से अधिक क्षेत्रों की खोज की है जहां एक बार परमाणु प्रतिक्रियाएं हुई थीं।

फ्रांसीसी परमाणु ऊर्जा आयोग के विशेषज्ञ हैरान थे। जवाब 19 साल पुराना एक लेख था जिसमें कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, लॉस एंजिल्स के जॉर्ज डब्लू. वेथरिल और शिकागो विश्वविद्यालय के मार्क जी. इंग्राम ने सुदूर अतीत में प्राकृतिक परमाणु रिएक्टरों के अस्तित्व का सुझाव दिया था। जल्द ही अरकंसास विश्वविद्यालय के एक रसायनज्ञ पॉल के. कुरोदा ने यूरेनियम जमा के शरीर में अनायास होने के लिए एक आत्मनिर्भर विखंडन प्रक्रिया के लिए "आवश्यक और पर्याप्त" शर्तों का निर्धारण किया।

उनकी गणना के अनुसार, जमा का आकार विखंडन पैदा करने वाले न्यूट्रॉन के औसत पथ (लगभग 2/3 मीटर) से अधिक होना चाहिए। फिर एक विभाजित नाभिक द्वारा उत्सर्जित न्यूट्रॉन को यूरेनियम शिरा छोड़ने से पहले दूसरे नाभिक द्वारा अवशोषित किया जाएगा।

यूरेनियम-235 की सांद्रता काफी अधिक होनी चाहिए। आज एक बड़ा भंडार भी परमाणु रिएक्टर नहीं बन सकता, क्योंकि इसमें 1% से भी कम यूरेनियम-235 होता है। यह समस्थानिक यूरेनियम -238 की तुलना में लगभग छह गुना तेजी से क्षय होता है, जिसका अर्थ है कि सुदूर अतीत में, उदाहरण के लिए, 2 अरब साल पहले, यूरेनियम -235 की मात्रा लगभग 3% थी - लगभग उसी तरह जैसे समृद्ध यूरेनियम में ईंधन के रूप में उपयोग किया जाता है। अधिकांश परमाणु ऊर्जा संयंत्र। इसे यूरेनियम नाभिक के विखंडन से उत्सर्जित न्यूट्रॉन को धीमा करने में सक्षम पदार्थ की भी आवश्यकता होती है ताकि वे अन्य यूरेनियम नाभिक के विखंडन का अधिक प्रभावी ढंग से कारण बन सकें। अंत में, अयस्क के द्रव्यमान में बोरॉन, लिथियम या अन्य तथाकथित परमाणु जहरों की ध्यान देने योग्य मात्रा नहीं होनी चाहिए, जो सक्रिय रूप से न्यूट्रॉन को अवशोषित करते हैं और किसी भी परमाणु प्रतिक्रिया को तेजी से रोक सकते हैं।

प्राकृतिक विखंडन रिएक्टर केवल अफ्रीका के केंद्र में पाए गए हैं - गैबॉन में, ओक्लो में और ओकेलोबोंडो में पड़ोसी यूरेनियम खदानों में और लगभग 35 किमी दूर स्थित बांगोम्बे साइट पर।

शोधकर्ताओं ने पाया कि 2 अरब साल पहले ओक्लो के भीतर और ओकेलोबोंडो में पड़ोसी यूरेनियम खानों में 16 अलग-अलग साइटों पर बनाई गई स्थितियां कुरोदा के वर्णन के बहुत करीब थीं (देखें "द डिवाइन रिएक्टर", "वर्ल्ड ऑफ साइंस", नंबर 1। , 2004)। हालाँकि इन सभी क्षेत्रों की खोज दशकों पहले की गई थी, लेकिन हाल ही में हम यह स्पष्ट करने में कामयाब रहे कि इन प्राचीन रिएक्टरों में से एक के अंदर क्या चल रहा था।

प्रकाश तत्वों के साथ जाँच करना

भौतिकविदों ने जल्द ही इस परिकल्पना की पुष्टि की कि ओक्लो में यूरेनियम -235 में कमी विखंडन प्रतिक्रियाओं के कारण हुई थी। एक भारी नाभिक के विखंडन से उत्पन्न होने वाले तत्वों के अध्ययन से निर्विवाद प्रमाण प्राप्त हुए। क्षय उत्पादों की सांद्रता इतनी अधिक निकली कि ऐसा निष्कर्ष एकमात्र सही था। 2 अरब साल पहले, एक परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया यहां हुई थी, जैसा कि एनरिको फर्मी और उनके सहयोगियों ने 1942 में शानदार प्रदर्शन किया था।

दुनिया भर के भौतिकविदों ने प्राकृतिक परमाणु रिएक्टरों के अस्तित्व के प्रमाणों का अध्ययन किया है। वैज्ञानिकों ने 1975 में गैबॉन, लिब्रेविल की राजधानी में एक विशेष सम्मेलन में "ओक्लो घटना" पर अपने काम के परिणाम प्रस्तुत किए। अगले वर्ष, इस बैठक में संयुक्त राज्य अमेरिका का प्रतिनिधित्व करने वाले जॉर्ज ए। कोवान ने साइंटिफिक अमेरिकन के लिए एक लेख लिखा। (जॉर्ज ए. कोवान द्वारा जुलाई 1976 में "एक प्राकृतिक विखंडन रिएक्टर" देखें)।

कोवान ने जानकारी को सारांशित किया और इस अद्भुत जगह पर क्या हुआ, इसके बारे में विचारों का वर्णन किया: यूरेनियम -235 के विखंडन के दौरान उत्सर्जित कुछ न्यूट्रॉन अधिक सामान्य यूरेनियम -238 के नाभिक द्वारा कब्जा कर लिया जाता है, जो यूरेनियम -239 में बदल जाता है, और बाद में दो इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन प्लूटोनियम-239 में बदल जाता है। तो ओक्लो में, इस आइसोटोप के दो टन से अधिक का निर्माण हुआ। फिर कुछ प्लूटोनियम विखंडन से गुजरे, जैसा कि विशिष्ट विखंडन उत्पादों की उपस्थिति से पता चलता है, जिसने शोधकर्ताओं को यह निष्कर्ष निकालने की अनुमति दी कि ये प्रतिक्रियाएं सैकड़ों हजारों वर्षों तक जारी रही होंगी। उपयोग किए गए यूरेनियम -235 की मात्रा के आधार पर, उन्होंने जारी ऊर्जा की मात्रा की गणना की - लगभग 15 हजार मेगावाट-वर्ष। इस और अन्य सबूतों के अनुसार, औसत रिएक्टर शक्ति 100 kW से कम निकली, अर्थात यह कई दर्जन टोस्टर को संचालित करने के लिए पर्याप्त होगी।

एक दर्जन से अधिक प्राकृतिक रिएक्टर कैसे बने? कई सौ सहस्राब्दियों तक उनकी निरंतर शक्ति कैसे प्रदान की गई? परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू होने के तुरंत बाद उन्होंने आत्म-विनाश क्यों नहीं किया? किस तंत्र ने आवश्यक स्व-नियमन प्रदान किया? क्या रिएक्टर लगातार या रुक-रुक कर काम करते थे? इन सवालों के जवाब तुरंत सामने नहीं आए। और आखिरी सवाल पर, हाल ही में प्रकाश डालना संभव था, जब मैंने और मेरे सहयोगियों ने सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में एक रहस्यमय अफ्रीकी अयस्क के नमूनों का अध्ययन करना शुरू किया।

विस्तार से दरार

परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रियाएं तब शुरू होती हैं जब एक एकल मुक्त न्यूट्रॉन यूरेनियम -235 (ऊपर बाएं) जैसे विखंडन वाले परमाणु के नाभिक से टकराता है। नाभिक विखंडन, दो छोटे परमाणु उत्पन्न करता है और अन्य न्यूट्रॉन उत्सर्जित करता है जो बहुत तेज गति से उड़ते हैं और इससे पहले कि वे अन्य नाभिकों को विखंडन कर सकें, उन्हें धीमा कर दिया जाना चाहिए। ओक्लो डिपोजिट में, जैसा कि आधुनिक प्रकाश जल परमाणु रिएक्टरों में होता है, मॉडरेटिंग एजेंट साधारण पानी था। अंतर नियंत्रण प्रणाली में निहित है: परमाणु ऊर्जा संयंत्र न्यूट्रॉन अवशोषित छड़ का उपयोग करते हैं, जबकि ओक्लो में रिएक्टरों को तब तक गर्म किया जाता था जब तक कि पानी उबल न जाए।

महान गैस ने क्या छुपाया?

