Gabon, Nyugat-Afrika természetes nukleáris fúziós reaktora

2024 Szerző: Sherilyn Boyd | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-16 09:39

Annak érdekében, hogy megértsük, hogyan jött létre a természetes atomreaktor, segít megérteni egy kicsit a nukleáris reakciók történelmét és tudományát.

Nuclear Reactions dióhéjban

A Nemzetközi Atomenergia Bizottság (NAÜ) szerint több mint 400 atomerőmű működik több mint 30 országban; és a katasztrofális biztonsági kudarcok, mint a 2011-es Fukushima Daiichi tragédiája ellenére közel 70 új atomerőmű építése alatt áll. Akkor miért építsünk olyan potenciálisan veszélyes létesítményeket? A hatalom, hogy a katasztrófák, mint Csernobil és Fukushima, a megawatt megawattot valójában általában összességében biztonságosabbnak és "zöldebbnek" tekintik, mint a szén vagy a gáz által termelt energia.

Ez a fajta atomenergia akkor keletkezik, amikor egy izotóp, gyakran az urán 235 (U-235), egy neutronnal bombázzák. Az ütközés tipikusan megszakítja az izotópot két darabból, amelyek mindegyike az atom atomjának neutronjainak és protonjainak feleit tartalmazza, egy atommaghasadás folyamatában. A reakció során kis mennyiségű tömeg elveszik, ami az anyag apró anyagának viszonylag nagy mennyiségű energiává alakul.

Egy tipikus reaktorban egy csomó U-235 összeszerelhető, majd neutronokkal bombázódik; az U-235 és a neutron közötti ütközés során, még kettő neutronok keletkeznek az energia felszabadításával együtt. Amíg elég U-235 izotóp van, ezek az extra neutronok további reakciókat okoznak. A reakciók exponenciálisan növekednek egy olyan láncreakcióban, amely még több energiát termel. Az atomerőművek kihasználják az ezekből a szabályozott láncreakciókból származó energiát, és átalakítják azt olyan villamos energiává, amely a MacBook Airhez hasonlókat ír, amiket írok.

Urán-235

Az urán az egyik legnehezebb elem, amelynek atomsúlya 238,03. Ennek a cikknek a szempontjából csak három izotóp található természetes módon a Föld kéményében; U-238, amely az urán U-235-ből 99,3% -ot tesz ki, amely a fennmaradó 7% -ot és az U-234-et tartalmazza, amely csak infinitezimális mennyiségben van jelen. Az U-238 csak enyhén reaktív, és nem jó hasadóanyagot eredményez. Az U-235 azonban kiemelkedő, amikor megosztja és sok energiát termel.

Amikor a földből jön ki, az uránérc a relatív arányban a három izotópból áll. A hasadáshoz az U-235 százalékát az ércben meg kell növelni az egész 7% -ról körülbelül 5% -ára. Ezt a folyamatot urándúsításnak nevezik. A tipikus dúsítási forgatókönyv szerint az uránt gáz, urán-hexafluorid (UF-6) alakítja át, és a gáz tömegét elválasztják (ne feledd, az U-234 és az U-235 könnyebb az U-238-nál). Az elválasztás lehetővé teszi, hogy elegendő legyen a nehezebb urán eltávolítása, és a fennmaradó anyag végső soron megfelelő hashajtású U-235 koncentrációval rendelkezik.

Gabon nukleáris reaktor

Megkérdezheti: "Ha az uránérc bonyolult, manuális dúsítási eljárás nélkül alkalmatlan a nukleáris reakciókra, akkor hogyan kezdték el természetes módon közel kétmilliárd évvel ezelőtt?" Jó kérdés, és a válasz nem "idegenek".

Az U-235-nek lényegesen rövidebb az felezési ideje, mint az U-238, így a távoli múltban sokkal nagyobb mennyiségben és nagyobb koncentrációban kellett volna lennie, mint ma. A tudós Paul K. Kuroda 1956-ban javasolta, hogy ez a U-235 gazdag érc a megfelelő körülmények között támogatta volna a maghasadást és a láncreakciókat, amelyek természetes atomreaktorokat képeznek.

