گجت نیوز آخرین اخبار تکنولوژی، علم و خودرو 
دانشمندان در گابن کشفی شگفتانگیز کردهاند: زمین دو میلیارد سال پیش راکتورهای هستهای طبیعی داشته است که برای صدها هزار سال فعالیت میکردهاند.
این کشف مهم در سال ۱۹۷۲، هنگامی که مهندسان فرانسوی به کاهش غیرعادی سطح اورانیوم-۲۳۵ در سنگهای استخراجشده از معادن گابن پی بردند، صورت گرفت. فیزیکدان فرانسیس پرین پس از بررسیهای دقیق، تایید کرد که این پدیده تنها با وقوع واکنشهای هستهای پیشین قابل توضیح است.
کشف راز اوکلو: چگونه راکتورهای طبیعی شناسایی شدند؟
در سال ۱۹۷۲، مهندسان شاغل در کارخانه فرآوری اورانیوم یورودیف در پیرلات فرانسه، هنگام بررسی سنگ معدن اورانیوم که از گابن ارسال شده بود، متوجه یک ناهنجاری عجیب شدند. محتوای اورانیوم-۲۳۵ (U-235) در این سنگها کمتر از حد انتظار بود. این کاهش نهتنها در برخی از سنگها، بلکه در تمام محمولههای استخراجشده از معدن اوکلو در گابن مشاهده شد. از آنجا که نسبت ایزوتوپهای اورانیوم ثابت است، تنها توضیح ممکن این بود که این اورانیوم پیش از این تحت فرایند شکافت هستهای قرار گرفته است.
فیزیکدان فرانسیس پرین با این کشف مواجه شد. در حالی که اورانیوم طبیعی حاوی ۰٫۷۲۰ درصد اورانیوم-۲۳۵ است، سنگهای اوکلو تنها ۰٫۷۱۷ درصد از این ایزوتوپ را داشتند؛ تفاوتی کوچک اما معنادار (۰٫۰۰۳ درصد). مطالعات بیشتر و بررسیهای میدانی نشان داد که این سنگ معدن اورانیوم بهطور خودکار شکافت هستهای را تجربه کرده است. لودویک فریره، متصدی مجموعه سنگ در موزه تاریخ طبیعی وین، که نمونههایی از این سنگها از سال ۲۰۱۹ در آنجا نگهداری میشوند، اظهار داشت: «پس از مطالعات بیشتر، از جمله بررسیهای در محل، آنها کشف کردند که سنگ اورانیوم به خودی خود تحت شکافت قرار گرفته است. هیچ توضیح دیگری وجود نداشت.»
شرایط لازم برای فعالسازی راکتورهای هستهای طبیعی
حدود دو میلیارد سال پیش، زمین مکان بسیار متفاوتی بود و اورانیوم طبیعی حاوی حدود ۳ درصد اورانیوم-۲۳۵ بود که تقریبا معادل سطح غنیسازی مورد استفاده در برخی از راکتورهای هستهای مدرن است. هرچند این میزان به تنهایی برای پایداری شکافت هستهای کافی نیست، اما در اوکلو، آبهای زیرزمینی که در میان این سنگها جریان داشتند، بهعنوان یک کندکننده نوترون طبیعی عمل میکردند؛ دقیقا مانند آبی که امروزه در بسیاری از راکتورها استفاده میشود.
تحقیقات بیشتر نشان داد که این راکتورهای هستهای طبیعی بهطور پیوسته فعال نبودند، بلکه در چرخههایی متناوب و در طول صدها هزار سال روشن و خاموش میشدند. اتمهای اورانیوم-۲۳۵ به ندرت خود به خود شکافته میشوند، اما شرایط خاص اوکلو باعث شد که این رویدادهای نادر به یک واکنش زنجیرهای پایدار تبدیل شوند. اتمهای هیدروژن موجود در آبهای زیرزمینی که شکافها و منافذ سنگهای اطراف را پر کرده بودند، نوترونهای پرسرعت آزاد شده از شکافت را به اندازه کافی کند میکردند تا شکافتهای اتمی بیشتری را تحریک کرده و واکنش را ادامه دهند.
- راکتورهای هستهای K-22 در راهند؛ آنچه باید در مورد فناوری آینده ناوهای هواپیمابر فرانسه بدانید
- ادعای جنجالی دانشمندان: حیات نه از فضا، بلکه از یک راکتور هستهای در دل زمین آغاز شد
- انقلاب انرژی در چین: بهرهبرداری از رآکتور هستهای کوچک برای برقرسانی شهری
سپس، گرمای تولید شده آب را میجوشاند و کندکننده طبیعی نوترون را از بین میبرد و راکتور را خاموش میکرد تا زمانی که اوضاع خنک شده و آب دوباره در میان سنگها جریان یابد. پیتر وودز از آژانس بینالمللی انرژی اتمی (IAEA) توضیح داد: «مانند یک راکتور هستهای آب سبک ساخته دست بشر، واکنشهای شکافت، بدون چیزی برای کند کردن نوترونها، به سادگی متوقف میشوند. آب در اوکلو بهعنوان کندکننده عمل میکرد و با جذب نوترونها، واکنش زنجیرهای را کنترل میکرد.»
مقیاس و اهمیت پدیده اوکلو در دوران باستان
از زمان کشف در سال ۱۹۷۲، حداقل ۱۵ راکتور در ذخایر اصلی سنگ معدن اورانیوم اوکلو و همچنین سایتهای اضافی در نزدیکی بانگومبه شناسایی شدهاند. هر یک از این مکانها دارای نشانههای ایزوتوپی خاصی هستند که تنها میتوانند توسط شکافت هستهای پایدار ایجاد شده باشند. تصور میشود هر یک از این راکتورها هنگام فعالیت، حدود ۱۰۰ کیلووات انرژی حرارتی تولید میکردند. محققان در مقالهای در سال ۲۰۱۱ نوشتند: «پدیده اوکلو یکی از شگفتانگیزترین و غافلگیرکنندهترین کشفیات قرن بیستم در زمینههای علوم زمین و فیزیک هستهای است.»
آنچه در عمق زمین در اوکلو رخ داد، امروزه بهطور طبیعی نمیتواند تکرار شود. نسبت اورانیوم-۲۳۵ در ذخایر طبیعی به حدود ۰٫۷ درصد کاهش یافته است که برای حفظ یک واکنش زنجیرهای بدون غنیسازی توسط انسان بسیار کم است. این منطقه، علاوه بر اینکه همچنان یک مرکز برای استخراج اورانیوم است، به یک مکان ارزشمند برای تحقیقات علمی نیز تبدیل شده است. وودز میگوید: «همین باعث جذابیت این کشف میشود: اینکه شرایط زمان، زمینشناسی و آب دست به دست هم دادند تا این اتفاق بیفتد. و اینکه تا امروز حفظ شده است. داستان کارآگاهی با موفقیت حل شده است.»