ओक्लो में एक रिएक्टर में हमारा काम क्सीनन के विश्लेषण के लिए समर्पित था, एक भारी अक्रिय गैस जो अरबों वर्षों तक खनिजों में फंसी रह सकती है। क्सीनन में नौ स्थिर समस्थानिक होते हैं जो परमाणु प्रक्रियाओं की प्रकृति के आधार पर अलग-अलग मात्रा में होते हैं। एक उत्कृष्ट गैस के रूप में, यह अन्य तत्वों के साथ रासायनिक रूप से प्रतिक्रिया नहीं करता है और इसलिए समस्थानिक विश्लेषण के लिए आसानी से शुद्ध किया जा सकता है। क्सीनन अत्यंत दुर्लभ है, जो परमाणु प्रतिक्रियाओं का पता लगाने और उन्हें ट्रैक करने के लिए इसका उपयोग करना संभव बनाता है, भले ही वे सौर मंडल के जन्म से पहले हुए हों।

यूरेनियम -235 परमाणु प्राकृतिक यूरेनियम का लगभग 0.720% बनाते हैं। इसलिए जब श्रमिकों ने पाया कि ओक्लो खदान से यूरेनियम में 0.717% से अधिक है, तो वे हैरान रह गए। यह आंकड़ा वास्तव में अन्य यूरेनियम अयस्क नमूनों (ऊपर) के विश्लेषण के परिणामों से काफी अलग है। जाहिर है, अतीत में, यूरेनियम -235 से यूरेनियम -238 का अनुपात बहुत अधिक था, क्योंकि यूरेनियम -235 का आधा जीवन बहुत छोटा है। ऐसी परिस्थितियों में, एक दरार प्रतिक्रिया संभव हो जाती है। जब 1.8 अरब साल पहले ओक्लो में यूरेनियम जमा हुआ, तो यूरेनियम -235 की प्राकृतिक सामग्री लगभग 3% थी, जैसे कि परमाणु रिएक्टरों के लिए ईंधन में। लगभग 4.6 अरब साल पहले जब पृथ्वी का निर्माण हुआ था, तब अनुपात 20% से अधिक था, जिस स्तर पर यूरेनियम को अब हथियार ग्रेड माना जाता है।

क्सीनन की समस्थानिक संरचना का विश्लेषण करने के लिए एक मास स्पेक्ट्रोमीटर की आवश्यकता होती है, एक ऐसा उपकरण जो परमाणुओं को वजन के अनुसार क्रमबद्ध कर सकता है। हम भाग्यशाली थे कि चार्ल्स एम। होहेनबर्ग द्वारा निर्मित एक अत्यंत सटीक क्सीनन मास स्पेक्ट्रोमीटर तक पहुंच है। लेकिन पहले हमें अपने नमूने से क्सीनन निकालना पड़ा। आमतौर पर, क्सीनन युक्त खनिज को उसके गलनांक से ऊपर गर्म किया जाता है, और क्रिस्टल संरचना टूट जाती है और फंसी हुई गैस को रोक नहीं सकती है। लेकिन अधिक जानकारी एकत्र करने के लिए, हमने एक अधिक सूक्ष्म विधि का उपयोग किया - लेजर निष्कर्षण, जो हमें कुछ अनाजों में क्सीनन तक पहुंचने की अनुमति देता है और आसपास के क्षेत्रों को बरकरार रखता है।

हमने केवल 1 मिमी मोटी और 4 मिमी चौड़ी ओक्लो रॉक नमूने के कई छोटे पैच संसाधित किए हैं। लेजर बीम को सटीक रूप से लक्षित करने के लिए, हमने ओल्गा प्रदीवत्सेवा द्वारा निर्मित वस्तु के विस्तृत एक्स-रे मानचित्र का उपयोग किया, जिसने इसे बनाने वाले खनिजों की भी पहचान की। निष्कर्षण के बाद, हमने जारी क्सीनन को शुद्ध किया और होहेनबर्ग मास स्पेक्ट्रोमीटर में इसका विश्लेषण किया, जिसने हमें प्रत्येक आइसोटोप के परमाणुओं की संख्या दी।

यहां कई आश्चर्यों ने हमारा इंतजार किया: पहला, यूरेनियम युक्त खनिज अनाज में कोई गैस नहीं थी। इसका अधिकांश भाग एल्यूमीनियम फॉस्फेट युक्त खनिजों द्वारा कब्जा कर लिया गया था, जिसमें प्रकृति में पाए जाने वाले क्सीनन की उच्चतम सांद्रता पाई गई थी। दूसरे, निकाली गई गैस आमतौर पर परमाणु रिएक्टरों में बनने वाली समस्थानिक संरचना में काफी भिन्न थी। इसमें व्यावहारिक रूप से कोई क्सीनन-136 और क्सीनन-134 नहीं था, जबकि तत्व के हल्के समस्थानिकों की सामग्री समान रही।

ओक्लो नमूने में एल्यूमीनियम फॉस्फेट अनाज से निकाला गया क्सीनन जिज्ञासु समस्थानिक संरचना (बाएं) का निकला, जो यूरेनियम -235 (केंद्र) के विखंडन द्वारा उत्पादित के अनुरूप नहीं है, और वायुमंडलीय क्सीनन की समस्थानिक संरचना के समान नहीं है। (अधिकार)। उल्लेखनीय है कि क्सीनन-131 और -132 की मात्रा अधिक है, और -134 और -136 की मात्रा यूरेनियम -235 के विखंडन से अपेक्षा से कम है। हालाँकि इन टिप्पणियों ने शुरू में लेखक को हैरान कर दिया, लेकिन बाद में उन्होंने महसूस किया कि इस प्राचीन परमाणु रिएक्टर के संचालन को समझने की कुंजी उनके पास है।

इन परिवर्तनों का कारण क्या है? शायद यह परमाणु प्रतिक्रियाओं का परिणाम है? सावधानीपूर्वक विश्लेषण ने मेरे सहयोगियों और मुझे इस अवसर को अस्वीकार करने की अनुमति दी। हमने विभिन्न समस्थानिकों की भौतिक छँटाई को भी देखा, जो कभी-कभी होता है क्योंकि भारी परमाणु अपने हल्के समकक्षों की तुलना में थोड़ा धीमा चलते हैं। इस संपत्ति का उपयोग यूरेनियम संवर्धन संयंत्रों में रिएक्टर ईंधन के उत्पादन के लिए किया जाता है। लेकिन भले ही प्रकृति सूक्ष्म पैमाने पर एक समान प्रक्रिया को लागू कर सकती है, एल्यूमीनियम फॉस्फेट के अनाज में क्सीनन आइसोटोप के मिश्रण की संरचना हमें जो मिली उससे अलग होगी। उदाहरण के लिए, क्सीनन-132 की मात्रा के सापेक्ष मापा गया, क्सीनन-136 (4 परमाणु द्रव्यमान इकाइयों द्वारा भारी) की सामग्री में कमी क्सीनन-134 (2 परमाणु द्रव्यमान इकाइयों द्वारा भारी) की तुलना में दोगुनी होगी यदि भौतिक छँटाई काम कर रही थी। हालांकि, हमने ऐसा कुछ नहीं देखा है।

