2 milliárd éves természetes atomreaktort fedeztek fel Gabonban

Állítsd be, hogy a Kárpátinfo az elsők között legyen a Google híreiben

1972-ben egy gaboni uránérc vizsgálata olyan felfedezéshez vezetett, amely alapjaiban változtatta meg a nukleáris folyamatokról alkotott tudományos képet. A kutatók rájöttek, hogy több mint 2 milliárd évvel ezelőtt természetes körülmények között nukleáris láncreakció zajlott le a Földön – emberi beavatkozás nélkül.

A felfedezés első pillantásra elhanyagolhatónak tűnt: a vizsgált uránércben az urán–235 aránya a megszokott 0,720% helyett mindössze 0,717% volt – írja az IFL Science. Bár a különbség parányi, a súlya annál nagyobb, a természetes urán izotóparánya ugyanis rendkívül állandó. Származzon a minta a Föld kérgéből, a Holdról vagy akár a tengervízből, a kutatók mindenhol ugyanezt a hajszálpontos értéket várják - írja az origo.hu.

Az urán–235 rejtélye

Az urán a mai atomreaktorok alapvető üzemanyaga; egy természetben előforduló nehézfém, amelynek több izotópja ismert. Ezek csupán abban különböznek egymástól, hogy atommagjuk eltérő számú neutront tartalmaz.

A természetes urán túlnyomó többsége urán–238-ból áll, és mindössze 0,720%-át teszi ki a hasadóképes urán–235. Ez utóbbi izotóp azért rendkívül fontos, mert megfelelő körülmények között képes fenntartani a hatalmas energiát felszabadító nukleáris láncreakciót – amire a stabilabb urán–238 önmagában képtelen.

Éppen ezért okozott hatalmas meglepetést az oklói minta: a benne mért, szokatlanul alacsony, 0,717%-os urán–235-arány ugyanis arra utalt, hogy a hasadóanyagból korábban valami már elhasznált egy keveset.

Először mesterséges eredetre gyanakodtak

A szakemberek kezdetben azt vizsgálták, hogy az érc áteshetett-e mesterséges maghasadáson – vagyis olyan folyamaton, mint amilyen a mai atomreaktorokban zajlik. A maghasadás lényege, hogy a szabad neutronok az urán atommagjába csapódnak, amely ettől kisebb részekre, úgynevezett hasadási termékekre esik szét. A reakció során hatalmas hő szabadul fel, és újabb szabad neutronok lépnek ki: ha ezek további uránmagokat találnak el, a folyamat önfenntartóvá, azaz nukleáris láncreakcióvá válik.

Mivel ez a láncreakció folyamatosan fogyasztja az urán–235-öt, a teória tökéletes magyarázatot adott volna az oklói kőzet hiányzó izotópmennyiségére. A geológiai vizsgálatok azonban egyértelműen igazolták, hogy az érc érintetlen, természetes lelőhelyről származik. Amikor a kutatók a kőzetben maghasadási termékek nyomait is azonosították, kénytelenek voltak szembenézni a megdöbbentő valósággal:

a kőzet teljesen természetes, ám a távoli múltban valahogy mégis láncreakció ment végbe benne.

Különleges feltételek kellettek hozzá

A tudósok szerint az oklói lelőhelyen több mint 2 milliárd évvel ezelőtt lezajlott természetes nukleáris reakcióhoz több feltételnek kellett egyszerre teljesülnie.

Először is elegendő mennyiségű urán–235-re volt szükség, aminek a gaboni lelőhely tökéletesen megfelelt: az urán ugyanis olyan vastagságban és kiterjedésben volt jelen, hogy elérte a folyamathoz szükséges kritikus tömeget.

Másodszor szükség volt valamire, ami lelassítja a neutronokat – ezt az atomreaktorokban moderátornak nevezik. Ez a közeg gyakran a víz, de a régebbi reaktorokban gáz vagy grafit is betölthette ezt a szerepet. A neutronok ugyanis önmagukban túl gyorsan mozognak ahhoz, hogy hatékonyan fenntartsák a reakciót, ám ha lelassulnak, nagyobb eséllyel nyelődnek el az urán atommagjaiban, ami segíti a láncreakció fennmaradását.

Az oklói lelőhelyen feltehetően a víz töltötte be ezt a funkciót. A jelek szerint elegendő víz volt jelen ahhoz, hogy lassítsa a neutronokat, és lehetővé tegye a természetes reakció lezajlását.

Ritka, de ismert természeti jelenség

Bár a kutatók nem állíthatják teljes bizonyossággal, hogy a Föld történetében csupán egyszer zajlott le természetes nukleáris reakció, mindmáig az oklói az egyetlen ismert és dokumentált lelőhely.

• A lelet különlegessége abban rejlik, hogy megmutatja: a megfelelő körülmények együttállása esetén a természetben is magától létrejöhet olyan folyamat, amelyet ma főként a mesterséges atomreaktorokból ismerünk.