Kétmilliárd éves atomerőművet találtak, nem az ember építette

Jóval az ember megjelenése előtt, több mint 2 milliárd évvel ezelőtt a természet már megalkotta az első nukleáris reaktort. Gabonban, az Oklo nevű lelőhelyen olyan uránércre bukkantak a tudósok, amely emberi beavatkozás nélkül, természetes úton indított el önfenntartó láncreakciókat, egyfajta ősi reaktort hozva létre.

Az atomenergia hallatán általában az emberi innováció és a modern technológia jut eszünkbe. Azonban kevesen tudják, hogy a természet már évmilliárdokkal ezelőtt létrehozott egy teljesen önállóan működő nukleáris reaktort. A gaboni Oklo nevű lelőhelyen olyan uránércet fedeztek fel, amely természetes körülmények között önfenntartó nukleáris láncreakciókat hozott létre. Az ősi reaktor felfedezése nemcsak geológiai érdekesség, hanem a tudomány számára is izgalmas kutatási terület - írja az IFL Science.

Az ősi reaktor környékéről származó uránérc
Fotó: Ludovic Ferrière/ Museo de Historia Natural

Ősi reaktor: az urán 235 szerepe a nukleáris energiában

1972-ben egy francia fizikus, aki a Pierrelatte-i nukleáris feldolgozóüzemben dolgozott, különös jelenséget észlelt az oklói lelőhelyről származó uránminták elemzése során. Az urán természetes formájában három fő izotópból áll: 

• urán 238, 
• urán 234 
• és urán 235. 

Ezek közül az urán 235 a kulcsfontosságú, mivel képes elindítani és fenntartani egy láncreakciót, ha koncentrációja meghaladja a 3%-ot. A természetben található uránércek azonban csupán 0,72% urán 235-öt tartalmaznak. Ez az arány az egész bolygón, sőt, a Holdon és meteoritokban is állandó.

Ezért számított szenzációs felfedezésnek, amikor az 1970-es években az oklói uránérc-mintákban az urán 235 aránya mindössze 0,717%-nak bizonyult, bizonyos területeken pedig még alacsonyabb, csupán 0,4% volt. Ez a különbség első pillantásra jelentéktelennek tűnhet, de a tudósok számára egyértelmű bizonyítékot jelentett arra, hogy különleges folyamatok mentek végbe; körülbelül 2 milliárd évvel ezelőtt a helyszínen természetes körülmények között önfenntartó nukleáris láncreakciók zajlottak le.

Az Amerikai Geológiai Szolgálat később részletesebben megvizsgálta az Oklo környékén talált uránmintákat. Azt találták, hogy az uránizotópok aránya mellett a fúzió során keletkező ritka gázok, például a xenon és a kripton speciális izotópösszetétele is igazolta, hogy a helyszínen természetes reaktor működött.

A reakciók létrejöttéhez az urán 235 akkoriban magasabb koncentrációja, valamint a víz jelenléte is elengedhetetlen volt.

Hogyan működött a természetes reaktor?

Az Oklo reaktorainak működési mechanizmusa meglepően hasonlított a modern nukleáris reaktorokéhoz. A helyszínen található víz lassította a neutronokat, lehetővé téve a láncreakció fenntartását. Ahogy a víz felforrt, a reakció leállt, majd a víz visszaszivárgásával újraindult. Ez a ciklusos folyamat évezredeken keresztül ismétlődött, míg az urán 235 koncentrációja végül olyan alacsony szintre csökkent, hogy a természetes láncreakciók teljesen megszűntek.

Az oklói lelőhelyen nem egyetlen reaktorról van szó, hanem több kisebb zónáról, amelyek mindegyike nukleáris reakciókat hozott létre. 

Összesen 16 különálló reaktorzónát azonosítottak a térségben. Ezek a zónák összességében több százezer évig működtek.

Bár a természetes nukleáris reaktorok nem voltak olyan hatékonyak, mint modern, ember alkotta társaik, mégis figyelemre méltó energiatermelést értek el. Az átlagos teljesítményük nagyjából 100 kilowatt körül lehetett, ami elegendő ahhoz, hogy kisebb közösségek energiaigényét fedezze.

Az oklói természetes nukleáris reaktorok: (1) Nukleáris reaktor zónák, (2) Homokkő, (3) Uránérc, (4) Gránit
Fotó: Wikimedia Commons

Miért nem találkozunk ma hasonló jelenségekkel?

Az ősi reaktor kialakulásának feltételei ma már nem állnak fenn. Egyrészt az urán 235 természetes bomlása miatt a koncentrációja ma jóval alacsonyabb, mint 2 milliárd évvel ezelőtt. Másrészt a geológiai és környezeti feltételek is jelentősen megváltoztak az évmilliók során.

Ma az oklói lelőhely nemcsak tudományos, hanem kulturális és természetvédelmi szempontból is jelentős, ezért védelem alatt áll.