Геоложки раздел природен ядрен реактор Окло
1. дял Zone
2. Пясъчник
3. слой на уранова руда
4. гранит
Окло - няколко рудни тела в уран депозит Окло в Габон. в която преди около 1,8 милиарда години [1] е спонтанна верижна реакция на уран делене. В момента, реакцията се спира поради изчерпване на запасите от 235 U изотоп подходяща концентрация.
Феноменът е бил открит от френския физик Франсис Перин (FR). Руски. през 1972 г. в резултат на изучаване на изотопния състав на елементите в депозити руда в Окло. Физически условия, при които е възможно да протече реакция на самоподдържаща ядрено делене, предсказани Paul Казуо Kuroda (Engl. Paul Казуо Kuroda) godu през 1956 г. [2] и се оказаха близо до реалността.
Окло - известен само в света на естествен ядрен реактор. Верижната реакция започва тук преди около 2 милиарда години. И продължава няколко стотици хиляди години. средна мощност на термичен реактор е около 100 кВт [3] [4].
FP
Неодим е един от елементите, които в изотопния състав Окло е ненормална в сравнение с други области. Например, естествено неодим съдържа 27% от изотоп 142 Nd, докато в Окло е само 6%. В същото време на Окло рудата се съдържа повече от изотопа 143 Nd. Такова изотопен състав характерни за гниене продукти на 235 U.
Подобни аномалии в изотопен състав Окло наблюдавани за рутений. В изотоп 99 Ru се открива в по-големи количества от ин виво (27-30% вместо 12.7%). Аномалия може да се обясни с разпадането на като99Тс → 99 Ru. В изотоп 100 Ru се открива в малки количества, тъй като тя е резултат от изключително бавно разпадане 100 100 Mo → Ru, с което живот на реакцията на веригата не е имал време да акумулира достатъчен брой продукти.
Изотопния състав на неодим в околната среда и 235 U продукти на разпадане
Изотопния състав на рутений в околната среда и 235 U продукти на разпадане
Механизмът на образуване
Реакторът е с произход в резултат на наводнения порести уранови руди, богати на подземните води, които са действали като неутронна модератор. Топлината, генерирана от реакцията, което води до кипене и изпаряване на вода, което забавя или спира верижна реакция. След като се охлажда, и се разпада рок краткотрайни продукти от разпада (неутронни отрови), кондензирана вода и реакционната смес се възобновява. Този цикличен процес трае няколко стотици хиляди години.
Верижната реакция на делене на урановите продукти на делене се формират сред петте изотопите ксенон. Всичките пет изотопи в различни концентрации са открити в скалите на природен реактора. Изотопния състав на избраните видове ксенон позволява да се изчисли, че типичен цикъл реактор е около 3 часа:. Около 30 минути критичност и 2 часа и 30 минути за охлаждане [5]
Уранът депозит Окло - известен само когато съществува естествен ядрен реактор. Други богат уран рудни тела също имат достатъчно количество уран за самоподдържаща се верижна реакция на делене по време, но комбинацията от физическите условия в Окло (по-специално, присъствието на вода като неутрони модератор, и така нататък.) Беше уникален.
Друг фактор, който вероятно допринася за върха на реакцията е 2 Окло Ga, и не по-рано, е увеличаването на съдържанието на кислород в атмосферата [4]. Уран е лесно разтворим във вода само в присъствието на кислород, така че прехвърлянето на кората и концентрацията на уран подземните образуване богати рудни тела става възможно само след достигане на достатъчно съдържание на свободен кислород.
Смята се, че в реакциите на делене, които се състояха в уран минерални образувания с площ от см до метър, изгорени около 5 тона уран-235. Температурата на реактора се повиши до няколко стотици градуса по Целзий. Повечето от не-летливи продукти на делене и актинидите през последните 2 милиарда години се разпространяват само от сантиметър от [4]. Това позволява да разследва трансфера на радиоактивни изотопи в земната кора [6].
Комуникация с фина структура константа
Изследвания на природен реактор Окло бяха използвани за тестване на варианти на основните физически константи - фината структура постоянна а - през последните 2 Gyr. Малка промяна в α би довело до значителна промяна в скоростта на определени ядрени реакции. По-специално, неутронно улавяне резонанс топлинна сърцевината за образуване 149 Sm 150 Sm престава да бъде възможно дори малка промяна α. Измерване на относителното съдържание на 149 Sm / 150 Sm на минерали окло възможно да се установи, че в рамките на експерименталната грешка на стойността на фина структура константа е същият като в днешно време [7] [8].
бележки
Свързани статии