Neredeyse 2 milyar yıllık doğal bir nükleer reaktör
1 20. 03. 2018İki milyar yıl önce, Afrika uranyum yatağının bazı kısımları kendiliğinden nükleer fisyona uğradı. Bilim adamları, 16 bölgeden oluşan bu nükleer reaktörün en az 500 yıldır çalıştığını tahmin ediyor. Bu devasa nükleer reaktörle karşılaştırıldığında, modern nükleer reaktörlerimizin hem tasarım hem de işlevsellik açısından karşılaştırılamaz olması inanılmaz. Scientific American'da belirtildiği gibi:Bir düzineden fazla doğal reaktörün aniden kendiliğinden canlanması ve belki de birkaç yüz bin yıldır mütevazı bir çıktı elde etmeyi başarması gerçekten şaşırtıcı."
Keşif o kadar büyüleyici ki, bilim adamları "1972'de Gabon'un (Batı Afrika) Oklo bölgesinde doğal bir nükleer reaktörün keşfi, Enrico Fermi ve ekibinin yapay ve kalıcı bir otomatik fisyon zinciri reaksiyonu gerçekleştirdiği 1942'den bu yana reaktör fiziğindeki en önemli olaylardan biriydi.".
Ne zaman "nükleer reaktör" terimini duysak, aklımıza yapay bir yapı gelir. Ancak, buradaki durum başka bir şeydir. Bu nükleer reaktör, aslında Gabon Okla'da bulunan gezegenimizin kabuğunun içindeki doğal uranyum alanında bulunuyor. Anlaşıldığı üzere, uranyum doğal olarak radyoaktiftir ve Okla'da meydana gelen koşulların mükemmel olduğu ortaya çıktı, bu da nükleer reaksiyona izin verdi.
Aslında, Oklo gezegendeki bilinen tek site ve bilim adamlarının yaklaşık 16 milyar yıl önce, ortalama 1,7 kW termal enerji ile "kendi kendine devam eden nükleer fisyon" olduğunu söylediği 100 bölgeden oluşuyor. Oklo'daki uranyum cevheri yatakları, doğal nükleer reaktörlerin var olduğu bilinen tek sitelerdir, ancak nasıl? Neden Dünya'nın başka bir yerinde doğal bir nükleer reaktör yok?
Doğal bir nükleer reaktörün, uranyum açısından zengin bir mineral yatağı yeraltı suyuyla dolduğunda, bir nötron moderatörü görevi gören ve bir nükleer zincir reaksiyonuna yol açtığı zaman oluştuğu bildirildi. Nükleer fisyondan gelen ısı yeraltı suyunun kaynamasına neden olur ve bu da reaksiyonu yavaşlatır veya durdurur. Maden yatakları soğuduktan sonra su geri gelir ve reaksiyon yeniden başlatılır ve her 3 saatte bir tam döngüyü tamamlar. Bu fisyon reaksiyonları döngüleri yüzbinlerce yıl boyunca devam etti ve giderek azalan bölünebilir malzeme miktarı artık zincirleme reaksiyonu sürdüremediğinde sona erdi.
Zihnimizi (kelimenin tam anlamıyla) yönlendiren bu keşif, 1972'de, Fransız bilim adamlarının uranyum içeriğini test etmek için Gabon'daki bir madenden uranyum cevherini çıkardığı zaman ortaya çıktı. Uranyum cevheri, her biri farklı sayıda nötron içeren üç uranyum izotopundan oluşur. Bunlar uranyum 238, uranyum 234 ve uranyum 235'tir. Uranyum 235, bilim adamlarının en çok ilgilendiği tek şeydir çünkü nükleer zincir reaksiyonunu sürdürebilir.
Şaşırtıcı bir şekilde, nükleer reaksiyon bir yan ürün olarak plütonyum oluşturularak gerçekleşti ve nükleer reaksiyon daha sonra kendi kendine yumuşatıldı. Bu, atom biliminin "kutsal kasesi" olarak kabul edilen bir şeydir. Tepkiyi hafifletme yeteneği, tepki başlatıldıktan sonra, tek bir anda feci patlamaları veya enerji salınımını önleme yeteneği ile çıkış gücünü kontrollü bir şekilde kullanmanın mümkün olduğu anlamına gelir.
Ayrıca, modern nükleer reaktörlerin grafit-kadmiyum çubuklarla soğutulduğu gibi reaksiyonu hafifletmek için suyun kullanıldığını ve reaktörün kritik bir duruma ulaşmasını ve patlamasını önlediğini buldular. Tüm bunlar elbette "doğada".
Ama neden yatakların bu parçaları nükleer zincir reaksiyonunun başlamasından hemen sonra patlamadı ve kendilerini yok etmedi? Hangi mekanizma gerekli öz düzenlemeyi sağladı? Bu reaktörler stabil mi yoksa başlatma-durdurma modunda mı çalıştı?
Sonuçta, doğa her yönden inanılmaz.