Két elmélet létezik arról, hogyan működött a Gabon-reaktor, bár mindketten a láncreakció, a leállítás, a hűtés, az ismétlődés ciklusa alatt, több ezer év alatt, amíg a hasadóanyag kimerült.

Egy elmélet azt javasolja, hogy az uránt talajvíz borítsa, ami mérsékelte a neutronokat, és olyan környezetet biztosított, amely támogatta a láncreakciót. Az előállított energia végül a felszín alatti vizet forrásig forrta, és elpárolgott. A talajvíz eltűnésével a reakció megállt. Végül víz visszavezethető az uránbarlangba, és az eljárást megismételtük, amíg a koncentrációk túl alacsonyak voltak a további reakciók támogatásához.

A második, nem elfogadott elmélet szerint az égő reaktor bizonyos ritkaföldfém elemeket - például szamáriumot, gadolíniumot és diszproziumot - szabadon felszabadított, amelyek elnyelték a neutronokat, és egy ideig vagy bizonyos helyeken megállták a láncreakciót. újra felbukkan a közelben.

Az első elmélet részleteit jelentették Space Daily 2004-ben:

Ez a hasonlóság (egy gejzírhoz) azt sugallja, hogy a láncreakció kezdete után fél órával a korlátlan vizet gőzré alakították át, csökkentve a termikus neutronáramot, és a reaktor szubkritikusvá tételét.

Legalább két és fél órát vett igénybe a reaktor lehűlése, míg a Xe (xenon) hasadék megmaradt.Ezután a víz visszatért a reaktor zónájába, ezáltal a neutron mérséklődését, és ismét létrehozta az önfenntartó láncot.

Az Oklo fosszilis fúziós reaktor bizonyítása

Tehát honnan tudjuk, hogy ez egyáltalán történt? Néhány ok.

Először is, az 1972-es kezdeti francia vizsgálatban megállapították, hogy az U-235 koncentrációja a helyszínről sokkal alacsonyabb volt, mint tipikusan a természetben megfigyelt; valójában az Oklo-minták koncentrációja hasonló volt a kiégett nukleáris üzemanyagban található koncentrációkhoz.

Másodszor, a franciaek felfedezték az eltéréseket a helyszínen lévő egyéb izotópoktól, beleértve a neodímiumot és a ruténiumot, amelyek mindegyike összhangban van az U-235 hasadékokkal.

Harmadszor, egy 2004-es tanulmányban a washingtoni Egyetem fizikusai felfedezték az atom maghasadással előállított cirkónium, cérium és stroncium emelkedett mennyiségét.

Negyedszer, az amerikai tudósok azt is megállapították, hogy az Oklo-lerakódások a legnagyobb hasadtatású xenon- és krypton-koncentrációkat tartalmazták.

Tanulságok az Oklo Reaktorból

Az Oklo egyik meglepő felfedezése, hogy a maghasadt reaktoroktól eltérően, amelyek jelentős mérgező hulladékot termelnek, amelyet senki sem szeretne tárolni (gondolom a Yucca-hegységet), az Anyatermészet biztonságosan eldobta az övékét. A Wash U kutatók szerint a természetes reaktor biztonságosan megragadta a mérgező hulladékot (Xe és Kr-85) a kémiai vegyületben, alumínium-foszfátban:

Lenyűgöző azt gondolni, hogy a természetes nukleáris reakció elérheti a kritikus körülményeket, és képes saját hulladékának tárolására is.