क्सीनन के निर्माण की स्थितियों का विश्लेषण करने के बाद, हमने देखा कि इसका कोई भी समस्थानिक यूरेनियम के विखंडन का प्रत्यक्ष परिणाम नहीं था; वे सभी आयोडीन के रेडियोधर्मी समस्थानिकों के क्षय उत्पाद थे, जो बदले में, परमाणु प्रतिक्रियाओं के ज्ञात अनुक्रम के अनुसार रेडियोधर्मी टेल्यूरियम आदि से बनते थे। इस मामले में, ओक्लो से हमारे नमूने में अलग-अलग क्सीनन समस्थानिक अलग-अलग समय पर दिखाई दिए। एक विशेष रेडियोधर्मी अग्रदूत जितना अधिक समय तक जीवित रहता है, उससे क्सीनन के निर्माण में उतनी ही देरी होती है। उदाहरण के लिए, क्सीनन-136 का निर्माण आत्मनिर्भर विखंडन की शुरुआत के एक मिनट बाद ही शुरू हुआ। एक घंटे बाद, अगला हल्का स्थिर आइसोटोप दिखाई देता है, क्सीनन-134। फिर, कुछ दिनों बाद, क्सीनन-132 और क्सीनन-131 दृश्य पर दिखाई देते हैं। अंत में, लाखों साल बाद, और परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रियाओं के अंत की तुलना में बहुत बाद में, क्सीनन-129 बनता है।

यदि ओक्लो में यूरेनियम जमा एक बंद प्रणाली बना रहता है, तो इसके प्राकृतिक रिएक्टरों के संचालन के दौरान जमा हुआ क्सीनन अपनी सामान्य समस्थानिक संरचना को बनाए रखेगा। लेकिन सिस्टम को बंद नहीं किया गया था, जैसा कि इस तथ्य से स्पष्ट है कि ओक्लो में रिएक्टरों ने किसी तरह खुद को विनियमित किया। सबसे संभावित तंत्र में भूजल की इस प्रक्रिया में भागीदारी शामिल है, जो तापमान के एक निश्चित महत्वपूर्ण स्तर तक पहुंचने के बाद उबलता है। पानी के वाष्पीकरण के साथ, जो एक न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में कार्य करता था, परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रियाएं अस्थायी रूप से बंद हो गईं, और सब कुछ ठंडा होने के बाद और पर्याप्त मात्रा में भूजल फिर से प्रतिक्रिया क्षेत्र में प्रवेश कर गया, विभाजन फिर से शुरू हो सकता है।

यह तस्वीर दो महत्वपूर्ण बिंदुओं को स्पष्ट करती है: रिएक्टर समय-समय पर (चालू और बंद) काम कर रहे होंगे; इस चट्टान से बड़ी मात्रा में पानी गुजरना पड़ा, जो क्सीनन के कुछ पूर्ववर्तियों, टेल्यूरियम और आयोडीन को धोने के लिए पर्याप्त था। पानी की उपस्थिति यह समझाने में भी मदद करती है कि क्यों अधिकांश क्सीनन अब यूरेनियम युक्त चट्टानों के बजाय एल्यूमीनियम फॉस्फेट के अनाज में पाए जाते हैं। लगभग 300 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा होने के बाद परमाणु रिएक्टर द्वारा गर्म किए गए पानी के प्रभाव में एल्यूमीनियम फॉस्फेट के दाने संभवतः बनते हैं।

ओक्लो रिएक्टर के संचालन की प्रत्येक सक्रिय अवधि के दौरान और उसके बाद कुछ समय के लिए, जबकि तापमान उच्च बना रहा, अधिकांश क्सीनन (क्सीनन-136 और -134 सहित, जो अपेक्षाकृत जल्दी उत्पन्न होते हैं) को रिएक्टर से हटा दिया गया था। जब रिएक्टर ठंडा हो गया, तो क्सीनन के लंबे समय तक रहने वाले अग्रदूत (जो बाद में क्सीनन-132, -131, और -129 को जन्म देंगे, जिन्हें हमने अधिक संख्या में पाया) को एल्यूमीनियम फॉस्फेट के बढ़ते अनाज में शामिल किया गया था। फिर, जब अधिक से अधिक पानी प्रतिक्रिया क्षेत्र में लौट आया, तो न्यूट्रॉन आवश्यक डिग्री तक धीमा हो गया और विखंडन प्रतिक्रिया फिर से शुरू हो गई, जिससे हीटिंग और कूलिंग के चक्र को दोहराने के लिए मजबूर होना पड़ा। परिणाम क्सीनन समस्थानिकों का एक विशिष्ट वितरण था।

यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि इस क्सीनन को एल्युमिनियम फॉस्फेट खनिजों में ग्रह के लगभग आधे जीवन के लिए किन बलों ने रखा। विशेष रूप से, रिएक्टर ऑपरेशन के इस चक्र में उत्पन्न क्सीनन को अगले चक्र के दौरान निष्कासित क्यों नहीं किया गया था? संभवतः, एल्यूमीनियम फॉस्फेट की संरचना उच्च तापमान पर भी इसके अंदर बने क्सीनन को बनाए रखने में सक्षम थी।

ओक्लो में क्सीनन की असामान्य समस्थानिक संरचना की व्याख्या करने के प्रयासों के लिए अन्य तत्वों पर भी विचार करने की आवश्यकता है। आयोडीन पर विशेष ध्यान दिया गया, जिससे रेडियोधर्मी क्षय के दौरान क्सीनन बनता है। विखंडन उत्पादों की उपस्थिति और उनके रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया की मॉडलिंग से पता चला है कि क्सीनन की विशिष्ट समस्थानिक संरचना रिएक्टर की चक्रीय क्रिया का परिणाम है। यह चक्र ऊपर तीन आरेखों में दिखाया गया है।

प्रकृति की कार्य अनुसूची

एल्यूमीनियम फॉस्फेट अनाज में क्सीनन की उपस्थिति के सिद्धांत के विकसित होने के बाद, हमने इस प्रक्रिया को गणितीय मॉडल में लागू करने का प्रयास किया। हमारी गणना ने रिएक्टर के संचालन में बहुत कुछ स्पष्ट किया, और क्सीनन समस्थानिकों पर प्राप्त आंकड़ों से अपेक्षित परिणाम प्राप्त हुए। ओक्लो रिएक्टर 30 मिनट के लिए "चालू" और कम से कम 2.5 घंटे के लिए "बंद" था। कुछ गीजर इसी तरह से कार्य करते हैं: वे धीरे-धीरे गर्म होते हैं, उबालते हैं, भूजल के एक हिस्से को बाहर निकालते हैं, इस चक्र को दिन-ब-दिन दोहराते हैं, साल-दर-साल। इस प्रकार, ओक्लो क्षेत्र से गुजरने वाला भूजल न केवल न्यूट्रॉन मॉडरेटर के रूप में कार्य कर सकता है, बल्कि रिएक्टर के संचालन को "विनियमित" भी कर सकता है। यह एक अत्यंत प्रभावी तंत्र था जिसने संरचना को सैकड़ों हजारों वर्षों तक पिघलने या विस्फोट से रोका।

परमाणु इंजीनियरों को ओक्लो से बहुत कुछ सीखना है। उदाहरण के लिए, परमाणु कचरे को कैसे संभालना है। ओक्लो एक दीर्घकालिक भूवैज्ञानिक भंडार का एक उदाहरण है। इसलिए, वैज्ञानिक प्राकृतिक रिएक्टरों से विखंडन उत्पादों के समय के साथ प्रवास की प्रक्रियाओं का विस्तार से अध्ययन कर रहे हैं। उन्होंने ओक्लो से लगभग 35 किमी दूर बांगोम्बे स्थल पर उसी प्राचीन परमाणु विखंडन स्थल का भी ध्यानपूर्वक अध्ययन किया। बांगोम्बा रिएक्टर विशेष रुचि का है क्योंकि यह ओक्लो और ओकेलोबोंडो की तुलना में उथला है, और हाल ही में जब तक अधिक पानी इसके माध्यम से नहीं गुजरता है। ये अद्भुत स्थल इस परिकल्पना का समर्थन करते हैं कि भूमिगत भंडारण सुविधाओं में कई प्रकार के खतरनाक परमाणु कचरे को सफलतापूर्वक अलग किया जा सकता है।

