Maa esimesed tuumareaktorid alustasid tööd 2,2 miljardit aastat tagasi ({{contentCtrl.commentsTotal}})

Uraanimaak.
Uraanimaak. Autor/allikas: Parent Géry/Wikimedia Commons

1972. aasta juunis tabas Prantsusmaal asuva Pierrelatte uraanirikastamistehase töötajaid ootamatu üllatus. Mustalt mandrilt pärineva maagi uraan-235 sisaldus oli protsendikümnendiku võrra madalam kui tavaks. Keegi või miski oli osa maagis leiduvast uraani teisendist juba eelnevalt kiiremas tempos lagunema pannud.

 

Järelpärimiste tulemusel suudeti kindlaks teha, et maak pärines Lääne-Aafrikas asuvast Gabonist, endisest Prantsusmaa kolooniast. Juba eelnevate uuringute käigus oli nenditud, et Oklo piirkonnas asuvatest kaevandustest päevavalgele toodud uraanimaagis leidub vähem uraan-235 kui kuskil mujal maailmas.

Kuna sedavõrd vaesestatud uraani oli seni arvestataval määral kohatud vaid tuumareaktorite sisemuses, tekitas see tuumafüüsikutes piisavat hämmastust, et asuda piirkonda üksikasjalikult uurima. Sama aasta septembriks olid kahtlusalused leitud – looduslikud tuumareaktorid.

Uraan-235 suhteline sisaldus pole alati niivõrd madal olnud. Päikesesüsteemi tekkimise ajal ulatus see 17 protsendini, et siis järgneva kolme miljardi aasta jooksul ligikaudu nelja protsendini langeda. Viimane ületab siiski kriitilist piiri, mis ahelreaktsiooni sobivatel tingimustel võimalikuks muudab.

Uraan-235 aatomituuma neutroni mõjul lõhustumisel vabaneb kolm uut neutronit, mis ideaaltingimustel omakorda kolme teise uraan-235 aatomituumaga põrkuvad. Nende suure liikumiskiiruse tõttu lähevad need aga tihti kaotsi, kui miski neid vahepeal ei aeglusta. Sobivat materjali polnud tarvis kaugelt otsida – töö teeb ära tavaline vesi.

Nõnda oletavad teadlased, et Oklo reaktorid töötasid tsükliliselt. Piisava hulga vee korral algas ahelreaktsioon, mis kestis umbes pool tundi. Peagi muutus keskkond aga piisavalt kuumaks, et vett aurustuma sundida. Vee kadumine viis ahelreaktsiooni lõppemiseni. Uue tsükli algamiseks kulus arvutuste kohaselt 2,5 tundi. Kütust jätkus 300 000 aastaks.

Piirkonnas leidunud keemiliste teisendite alusel leidsid teadlased, et osa vabanenud neutronitest põrkus uraan-238 aatomitega, mille tulemusena tekkis isegi uraan-239't, ning sellest lähtuvalt plutooniumi. Kokkuvõtlikult võis aastatuhandete vältel vabaneda 15 000 megavatt-aasta jagu energiat.

Esialgsest üllatusest toibumise järel mõistsid tuumafüüsikud, et need kujutavad endas ideaalselt laboratooriumi, et tuumaenergeetika pahupoolt uurida. Radioaktiivsete jäätmete talletamise küsimus hakkas toona järjest teravamaks muutuma. Ühe lahendusena nähti jäätmete sügavale maa alla matmist. Oklo piirkonnas tehtud töö on ka tänapäeval üks peamisi argumente, mis taoliste ladustamispunktide rajamist toetab. Kuna lagunemisproduktid polnud piirkonnast väga kaugele imbunud, polnud enam ebarealistlik arvata, et midagi sellist spetsiaalselt selleks loodud ladudes juhtuma peaks.

Peagi hakkasid Oklo vastu huvi tundma ka kosmoloogid ja teised reaalsuse piire kompivad teadlased. Kuna looduslikud reaktorid lakkasid töötamast rohkem kui miljard aastat tagasi, pakkus see kaudset võimalust hinnata, kas tuumalagunemine on alati tänasele sarnaselt toiminud ning ega universumi toimimist juhtivad aluskonstandid vahepeal muutunud pole. Tehtud uurimistöö andis alust arvata, et midagi sellist pole tõepoolest juhtunud. Samas on hinnangud olnud liiga jämedad ja suure määramatusega, et väikesi muudatusi täheldada.

Paraku jääb Oklo piirkonnal põhineva teadustöö tippaeg aastakümnete taha. Vaatamata uraan-235 väiksemale massiprotsendile osutus maagi kaevandamine piisavalt kasumlikuks, et kunagiste tuumareaktorite riismed ringlusesse saata. Seitsmeteistkümnest reaktoritsoonist hävines inimtegevuse läbi 16, Oklost paarikümne kilomeetri kaugusel asuva Bangombé on suuresti hävitanud pinnavesi.

Ühtegi teist kunagist looduslikku reaktorit pole aga siiani leitud.

Oklol põhinenud teadustööst saab põhjalikuma ülevaate veebikeskkonnas ArXiv ilmunud uurimuses.

Toimetaja: Jaan-Juhan Oidermaa

Allikas: ArXiv

Hea lugeja, näeme et kasutate vanemat brauseri versiooni või vähelevinud brauserit.

Parema ja terviklikuma kasutajakogemuse tagamiseks soovitame alla laadida uusim versioon mõnest meie toetatud brauserist: