Logo ru.emedicalblog.com

Реактор природного ядерного деления Габона, Западная Африка

Реактор природного ядерного деления Габона, Западная Африка
Реактор природного ядерного деления Габона, Западная Африка

Sherilyn Boyd | Редактор | E-mail

Видео: Реактор природного ядерного деления Габона, Западная Африка

Видео: Реактор природного ядерного деления Габона, Западная Африка
Видео: ДРЕВНИЙ ЯДЕРНЫЙ РЕАКТОР | ДОПОТОПНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ? 2024, Марш
Anonim
В мае 1972 года на заводе по обогащению урана во Франции ученые, изучающие руду на руднике в Габоне, Западная Африка, обнаружили, что естественный ядерный реактор спонтанно проявился в этом регионе в изначальном прошлом Земли, непрерывно увеличивая энергию энергии на 100 кВт за несколько сотен тысяч лет около 1,7 миллиарда лет назад.
В мае 1972 года на заводе по обогащению урана во Франции ученые, изучающие руду на руднике в Габоне, Западная Африка, обнаружили, что естественный ядерный реактор спонтанно проявился в этом регионе в изначальном прошлом Земли, непрерывно увеличивая энергию энергии на 100 кВт за несколько сотен тысяч лет около 1,7 миллиарда лет назад.

Чтобы понять, как появился природный ядерный реактор, он помогает понять немного истории и науки о ядерных реакциях.

Ядерные реакции в двух словах

По данным Международной комиссии по атомной энергии (МАГАТЭ), в более чем 30 странах работает более 400 атомных электростанций; и, несмотря на недавние катастрофические сбои безопасности, такие как трагедия в Фукусиме Дайити в 2011 году, в настоящее время строятся около 70 новых атомных электростанций. Так почему мы продолжаем строить такие потенциально опасные объекты? Сила, которая, несмотря на такие катастрофы, как Чернобыль и Фукусима, мегаватта для мегаватта, на самом деле, в целом, считается более безопасной и «зеленой», чем энергия, вырабатываемая углем или газом.

Этот тип ядерной энергии создается, когда изотоп, часто уран 235 (U-235), бомбардируется нейтроном. Столкновение обычно разрушает изотоп на две части, каждая из которых содержит половину нейтронов и протонов исходного атома, в процессе, называемом ядерным делением. Во время реакции небольшое количество массы теряется, что является следствием того, что крошечный кусок материи превращается в относительно большой объем энергии.

В типичном реакторе собрано множество U-235, а затем бомбардируется нейтронами; в каждом столкновении между U-235 и нейтроном, еще два нейтроны производятся вместе с выделением энергии. Пока есть достаточное количество изотопов U-235, эти дополнительные нейтроны вызовут дополнительные реакции. Реакции растут экспоненциально в процессе, называемом цепной реакцией, которая производит еще больше энергии. Атомные электростанции используют энергию этих контролируемых цепных реакций и превращают ее в электричество, которое питает такие вещи, как этот MacBook Air, на котором я пишу.

Уран-235

Уран - один из самых тяжелых элементов с атомным весом 238,03. В этой статье только три изотопа его естественным образом найдены в земной коре; U-238, что составляет 99,3% всего урана, U-235, который содержит большую часть оставшихся 0,7% и U-234, который присутствует только в бесконечно малом количестве. U-238 обладает лишь мягкой реакционной способностью и не создает хорошего расщепляющегося материала. U-235, однако, выдающийся, будучи разбитым и производя много энергии.

Когда он выходит из-под земли, урановая руда состоит из трех изотопов в их относительных пропорциях. Для того, чтобы быть делящимся, доля U-235 в руде должна быть увеличена с 0,7% до 5% от всего. Этот процесс известен как обогащение урана. В типичном сценарии обогащения уран превращается в газ, гексафторид урана (UF-6) и газ разделяется по весу (помните, U-234 и U-235 легче U-238). Разделение позволяет удалить достаточно тяжелый уран, а оставшееся вещество в конечном итоге имеет подходящую концентрацию U-235 для деления.

Габонский ядерный реактор

Вы можете спросить: «Если урановая руда непригодна для ядерных реакций без сложного, искусственного процесса обогащения, как естественный процесс начался почти два миллиарда лет назад?» Хороший вопрос, и ответ не «инопланетяне».

U-235 имеет значительно более короткий период полураспада, чем U-238, поэтому в далеком прошлом он должен был быть гораздо более обильным и в больших концентрациях, чем сегодня. Ученый Павел К. Курода предложил в 1956 году, что эта обогащенная U-235 руда при правильных условиях будет поддерживать ядерное деление и цепные реакции, которые образуют естественные ядерные реакторы.

Существует две теории о том, как работал Габонский реактор, хотя оба они предполагают цикл цепной реакции, прекращения, охлаждения, повторения, в течение нескольких тысяч лет, до тех пор, пока расщепляющийся материал не будет исчерпан.

Одна из теорий предполагает, что уран был покрыт подземными водами, которые замедляли нейтроны и обеспечивали среду, которая поддерживала цепную реакцию. Выработанная энергия в конечном итоге нагревала грунтовые воды до кипения, и она испарилась. Когда грунтовые воды исчезли, реакция прекратилась. В конце концов, вода просачивалась обратно в урановую пещеру, и процесс повторялся до тех пор, пока концентрации не были слишком низкими для поддержки дальнейших реакций.

Вторая теория, которая не совсем воспринята, предложила, чтобы в горящем реакторе были выпущены некоторые редкоземельные элементы, такие как самарий, гадолиний и диспрозий, которые поглощали нейтроны и останавливали цепную реакцию на какое-то время или в определенных местах только для того, чтобы он снова появляется рядом.