ओक्लो उदाहरण कुछ सबसे खतरनाक परमाणु कचरे को स्टोर करने का एक तरीका भी दर्शाता है। परमाणु ऊर्जा के औद्योगिक उपयोग की शुरुआत के बाद से, परमाणु प्रतिष्ठानों में भारी मात्रा में रेडियोधर्मी अक्रिय गैसों (क्सीनन-135, क्रिप्टन-85, आदि) का गठन किया गया है। प्राकृतिक रिएक्टरों में, इन अपशिष्ट उत्पादों को एल्यूमीनियम फॉस्फेट युक्त खनिजों द्वारा अरबों वर्षों तक कब्जा कर लिया जाता है और बनाए रखा जाता है।

प्राचीन ओक्लो-प्रकार के रिएक्टर मौलिक भौतिक मात्राओं की समझ को भी प्रभावित कर सकते हैं, उदाहरण के लिए, अक्षर α (अल्फा) द्वारा निरूपित एक भौतिक स्थिरांक, प्रकाश की गति के रूप में ऐसी सार्वभौमिक मात्राओं से जुड़ा हुआ है (देखें "परिवर्तनीय स्थिरांक", "में विज्ञान की दुनिया", नंबर 9, 2005)। तीन दशकों के लिए, ओक्लो घटना (2 अरब वर्ष पुरानी) का उपयोग α में परिवर्तन के खिलाफ तर्क के रूप में किया गया है। लेकिन पिछले साल, लॉस एलामोस नेशनल लेबोरेटरी के स्टीवन के। लैमोरॉक्स और जस्टिन आर। टॉर्गरसन ने पाया कि यह "स्थिर" महत्वपूर्ण रूप से बदल गया है।

क्या गैबॉन के ये प्राचीन रिएक्टर ही पृथ्वी पर बने हैं? दो अरब साल पहले, आत्मनिर्भर विखंडन के लिए आवश्यक शर्तें बहुत दुर्लभ नहीं थीं, इसलिए शायद एक दिन अन्य प्राकृतिक रिएक्टरों की खोज की जाएगी। और नमूनों से क्सीनन के विश्लेषण के परिणाम इस खोज में बहुत मददगार हो सकते हैं।

"ओक्लो घटना ई। फर्मी के बयान को ध्यान में लाती है, जिन्होंने पहला परमाणु रिएक्टर बनाया, और पी.एल. कपित्सा, जिन्होंने स्वतंत्र रूप से दावा किया कि केवल मनुष्य ही कुछ समान बनाने में सक्षम है। हालाँकि, प्राचीन प्राकृतिक रिएक्टर इस दृष्टिकोण का खंडन करता है, ए आइंस्टीन के विचार की पुष्टि करता है कि ईश्वर अधिक परिष्कृत है ... "
एस.पी. कपित्सा

लेखक के बारे में:
एलेक्स मेशिको(एलेक्स पी। मेशिक) ने लेनिनग्राद स्टेट यूनिवर्सिटी के भौतिकी विभाग से स्नातक किया। 1988 में उन्होंने इंस्टीट्यूट ऑफ जियोकेमिस्ट्री एंड एनालिटिकल केमिस्ट्री में अपनी पीएचडी थीसिस का बचाव किया। में और। वर्नाडस्की। उनका शोध प्रबंध क्सीनन और क्रिप्टन के महान गैसों के भू-रसायन, भू-कालक्रम और परमाणु रसायन विज्ञान पर था। 1996 में, मेशिक सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय में अंतरिक्ष अनुसंधान प्रयोगशाला में शामिल हो गए, जहां वह वर्तमान में उत्पत्ति अंतरिक्ष यान द्वारा एकत्रित और पृथ्वी पर वितरित सौर हवा से महान गैसों का अध्ययन कर रहे हैं।

साइट से लिया गया लेख

पश्चिम अफ्रीका में, भूमध्य रेखा से दूर नहीं, गैबॉन राज्य के क्षेत्र में स्थित एक क्षेत्र में, वैज्ञानिकों ने एक अद्भुत खोज की है। यह पिछली शताब्दी के 70 के दशक की शुरुआत में हुआ था, लेकिन अब तक वैज्ञानिक समुदाय के प्रतिनिधि आम सहमति में नहीं आए हैं - यह क्या पाया गया था?

यूरेनियम अयस्क जमा आम हैं, हालांकि काफी दुर्लभ हैं। हालाँकि, गैबॉन में खोजी गई यूरेनियम खदान केवल मूल्यवान खनिजों का भंडार नहीं थी, इसने काम किया ... एक वास्तविक परमाणु रिएक्टर! छह यूरेनियम क्षेत्रों की खोज की गई, जिसमें यूरेनियम नाभिक की वास्तविक विखंडन प्रतिक्रिया हुई!

अध्ययनों से पता चला है कि रिएक्टर को लगभग 1900 मिलियन वर्ष पहले लॉन्च किया गया था और कई लाख वर्षों तक धीमी गति से उबलने की स्थिति में काम किया।

घटना के बारे में विज्ञान के प्रतिनिधियों की राय विभाजित थी। अधिकांश पंडितों ने सिद्धांत का पक्ष लिया, जिसके अनुसार, गैबॉन में परमाणु रिएक्टर इस तरह के प्रक्षेपण के लिए आवश्यक शर्तों के संयोग के कारण अनायास शुरू हो गया।

हालांकि, हर कोई इस धारणा से संतुष्ट नहीं था। और उसके अच्छे कारण थे। कई बातों ने कहा कि गैबॉन में रिएक्टर, हालांकि इसमें बाहरी रूप से सोच वाले प्राणियों की रचनाओं के समान भाग नहीं हैं, फिर भी यह संवेदनशील प्राणियों की गतिविधियों का एक उत्पाद है।

यहां कुछ तथ्य दिए गए हैं। जिस क्षेत्र में रिएक्टर पाया गया था उस क्षेत्र में विवर्तनिक गतिविधि इसके संचालन के दौरान असामान्य रूप से अधिक थी। हालांकि, अध्ययनों से पता चला है कि मिट्टी की परतों के थोड़े से विस्थापन से रिएक्टर को बंद कर दिया जाएगा। लेकिन चूंकि रिएक्टर ने एक सौ सहस्राब्दी से अधिक समय तक काम किया, ऐसा नहीं हुआ। रिएक्टर के संचालन के दौरान विवर्तनिकी को किसने या क्या फ्रीज किया? हो सकता है कि इसे लॉन्च करने वालों ने ऐसा किया हो? आगे। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, भूजल का उपयोग मॉडरेटर के रूप में किया जाता था। रिएक्टर के निरंतर संचालन को सुनिश्चित करने के लिए, किसी को उसके द्वारा दी जाने वाली शक्ति को विनियमित करना पड़ता था, क्योंकि यदि इसकी अधिकता होती, तो पानी उबल जाता और रिएक्टर बंद हो जाता। ये और कुछ अन्य बिंदु बताते हैं कि गैबॉन में रिएक्टर कृत्रिम मूल की चीज है। लेकिन दो अरब साल पहले पृथ्वी पर किसके पास ऐसी प्रौद्योगिकियां थीं?