Egy utolsó megjegyzésben megnyugtató tudni, hogy a természetben előforduló U-235 nem létezik ma a modern napi természetes reaktor elindításához vagy fenntartásához szükséges koncentrációkban. Tehát, bár egy nap talán még egy Csernobil ellen kell élnünk, legalábbis tudjuk, hogy csak mi vagyunk felelősek. üòâ

Bónusz tények:

• A Three Mile Island, az atomerőmű balesete Middletown közelében, Pennsylvania, a legsúlyosabb erőmű-baleset az amerikai történelemben. Nem okozott halálesetet és sérülést a munkások vagy a közeli közösség számára. Még mindig az 5. szint az INES-nél volt, még akkor is, ha tényleg csak egy második szintet kellett volna besorolni.
• Ha az 1979-ben bekövetkezett baleset során a hárommillió-szigeten lévő táborhelyen táboroztál, akkor a baleset időtartama alatt további 80 milliárd expozíciót kaptál. Ha a gerinc x-rayed-e valaha, akkor kétszer is megkaptad, csak a röntgen néhány másodpercében. Ha a baleset során körülbelül tíz mérföldnyire volt a reaktortól, körülbelül 8 milliamétert vagy körülbelül egyenlő ionizáló sugárzást kaptál a 800 banán fogyasztására, amelyek természetesen radioaktívak. Nincsenek ismert halálozások / rákos megbetegedések stb. ami a Three Mile Island balesetéből származott.
• A Three Mile Islandre vonatkozó nyilvános reakció rendkívül kifogásolta a tényleges eseményt. Ez nagyrészt a sajtóban tapasztalható téves információk miatt történt; az ionizáló sugárzás félreértése a nagyközönség körében; és az a tény, hogy nem 12 nappal azelőtt történt, hogy a film A kínai szindróma kiadták. A filmből a film arról szólt, hogy a nem biztonságos atomreaktorok a filmben voltak, és csak az egyik főszereplő próbálta leplezni. A kínai szindróma a filmcím fogalma azon a feltételezésen alapul, hogy ha egy amerikai nukleáris reaktor magja leolvadna, akkor a Föld középpontja átolvad Kínába. A tény, hogy valójában az Indiai-óceán a Föld másik oldalán található az Egyesült Államoktól, nem pedig Kínától, és a nyilvánvaló problémákkal a "Földön keresztül" keresztül, a feltevés szerint, nem lehetett volna jobb időzített film, amennyire az ingyenes reklám a sajtó révén a Three Mile Island incidens. A film több akadémiai díjat kapott, köztük Jane Fonda legjobb színésznője.
• Csodálatos módon, ha ténylegesen képesek lettünk az anyag tökéletesen energiává átalakítani, és 1 kg anyag teljesen megsemmisült, a kis mennyiségű anyagból előállított energia körülbelül 42,95 mega tonna TNT. Tehát egy felnőtt férfi, aki körülbelül 200 fontot mér, valahol a 4000 TNT potenciál közelében van, ha teljesen megsemmisült.
• Ez körülbelül 80-szor annyi energiát jelent, mint amennyit a legnagyobb atomsorompó, a Tzar Bomba állított elő, amely mintegy 1,400-szor erőteljesebb robbanást okozott, mint a hiroshimai és a nagasakii bombák együttes robbanása.

• A további szemléltetés érdekében, 1 megatonnal a TNT, kilowattórára átszámítva, elegendő villamos energiát termel az átlagos amerikai ház mintegy 100.000 évig. Ez elég ahhoz, hogy az egész Egyesült Államot egy kicsit több mint 3 napig vigye. Tehát 1 kg bizonyos anyag teljesen megsemmisült, képes lenne az egész Egyesült Államokat körülbelül négy hónapra meghajtani. Egy átlagos felnőtt férfi akkor, amikor teljesen megsemmisült, elegendő energiát termelne az Egyesült Államokba körülbelül 30 éve. Az energiaválság megoldódott.

  

• Egy teljesen zavaró skálán, egy tipikus szupernóva-robbanás körülbelül 10,000,000,000,000,000,000,000,000,000 megatont ad le a TNT-ről. * tornyok a sarokban *