Детали первой теории были представлены в Space Daily в 2004 году:

Это сходство (с гейзером) предполагает, что через полчаса после начала цепной реакции неограниченная вода превратилась в пар, уменьшив поток тепловых нейтронов и сделав реактор субкритическим.

Потребовалось не менее двух с половиной часов, чтобы реактор остыл до тех пор, пока деление Xe (ксенон) не начнет сохраняться.Затем вода возвращалась в зону реактора, обеспечивая нейтронизацию и снова устанавливая самоподдерживающуюся цепь.

Доказательство реактора осколочного деления Окло

Итак, как мы знаем, что это когда-либо происходило? Некоторые причины.

Во-первых, в ходе начального французского расследования в 1972 году было обнаружено, что концентрация U-235 с сайта значительно ниже, чем обычно наблюдается в природе; Фактически, концентрации из образцов Окло были аналогичны тем, которые были найдены в отработавшем ядерном топливе.

Во-вторых, французы также обнаружили расхождения в других изотопах с сайта, включая неодим и рутений, оба из которых согласуются с делением U-235.

В-третьих, в исследовании, проведенном в 2004 году, ученые из Вашингтонского университета, исследовавшие сайт, обнаружили повышенные количества циркония, церия и стронция, которые были получены путем ядерного деления.

В-четвертых, американские ученые также определили, что на месторождениях Окло были обнаружены самые большие концентрации генерируемого делением ксенона и криптона.

Уроки реактора Oklo

Одним из удивительных открытий из Окло является то, что, в отличие от наших реакторов деления, которые производят значительные токсичные отходы, которые никто не хочет хранить (думаю, горная хребет Юкка), мать-природа благополучно избавилась от нее. Согласно исследователям Wash U, природный реактор безопасно захватывал свои токсичные отходы (Xe и Kr-85) в химическом соединении, алюмофосфат:

Удивительно думать, что естественная ядерная реакция может достичь критических условий и что она также способна хранить свои собственные отходы.

В заключение отметим, что обнадеживает тот факт, что естественный U-235 сегодня не существует в концентрациях, необходимых для запуска или поддержания современного ядерного реактора. Поэтому, хотя когда-нибудь нам, возможно, придется жить через другой Чернобыль, по крайней мере, мы знаем, что мы сами виноваты. üòâ

Бонусные факты:

  • Три острова Майл, авария на атомной электростанции вблизи Миддлтон, штат Пенсильвания, является самой серьезной аварии на электростанциях в истории США. Это не приводило к смерти и травмам рабочих растений или близлежащих общин. Он по-прежнему оценивался на уровне 5 на INES, хотя он действительно должен был быть оценен только на уровне 2.
  • Если вы расположились лагерем на заводе на острове Три Майл во время аварии, которая произошла там в 1979 году, вы получили только дополнительные 80 миллиретов воздействия во время аварии. Для справки, если у вас когда-либо был ваш рентгеновский снимок позвоночника, вы получили примерно вдвое больше, чем за несколько секунд рентгеновского снимка. Если вы были в десяти милях от реактора во время аварии, вы получили около 8 миллиремов или примерно эквивалентное ионизирующее излучение, содержащее 800 бананов, которые, естественно, являются радиоактивными. Известных случаев смерти / рака / нет. что произошло в результате аварии на трех милях.
  • Общественная реакция на остров Три Майлда была чрезвычайно завышена из-за того, что оправдано реальным событием. Во многом это было связано с дезинформацией в прессе; непонимание ионизирующего излучения среди широкой общественности; и тот факт, что за 12 дней до этого фильм Китайский синдром был выпущен. Сюжет фильма заключался в том, как небезопасные ядерные реакторы были и почти все в фильме, но один из главных героев пытался его скрыть. Китайский синдром концепция названия фильма исходит из того, что если ядерное ядерное ядерное реакторное судно будет расплавляться, оно будет таять через центр Земли в Китай. Обход факта, что на самом деле это Индийский океан, который находится на противоположной стороне Земли от США, а не от Китая, и очевидные проблемы с предпосылкой «Земля по земле», она не могла быть лучше приуроченный к фильму, что касается бесплатной рекламы через прессу из-за инцидента с тремя милями. Фильм был номинирован на несколько академических наград, в том числе лучшая актриса Джейн Фонда.
  • Удивительно, но если бы мы действительно смогли полностью конвертировать вещество в энергию с полностью уничтоженным 1 кг материи, энергия, получаемая из этого небольшого количества вещества, составляет около 42,95 мегатонн тротила. Таким образом, взрослый мужчина, весом около 200 фунтов, имеет где-то около 4000 мегатонн ТНТ-потенциала в своем веществе, если он полностью уничтожен.
  • Это примерно в 80 раз больше энергии, чем было произведено крупнейшей в мире взрывоопасной ядерной бомбой - Царем Бомба, которая сама произвела взрыв примерно в 1400 раз мощнее, чем комбинированные взрывы бомб, сброшенных на Хиросиму и Нагасаки.
  • Чтобы дополнительно проиллюстрировать, 1 мегатонна тротила, когда она превращается в киловатт-часы, производит достаточное количество электроэнергии для питания среднего американского дома в течение примерно 100 000 лет. Этого также достаточно, чтобы привести в действие все Соединенные Штаты в течение чуть более 3 дней. Таким образом, 1 кг какого-либо вещества, полностью уничтоженного, сможет управлять Соединенными Штатами в течение четырех месяцев. Один средний взрослый мужчина, тогда, когда полностью уничтожен, будет производить достаточную энергию для питания США в течение примерно 30 лет. Решен энергетический кризис.

    Image
    Image
  • В совершенно непонятной шкале типичный взрыв сверхновой будет выделять около 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 мегатонн ТНТ. * коровы в углу *