कोई कुछ भी कह सकता है, उत्तर सरल है, भले ही वह कुछ साधारण ही क्यों न हो। केवल अंतरिक्ष के एलियंस ही ऐसा कर सकते थे। यह संभव है कि वे आकाशगंगा के मध्य क्षेत्र से हमारे पास आए हों, जहां तारे सूर्य से बहुत पुराने हैं, और उनके ग्रह पुराने हैं। उन दुनियाओं में, जीवन को बहुत पहले उत्पन्न होने का अवसर मिला था, उन दिनों में जब पृथ्वी अभी भी एक बहुत ही आरामदायक दुनिया नहीं थी।

एलियंस को एक स्थिर उच्च शक्ति वाले परमाणु रिएक्टर बनाने की आवश्यकता क्यों पड़ी? कौन जानता है ... हो सकता है कि उन्होंने पृथ्वी पर "अंतरिक्ष रिचार्जिंग स्टेशन" सुसज्जित किया हो, या शायद ...

एक परिकल्पना है कि अत्यधिक विकसित सभ्यताएं, अपने विकास के एक निश्चित चरण में, अन्य ग्रहों पर उभरने वाले जीवन पर "संरक्षण लेती हैं"। और उन्होंने बेजान दुनिया को रहने योग्य बनाने में हाथ भी लगाया। हो सकता है कि अफ्रीकी चमत्कार का निर्माण करने वाले ऐसे ही थे? हो सकता है कि उन्होंने टेराफॉर्मिंग के लिए रिएक्टर की शक्ति का इस्तेमाल किया हो? वैज्ञानिक अभी भी इस बात पर बहस कर रहे हैं कि ऑक्सीजन से भरपूर पृथ्वी का वातावरण कैसे अस्तित्व में आया। मान्यताओं में से एक विश्व महासागर के पानी के इलेक्ट्रोलिसिस के बारे में परिकल्पना है। और इलेक्ट्रोलिसिस, जैसा कि आप जानते हैं, बहुत अधिक बिजली की आवश्यकता होती है। तो शायद एलियंस ने इसके लिए गैबोनीज रिएक्टर बनाया? यदि ऐसा है, तो ऐसा लगता है कि यह केवल एक ही नहीं है। यह बहुत संभव है कि किसी दिन उनके जैसा कोई और मिल जाए।

वैसे भी गैबोनीज चमत्कार हमें सोचने पर मजबूर कर देता है। सोचिए और जवाब ढूंढिए।

मनुष्य की विदेशी उत्पत्ति के बारे में एक परिकल्पना का कहना है कि प्राचीन काल में सौर मंडल का दौरा आकाशगंगा के मध्य क्षेत्र से एक दौड़ के एक अभियान द्वारा किया गया था, जहां तारे और ग्रह बहुत पुराने हैं, और इसलिए, जीवन की उत्पत्ति बहुत अधिक हुई पूर्व।

सबसे पहले, अंतरिक्ष यात्री फेटन पर बस गए, जो कभी मंगल और बृहस्पति के बीच स्थित था, लेकिन उन्होंने वहां एक परमाणु युद्ध छेड़ दिया, और ग्रह की मृत्यु हो गई। इस सभ्यता के अवशेष मंगल पर बस गए, लेकिन वहां भी परमाणु ऊर्जा ने अधिकांश आबादी को नष्ट कर दिया। फिर शेष उपनिवेशवासी हमारे दूर के पूर्वज बनकर पृथ्वी पर आए।

अफ्रीका में 45 साल पहले की गई एक आश्चर्यजनक खोज से इस सिद्धांत की पुष्टि हो सकती है। 1972 में, एक फ्रांसीसी निगम ने गैबोनीज़ गणराज्य में ओक्लो खदान में यूरेनियम अयस्क का खनन किया। फिर, अयस्क के नमूनों के मानक विश्लेषण के दौरान, विशेषज्ञों ने यूरेनियम -235 की अपेक्षाकृत बड़ी कमी की खोज की - इस आइसोटोप के 200 किलोग्राम से अधिक अनुपस्थित थे। फ्रांसीसी ने तुरंत अलार्म बजाया, क्योंकि लापता रेडियोधर्मी पदार्थ एक से अधिक परमाणु बम बनाने के लिए पर्याप्त होगा।

हालांकि, आगे की जांच से पता चला है कि गैबोनीज़ खदान में यूरेनियम -235 की एकाग्रता परमाणु ऊर्जा संयंत्र से खर्च किए गए ईंधन के रूप में कम है। क्या यह एक प्रकार का परमाणु रिएक्टर है? असामान्य यूरेनियम जमा में अयस्क निकायों के विश्लेषण से पता चला है कि उनमें परमाणु विखंडन 1.8 अरब साल पहले हुआ था। लेकिन यह मानवीय हस्तक्षेप के बिना कैसे संभव है?

प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर?

तीन साल बाद, ओक्लो घटना को समर्पित एक वैज्ञानिक सम्मेलन गैबोनी राजधानी लिब्रेविल में आयोजित किया गया था। सबसे साहसी वैज्ञानिकों ने तब माना कि रहस्यमय परमाणु रिएक्टर एक प्राचीन जाति की गतिविधियों का परिणाम था, जो परमाणु शक्ति के अधीन था। फिर भी, उपस्थित लोगों में से अधिकांश ने सहमति व्यक्त की कि मेरा ग्रह पर एकमात्र "प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर" है। जैसे, यह प्राकृतिक परिस्थितियों के कारण अपने आप कई लाखों वर्षों तक शुरू हुआ।

आधिकारिक विज्ञान के लोग मानते हैं कि रेडियोधर्मी अयस्क से भरपूर बलुआ पत्थर की एक परत नदी के डेल्टा में एक ठोस बेसाल्ट बिस्तर पर जमा की गई है। इस क्षेत्र में टेक्टोनिक गतिविधि के कारण, यूरेनियम युक्त बलुआ पत्थर के साथ बेसाल्ट बेसमेंट कई किलोमीटर तक जमीन में डूबा हुआ था। बलुआ पत्थर कथित तौर पर टूट गया, और भूजल दरारों में घुस गया। परमाणु ईंधन खदान में एक मॉडरेटर के अंदर कॉम्पैक्ट जमा में स्थित था, जो पानी के रूप में काम करता था। अयस्क की मिट्टी "लेंस" में, यूरेनियम की सांद्रता 0.5 प्रतिशत से बढ़कर 40 प्रतिशत हो गई। एक निश्चित क्षण में परतों की मोटाई और द्रव्यमान एक महत्वपूर्ण बिंदु पर पहुंच गया, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया हुई, और "प्राकृतिक रिएक्टर" ने काम करना शुरू कर दिया।

पानी, एक प्राकृतिक नियामक होने के कारण, कोर में प्रवेश कर गया और यूरेनियम नाभिक के विखंडन की एक श्रृंखला प्रतिक्रिया शुरू कर दी। ऊर्जा की रिहाई से पानी का वाष्पीकरण हुआ और प्रतिक्रिया बंद हो गई। हालांकि, कुछ घंटों बाद, जब प्रकृति द्वारा बनाए गए रिएक्टर का कोर ठंडा हो गया, तो चक्र दोहराया गया। इसके बाद, संभवतः, एक नई प्राकृतिक प्रलय हुई, जिसने इस "स्थापना" को अपने मूल स्तर तक बढ़ा दिया, या यूरेनियम -235 बस जल गया। और रिएक्टर का काम ठप हो गया।

वैज्ञानिकों ने गणना की कि, हालांकि ऊर्जा भूमिगत उत्पन्न हुई थी, इसकी शक्ति कम थी - 100 किलोवाट से अधिक नहीं, जो कई दर्जन टोस्टर संचालित करने के लिए पर्याप्त होगी। हालाँकि, यह तथ्य कि प्रकृति में अनायास ही परमाणु ऊर्जा का उत्पादन हुआ है, प्रभावशाली है।

या यह परमाणु कब्रगाह है?

