Однажды в 1972 году на юге Франции на заводе по переработке ядерного топлива физик Франсис Перрен сидел за своим столом и думал «этого просто не может быть». Перед ним лежали темный образец природной радиоактивной урановой руды, добытый в африканской шахте, и подтвержденные научные данные о постоянном уровне радиоактивного урана в породе.
При изучении этого образца высокообогащённой руды, добытого на месторождении в Габоне, обнаружилось отклонение от нормы изотопного состава — пониженная концентрация изотопа урана-235 (U-235), что обычно бывает результатом реакции расщеплении. Снижение было совсем незначительным, однако достаточным, чтобы заставить исследователей крепко задуматься.
Прежде всего физики логично предположили, что нетипичное содержание U-235 объяснялось тем, что уран не был природным. Весь известный на сегодня природный уран содержит 0,720 % U-235. Не важно, добыт он в недрах Земли, на Луне или из метеорита, соотношение остается неизменным. Однако в образце руды из Окло содержание U-235 составляло лишь 0,717 %.
Что это могло значить? Сперва у физиков была единственная гипотеза, что урановая руда подверглась искусственному расщеплению, т. е. что некоторые изотопы U-235 распались в результате ядерной цепной реакции. Это бы объясняло изотопное отношение ниже нормы.
Проведя дополнительный анализ, Перрен и его коллеги убедились в абсолютно естественном происхождении руды. Что еще более удивительно, они обнаружили следы реакции расщепления. Получается, урановая руда была естественной, однако когда-то в ней протекала ядерная реакция деления. Оставалось единственно возможное объяснение — более двух миллиардов лет назад кусок руды подвергся природной реакции расщепления.
«Проведя дополнительные изыскания, в том числе на месторождении, они обнаружили, что в урановой руде протекала ядерная реакция деления», — заявил Людовик Ферьер, куратор коллекции минералов Музея естественной истории Вены, в котором этот образец руды будет выставлен в 2019 году. «Другого объяснения просто не было».
Чтобы это явление возникло естественным путем, для начала цепной реакции в месторождениях урановой руды на западе Экваториальной Африки должна была содержаться критическая масса U-235. В свое время так оно и было.
Второй фактор, необходимый для начала и поддержания цепной реакции, это наличие замедлителя. Им стала вода. Если бы вода не замедляла нейтроны, управляемая реакция расщепления была бы невозможна. Расщепления атомов бы не произошло.
«Как и в техногенном легководном ядерном реакторе реакция расщепления в отсутствии замедлителей нейтронов просто останавливается», — заявил Питер Вуд, руководитель группы по производству урана МАГАТЭ. «В Окло замедлителем стала вода, которая абсорбировала нейтроны и контролировала цепную реакцию».
Особая геологическая структура региона, который находится на территории современного Габона, также оказалась благоприятной. Химическая концентрация урана (включая U-235) была достаточно высока, а отдельные образования — достаточно глубокими и широкими. Наконец, Окло оказался неподвластен времени. Эксперты предполагают, что в мире могли существовать и другие подобные природные ядерные реакторы, но они скорее всего были разрушены в результате геологических процессов, эрозии или движения тектонических плит — или просто пока еще не найдены.
«Удивительно, как все сошлось – время, геологические условия, вода. Иначе ничего бы не было», – заявил Вуд. «И природный реактор сохранился до сих пор. Детективная загадка разгадана».
Образец породы в родном городе МАГАТЭ
Мы хотим, чтобы люди знали о естественной радиоактивности, понимали, что радиация существует вокруг нас и что в малых дозах естественное радиоактивное излучение не опасно.