हालांकि, कई विशेषज्ञ ऐसे शानदार संयोगों पर विश्वास नहीं करते हैं। परमाणु ऊर्जा के खोजकर्ताओं ने लंबे समय से साबित कर दिया है कि परमाणु प्रतिक्रिया विशेष रूप से कृत्रिम तरीकों से प्राप्त की जा सकती है। लाखों और लाखों वर्षों तक इस तरह की प्रक्रिया को बनाए रखने के लिए प्राकृतिक वातावरण बहुत अस्थिर और अराजक है।

इसलिए, कई विशेषज्ञ आश्वस्त हैं कि यह ओक्लो में एक परमाणु रिएक्टर नहीं है, बल्कि एक परमाणु भंडार है। यह जगह वास्तव में खर्च किए गए यूरेनियम ईंधन के निपटान की तरह है, और निपटान आदर्श रूप से सुसज्जित है। बेसाल्ट "सरकोफैगस" में दफन यूरेनियम को सैकड़ों लाखों वर्षों तक भूमिगत रखा गया था, और केवल मानवीय हस्तक्षेप ने सतह पर इसकी उपस्थिति का कारण बना।

लेकिन चूँकि वहाँ एक कब्रगाह है, इसका मतलब है कि वहाँ एक रिएक्टर भी था जो परमाणु ऊर्जा का उत्पादन करता था! यानी, कोई व्यक्ति जिसने 1.8 अरब साल पहले हमारे ग्रह पर निवास किया था, उसके पास पहले से ही परमाणु ऊर्जा की तकनीक थी। यह सब कहाँ गया?

वैकल्पिक इतिहासकारों के अनुसार, हमारी तकनीकी सभ्यता किसी भी तरह से पृथ्वी पर पहली नहीं है। यह मानने का हर कारण है कि पहले अत्यधिक विकसित सभ्यताएँ थीं जो ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए परमाणु प्रतिक्रियाओं का उपयोग करती थीं। हालाँकि, अब मानवता की तरह, हमारे दूर के पूर्वजों ने इस तकनीक को एक हथियार में बदल दिया, और फिर इससे खुद को बर्बाद कर लिया। यह संभव है कि हमारा भविष्य भी पूर्व निर्धारित हो, और एक-दो अरब वर्षों के बाद वर्तमान सभ्यता के वंशज हमारे द्वारा छोड़े गए परमाणु कचरे के कब्रिस्तानों में आ जाएंगे और आश्चर्य करेंगे: वे कहाँ से आए थे? ..

दो अरब साल पहले, हमारे ग्रह पर एक स्थान पर, भूगर्भीय परिस्थितियों ने आश्चर्यजनक तरीके से विकसित किया, गलती से और स्वचालित रूप से थर्मोन्यूक्लियर रिएक्टर का निर्माण किया। इसने एक लाख वर्षों तक लगातार काम किया, और इसका रेडियोधर्मी कचरा, फिर से प्राकृतिक तरीके से, बिना किसी को धमकी दिए, प्रकृति में हर समय संग्रहीत किया गया था, जो इसके बंद होने के बाद से बीत चुका है। यह जानना अच्छा होगा कि उसने यह कैसे किया, है ना?

परमाणु विखंडन प्रतिक्रिया (त्वरित संदर्भ)

यह कैसे हुआ इसके बारे में कहानी शुरू करने से पहले, आइए जल्दी से याद करें कि विखंडन प्रतिक्रिया क्या होती है। यह तब होता है जब एक भारी परमाणु नाभिक हल्के तत्वों और ढीले टुकड़ों में टूट जाता है, जिससे भारी मात्रा में ऊर्जा निकलती है। उल्लिखित टुकड़े छोटे और हल्के परमाणु नाभिक हैं। वे अस्थिर हैं और इसलिए अत्यंत रेडियोधर्मी हैं। वे परमाणु ऊर्जा उद्योग में खतरनाक कचरे के थोक का गठन करते हैं।

इसके अलावा, बिखरे हुए न्यूट्रॉन जारी किए जाते हैं, जो पड़ोसी भारी नाभिक को विखंडन की स्थिति में रोमांचक बनाने में सक्षम हैं। तो, वास्तव में, एक श्रृंखला प्रतिक्रिया होती है, जिसे एक ही परमाणु ऊर्जा संयंत्रों में नियंत्रित किया जा सकता है, जो आबादी और अर्थव्यवस्था की जरूरतों को ऊर्जा प्रदान करता है। एक अनियंत्रित प्रतिक्रिया विनाशकारी रूप से विनाशकारी हो सकती है। इसलिए, जब लोग परमाणु रिएक्टर का निर्माण करते हैं, तो उन्हें थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया शुरू करने के लिए कड़ी मेहनत करनी पड़ती है और बहुत सी सावधानियां बरतनी पड़ती हैं।

सबसे पहले, आपको एक भारी तत्व विखंडन बनाने की आवश्यकता है - आमतौर पर इस उद्देश्य के लिए यूरेनियम का उपयोग किया जाता है। प्रकृति में, यह मुख्य रूप से तीन समस्थानिकों के रूप में होता है। इनमें से सबसे आम यूरेनियम -238 है। यह ग्रह पर कई जगहों पर पाया जा सकता है - जमीन पर और यहां तक ​​कि महासागरों में भी। हालांकि, अपने आप में, यह विभाजन करने में सक्षम नहीं है, क्योंकि यह काफी स्थिर है। दूसरी ओर, यूरेनियम -235 में वह अस्थिरता है जिसकी हमें आवश्यकता है, लेकिन प्रकृति में इसकी हिस्सेदारी केवल 1 प्रतिशत है। इसलिए, खनन के बाद, यूरेनियम समृद्ध होता है - कुल द्रव्यमान में यूरेनियम -235 का हिस्सा 3% तक लाया जाता है।

लेकिन यह सब कुछ नहीं है - सुरक्षा कारणों से, एक फ्यूजन रिएक्टर को न्यूट्रॉन के नियंत्रण में रहने के लिए एक मॉडरेटर की आवश्यकता होती है और एक अनियंत्रित प्रतिक्रिया का कारण नहीं बनता है। अधिकांश रिएक्टर इस उद्देश्य के लिए पानी का उपयोग करते हैं। इसके अलावा, इन संरचनाओं की नियंत्रण छड़ें उन सामग्रियों से बनी होती हैं जो न्यूट्रॉन को भी अवशोषित करती हैं, जैसे चांदी। पानी, अपने मुख्य कार्य के अलावा, रिएक्टर को ठंडा करता है। यह तकनीक का सरलीकृत विवरण है, लेकिन इससे भी यह स्पष्ट है कि यह कितना जटिल है। मानवता के सर्वोत्तम दिमागों ने इसे दिमाग में लाने के लिए दशकों का समय बिताया है। और तब हमें पता चला कि बिल्कुल वही चीज प्रकृति द्वारा और संयोग से बनाई गई थी। इसमें कुछ अविश्वसनीय है, है ना?

गैबॉन परमाणु रिएक्टरों का जन्मस्थान है

हालाँकि, यहाँ हमें यह याद रखना चाहिए कि दो अरब साल पहले यूरेनियम-235 कहीं अधिक था। यही कारण है कि यह यूरेनियम-238 की तुलना में बहुत तेजी से क्षय होता है। गैबॉन में, ओक्लो नामक क्षेत्र में, इसकी सांद्रता एक सहज थर्मोन्यूक्लियर प्रतिक्रिया को ट्रिगर करने के लिए पर्याप्त थी। संभवतः, इस स्थान पर मॉडरेटर की सही मात्रा थी - सबसे अधिक संभावना पानी, जिसकी बदौलत यह सब एक भव्य विस्फोट में समाप्त नहीं हुआ। इसके अलावा, इस वातावरण में कोई न्यूट्रॉन-अवशोषित सामग्री नहीं थी, जिसके परिणामस्वरूप विखंडन प्रतिक्रिया लंबे समय तक बनी रही।

यह एकमात्र प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर है जिसे विज्ञान जानता है। लेकिन इसका मतलब यह नहीं है कि वह हमेशा इतना अनोखा था। अन्य टेक्टोनिक प्लेट आंदोलनों के परिणामस्वरूप पृथ्वी की पपड़ी में गहराई तक चले गए होंगे या क्षरण के कारण गायब हो गए होंगे। यह भी संभव है कि वे अभी तक नहीं मिले हैं। वैसे, यह प्राकृतिक गैबोनी घटना आज तक भी नहीं बची है - यह पूरी तरह से खनिकों द्वारा काम किया गया था। यह इसके लिए धन्यवाद था कि उन्हें उसके बारे में पता चला - वे संवर्धन के लिए यूरेनियम की तलाश में पृथ्वी में गहरे चले गए, और फिर सतह पर लौट आए, पहेली में अपना सिर खरोंच कर और दुविधा को हल करने की कोशिश कर रहे थे - "या तो किसी ने यहां से चुरा लिया लगभग 200 किलोग्राम यूरेनियम-235, या यह एक प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर है जो इसे पहले ही पूरी तरह से जला चुका है।" दूसरे "या तो" के बाद सही उत्तर, अगर किसी ने प्रस्तुति के धागे का पालन नहीं किया।

गैबोनीज रिएक्टर विज्ञान के लिए इतना महत्वपूर्ण क्यों है?

फिर भी, यह विज्ञान के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण वस्तु है। इस कारण से इसने लगभग दस लाख वर्षों तक पर्यावरण को नुकसान पहुंचाए बिना काम किया। प्रकृति में लीक नहीं हुआ एक ग्राम कचरा, इसमें कुछ भी प्रभावित नहीं हुआ! यह अत्यंत असामान्य है, क्योंकि यूरेनियम विखंडन उपोत्पाद अत्यंत खतरनाक हैं। हम अभी भी नहीं जानते कि उनके साथ क्या करना है। उनमें से एक सीज़ियम है। ऐसे अन्य तत्व हैं जो सीधे मानव स्वास्थ्य को नुकसान पहुंचा सकते हैं, लेकिन सीज़ियम के कारण ही चेरनोबिल और फुकुशिमा के खंडहर लंबे समय तक खतरे में रहेंगे।

गैबोनीज प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर

हाल ही में ओक्लो में खदानों की जांच करने वाले वैज्ञानिकों ने पाया कि इस प्राकृतिक रिएक्टर में सीज़ियम एक अन्य तत्व - रूथेनियम द्वारा अवशोषित और बाध्य था। यह प्रकृति में बहुत दुर्लभ है और हम इसका उपयोग औद्योगिक पैमाने पर परमाणु कचरे को बेअसर करने के लिए नहीं कर सकते हैं। लेकिन यह समझना कि रिएक्टर कैसे काम करता है, हमें उम्मीद दे सकता है कि हम कुछ ऐसा ही खोज सकते हैं और मानवता के लिए लंबे समय से चली आ रही इस समस्या से छुटकारा पा सकते हैं।

राजा ए.यू. - SNIAEiP (सेवस्तोपोल नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ न्यूक्लियर एनर्जी एंड इंडस्ट्री) की 121वीं कक्षा का छात्र।
प्रमुख - पीएच.डी. , YPPU SNIYAEiP Vakh I.V., सेंट के विभाग के एसोसिएट प्रोफेसर। रेपिन 14 वर्ग। 50

ओक्लो (भूमध्य रेखा, पश्चिमी अफ्रीका के पास गैबॉन राज्य में एक यूरेनियम खदान) में, एक प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर 1900 मिलियन वर्ष पहले संचालित होता था। छह "रिएक्टर" क्षेत्रों की पहचान की गई, जिनमें से प्रत्येक में विखंडन प्रतिक्रिया के संकेत पाए गए। एक्टिनाइड्स के क्षय के अवशेषों से संकेत मिलता है कि रिएक्टर धीमी गति से उबलते मोड में सैकड़ों हजारों वर्षों से काम कर रहा है।

मई-जून 1972 में, अफ्रीकी ओक्लो डिपोजिट (गैबॉन में एक यूरेनियम खदान, पश्चिम में भूमध्य रेखा के पास स्थित एक राज्य) से फ्रांसीसी शहर पियरलेट में समृद्ध संयंत्र को आपूर्ति किए गए प्राकृतिक यूरेनियम के एक बैच के भौतिक मापदंडों के नियमित माप के दौरान अफ्रीका), यह पाया गया कि प्राकृतिक यूरेनियम में U-235 समस्थानिक मानक से कम है। यह पाया गया कि यूरेनियम में 0.7171% U - 235 है। प्राकृतिक यूरेनियम का सामान्य मूल्य 0.7202% है।
यू - 235। सभी यूरेनियम खनिजों में, पृथ्वी के सभी चट्टानों और प्राकृतिक जल में, साथ ही साथ चंद्र नमूनों में, यह अनुपात पूरा होता है। ओक्लो क्षेत्र अब तक प्रकृति में दर्ज किया गया एकमात्र मामला है जब इस स्थिरता का उल्लंघन किया गया है। अंतर नगण्य था - केवल 0.003%, लेकिन फिर भी इसने प्रौद्योगिकीविदों का ध्यान आकर्षित किया। एक संदेह उत्पन्न हुआ कि विखंडनीय सामग्री का मोड़ या चोरी था, अर्थात। यू - 235। हालांकि, यह पता चला कि यू -235 ग्रेड में विचलन यूरेनियम अयस्क के स्रोत पर वापस आ गया था। वहां, कुछ नमूने 0.44% U-235 से कम पाए गए। नमूने पूरे खदान में लिए गए और कुछ नसों में U-235 सामग्री में व्यवस्थित कमी दिखाई गई। ये नसें 0.5 मीटर से अधिक मोटी थीं।
यह धारणा कि U-235 "जल गया", जैसा कि परमाणु ऊर्जा संयंत्रों की भट्टियों में होता है, पहली बार में एक मजाक की तरह लग रहा था, हालाँकि इसके अच्छे कारण थे। गणना से पता चला है कि यदि जलाशय में भूजल का द्रव्यमान अंश लगभग 6% है और यदि प्राकृतिक यूरेनियम 3% U-235 तक समृद्ध हो जाता है, तो इन परिस्थितियों में एक प्राकृतिक परमाणु रिएक्टर काम करना शुरू कर सकता है।
चूंकि खदान उष्ण कटिबंधीय क्षेत्र में स्थित है और सतह के काफी करीब है, इसलिए पर्याप्त मात्रा में भूजल के अस्तित्व की बहुत संभावना है। अयस्क में यूरेनियम समस्थानिकों का अनुपात असामान्य था। U-235 और U-238 अलग-अलग अर्ध-आयु वाले रेडियोधर्मी समस्थानिक हैं। U-235 का आधा जीवन 700 मिलियन वर्ष है, और U-238 4.5 बिलियन के आधे जीवन के साथ क्षय होता है। U-235 की समस्थानिक बहुतायत प्रकृति में धीमी गति से परिवर्तन के दौर से गुजर रही है। उदाहरण के लिए, 400 मिलियन वर्ष पहले प्राकृतिक यूरेनियम में 1% U-235 होना चाहिए था, 1900 मिलियन वर्ष पहले यह 3% था, अर्थात। यूरेनियम अयस्क शिरा की "महत्वपूर्णता" के लिए आवश्यक राशि। ऐसा माना जाता है कि यह तब था जब ओक्लो रिएक्टर प्रचालन की स्थिति में था। छह "रिएक्टर" क्षेत्रों की पहचान की गई, जिनमें से प्रत्येक में एक विखंडन प्रतिक्रिया के संकेत पाए गए। उदाहरण के लिए, U-236 के क्षय से थोरियम और U-237 के क्षय से बिस्मथ केवल ओक्लो डिपॉजिट में रिएक्टर ज़ोन में पाए गए। एक्टिनाइड्स के क्षय के अवशेषों से संकेत मिलता है कि रिएक्टर ने सैकड़ों हजारों वर्षों से धीमी गति से उबलते मोड में काम किया है। रिएक्टर स्व-विनियमन कर रहे थे, क्योंकि बहुत अधिक शक्ति से पानी पूरी तरह से उबल जाएगा और रिएक्टर को बंद कर देगा।
प्रकृति ने परमाणु श्रृंखला प्रतिक्रिया के लिए परिस्थितियाँ बनाने का प्रबंधन कैसे किया? सबसे पहले, प्राचीन नदी के डेल्टा में यूरेनियम अयस्क से भरपूर बलुआ पत्थर की एक परत बनाई गई, जो एक मजबूत बेसाल्ट बिस्तर पर टिकी हुई थी। अगले भूकंप के बाद, भविष्य के रिएक्टर की बेसाल्ट नींव, जो उस हिंसक समय में आम थी, यूरेनियम नस को अपने साथ खींचते हुए कई किलोमीटर डूब गई। नस फट गई, भूजल दरारों में घुस गया। फिर एक और प्रलय ने संपूर्ण "स्थापना" को आधुनिक स्तर तक बढ़ा दिया। एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र की परमाणु भट्टियों में, ईंधन एक विषम रिएक्टर के मॉडरेटर के अंदर कॉम्पैक्ट द्रव्यमान में स्थित होता है। तो यह ओक्लो में हुआ। पानी एक मॉडरेटर के रूप में कार्य किया। अयस्क में क्ले "लेंस" दिखाई दिया, जहां प्राकृतिक यूरेनियम की सांद्रता सामान्य 0.5% से बढ़कर 40% हो गई। यूरेनियम के ये कॉम्पैक्ट गांठ कैसे बनते हैं, इसका ठीक-ठीक पता नहीं है। शायद वे निस्पंदन पानी द्वारा बनाए गए थे, जो मिट्टी को ले गए और यूरेनियम को एक ही द्रव्यमान में मिला दिया। जैसे ही यूरेनियम से समृद्ध परतों का द्रव्यमान और मोटाई एक महत्वपूर्ण आकार तक पहुंच गई, उनमें एक श्रृंखला प्रतिक्रिया उत्पन्न हुई, और स्थापना ने काम करना शुरू कर दिया। रिएक्टर के संचालन के परिणामस्वरूप, लगभग 6 टन विखंडन उत्पाद और 2.5 टन प्लूटोनियम का निर्माण हुआ। अधिकांश रेडियोधर्मी अपशिष्ट ओक्लो अयस्क शरीर में पाए जाने वाले यूरेनाइट खनिज की क्रिस्टलीय संरचना के भीतर रहता है। ऐसे तत्व जो बहुत बड़े या बहुत छोटे आयनिक त्रिज्या के कारण यूरेनाइट जाली में प्रवेश नहीं कर सके, फैल जाते हैं या बाहर निकल जाते हैं। ओक्लो में रिएक्टरों के संचालन के बाद से 1900 मिलियन वर्षों के दौरान, इस जमा में भूजल की प्रचुरता के बावजूद, तीस से अधिक विखंडन उत्पादों में से कम से कम आधे अयस्क में बंधे पाए गए थे। संबंधित विखंडन उत्पादों में तत्व शामिल हैं: ला, सीई, पीआर, एनडी, ईयू, एसएम, जीडी, वाई, जेडआर, आरयू, आरएच, पीडी, नी, एजी। कुछ आंशिक Pb प्रवास का पता चला था, और Pu प्रवास 10 मीटर से कम की दूरी तक सीमित था। केवल 1 या 2 संयोजकता वाली धातुएं, अर्थात्। उच्च पानी घुलनशीलता वाले लोगों को दूर ले जाया गया है। जैसा कि अपेक्षित था, लगभग कोई भी Pb, Cs, Ba और Cd यथावत नहीं रहा। इन तत्वों के समस्थानिकों में दसियों वर्ष या उससे कम का अपेक्षाकृत कम आधा जीवन होता है, इसलिए वे मिट्टी में दूर तक प्रवास करने से पहले एक गैर-रेडियोधर्मी अवस्था में क्षय हो जाते हैं। दीर्घकालिक पर्यावरण संरक्षण समस्याओं के दृष्टिकोण से प्लूटोनियम प्रवासन के मुद्दे सबसे बड़ी रुचि रखते हैं। यह न्यूक्लाइड लगभग 2 मिलियन वर्षों की अवधि के लिए प्रभावी रूप से बाध्य है। चूंकि प्लूटोनियम अब तक लगभग पूरी तरह से यू-235 तक कम हो गया है, इसकी स्थिरता न केवल रिएक्टर क्षेत्र के बाहर, बल्कि यूरेनाइट अनाज के बाहर भी यू-235 की अधिकता की अनुपस्थिति से प्रमाणित होती है, जहां रिएक्टर के संचालन के दौरान प्लूटोनियम का गठन किया गया था। .
यह अनोखी प्रकृति लगभग 600 हजार वर्षों तक अस्तित्व में रही और लगभग 13,000,000 kW उत्पन्न हुई। ऊर्जा का घंटा। इसकी औसत शक्ति केवल 25 kW है: दुनिया के पहले परमाणु ऊर्जा संयंत्र की तुलना में 200 गुना कम, जिसने 1954 में मास्को के पास ओबनिंस्क शहर को बिजली की आपूर्ति की थी। लेकिन एक प्राकृतिक रिएक्टर की ऊर्जा बर्बाद नहीं हुई थी: कुछ परिकल्पनाओं के अनुसार, यह रेडियोधर्मी तत्वों का क्षय था जिसने पृथ्वी को गर्म करने के लिए ऊर्जा की आपूर्ति की।
शायद इसी तरह के परमाणु रिएक्टरों की ऊर्जा यहाँ जोड़ी गई थी। कितने भूमिगत छिपे हैं? और उस प्राचीन समय में उस ओक्लो में रिएक्टर, निश्चित रूप से कोई अपवाद नहीं था। ऐसी परिकल्पनाएँ हैं कि ऐसे रिएक्टरों के संचालन ने पृथ्वी पर जीवित प्राणियों के विकास को "प्रेरित" किया, कि जीवन की उत्पत्ति रेडियोधर्मिता के प्रभाव से जुड़ी है। डेटा कार्बनिक पदार्थों के उच्च स्तर के विकास का संकेत देता है क्योंकि यह ओक्लो रिएक्टर के पास पहुंचता है। यह एककोशिकीय जीवों में उत्परिवर्तन की आवृत्ति को अच्छी तरह से प्रभावित कर सकता है जो बढ़े हुए विकिरण स्तर के क्षेत्र में आते हैं, जिससे मानव पूर्वजों की उपस्थिति हुई। किसी भी मामले में, पृथ्वी पर जीवन उत्पन्न हुआ है और प्राकृतिक पृष्ठभूमि विकिरण के स्तर पर विकास का एक लंबा सफर तय किया है, जो जैविक प्रणालियों के विकास में एक आवश्यक तत्व बन गया है।
परमाणु रिएक्टर का निर्माण एक नवाचार है जिस पर मनुष्य को गर्व है। यह पता चला है कि इसका निर्माण लंबे समय से प्रकृति के पेटेंट में दर्ज किया गया है। एक परमाणु रिएक्टर, वैज्ञानिक और तकनीकी विचारों की उत्कृष्ट कृति को डिजाइन करने के बाद, मनुष्य वास्तव में प्रकृति का अनुकरणकर्ता निकला, जिसने कई लाखों साल पहले इस तरह की स्थापना की थी।