Zagadki

Zagadka naturalnego reaktora j

ą

drowego w Gabonie

Ruda uranowa zawiera 99,38% izotopu uranu 238 i 0,72% izotopu 235. Jądro
uranu 235 pod wpływem zderzeń z powolnymi neutronami ulega
rozszczepieniu na lżejsze części i powstają dwa lub trzy szybkie, swobodne
neutrony oraz wydziela się przy tym energia. Powstałe neutrony po
spowolnieniu, mogą dalej powodować reakcję rozszczepienia i taką reakcję
nazywamy łańcuchową. Do zmniejszenia prędkości neutronów nadają się
substancje o małej liczbie masowej zwane moderatorami (po polsku
spowalniaczami). Może to być woda lub lepiej ciężka woda (w której zwykły
wodór zastąpiono deuterem), węgiel oraz beryl. Obecnie w naturalnych
złożach jest za mało rozszczepialnego izotopu 235 i uran trzeba wzbogacać w
ten izotop, by zrobić z niego dobre paliwo. Aby zapoczątkować reakcje, nie
trzeba żadnego zapalnika. Od czasu do czasu jądro uranu 235 samo rozpada
się na dwie części, powstają przy tym dwa lub trzy neutrony, które mogłyby
wywołać rozszczepienie kolejnych jąder uranu. Ale powstałe neutrony muszą być spowolnione i
nie może być zbyt dużo substancji pochłaniających neutrony, bo wtedy reakcja sama wygaśnie.
Wykorzystano to w reaktorach jądrowych i bombie atomowej.

Niespodziewanie w niektórych próbkach z Oklo w Gabonie
znaleziono aż o połowę mniej uranu 235, niż powinno go tam być.
Przypuszcza się, że dwa miliardy lat temu działał tam naturalny
reaktor atomowy. Po raz pierwszy stwierdzono to w 1972 roku, a w
2004 roku jak się wydaje, po ponad trzydziestu latach badań
naukowcy wreszcie wyjaśnili tę zagadkę.
Atomy uranu są nietrwale i same ulegają naturalnemu rozpadowi.
Uran 238 rozpada się wolniej, a 235 szybciej. W tej chwili pozostała
mniej więcej połowa z atomów uranu 238, a izotopu 235 jest aż sto
razy mniej niż w początkach Ziemi 4,5 mld lat temu.
Dwa miliardy lat temu w naturalnych złożach było proporcjonalnie
tyle samo izotopu 235, ile dziś jest w paliwie, które wychodzi z
zakładów wzbogacania uranu. Ziemia nie przekształciła się wtedy
(lub wcześniej) w gigantyczny reaktor jądrowy ponieważ nie było
dobrego spowalniacza i na ogół w złożach znajdowały się substancje

pochłaniające neutrony. Odpowiednie warunki mogły się wytworzyć tylko w szczególnych
przypadkach.
Takie warunki pewnie powstały w Gabonie. W złożu
uranu w Ohio odkryto kilkanaście nisz, w których
przez około 150 tysięcy lat trwały jądrowe reakcje
łańcuchowe. Wypaliło się tam około 6 ton uranu 235,
a średnia moc tego naturalnego reaktora nie
przekraczała 100 kilowatów (to mniej więcej energia,
jakiej potrzebuje dziesięć domów jednorodzinnych).
Co ciekawe, reakcje nie wymknęły się spod kontroli i
nie doszło do wybuchu ani stopienia rudy uranu. Jedna
z hipotez mówiła, że regulatorem były pierwiastki ziem
rzadkich lub też bor, które pochłaniają neutrony. Ale
bardziej prawdopodobny jest udział wody gruntowej, która mogła przedostawać się do złoża.
Woda jest dobrym moderatorem, w jej obecności więc reakcje mogły lawinowo narastać. W czasie
jądrowej aktywności woda podgrzewała się, zmieniała w parę i jak w gejzerze uchodziła na
zewnątrz. To przerywało aktywność reaktora. Kolejny cykl mógł się zacząć dopiero wtedy, kiedy
podziemny zbiornik wypełnił się nowym zapasem cieczy. Naturalny reaktor z Oklo rozpalał się i
działał przez 30 minut, po czym gasł i przechodził w stan uśpienia na dwie i pół godziny. Potem
cykl się powtarzał przez tysiące lat.
Opracowano na podstawie internetowych informacji zamieszczonych w:

w serwisie naukowym

Gazety Wyborczej

Informacje o odkryciu można znaleźć na stronie

http://www.ans.org/pi/np/oklo/

Czy istniej

ą

fale grawitacyjne?

Położenie złóż Oklo w Gabonie.

Nisze w złożach uranowych w Oklo.

Page 1 of 2

Fale grawitacyjne

2008-03-29

http://www.fizyka.net.pl/aktualnosci/aktualnosci_zf2.html

Istnienie fali grawitacyjnych przewiduje ogólna teoria
względności Einsteina, ale do tej pory nie udało się ich
zarejestrować w sposób bezpośredni mimo licznych już
prób. Fale te rozchodzą się z prędkością światła w postaci
zaburzeń przestrzeni. Na razie ich istnienie jest dobrze
uzasadnione teoretycznie. Uczeni przewidują, że silne fale
grawitacyjne powstają w pewnych warunkach w układzie
dwóch

gwiazd

neutronowych,

okrążających

się

wzajemnie, przy wybuchu gwiazdy supernowej oraz w
zderzeniach dwóch czarnych dziur. Chociaż energia fal
powstających w powyższych procesach jest bardzo duża
to fale grawitacyjne podczas spotkania z materią
przenikają ją niemal bez żadnego oddziaływania. Dla fali
grawitacyjnej Ziemia wraz ze wszystkim, co się na niej
znajduje, jest praktycznie przezroczysta. Dlatego czułość
detektorów grawitacyjnych mysi być bardzo duża.
Ponieważ te urządzenia odbierają bardzo dużo szumów,
do analizy strumieni danych badacze zamierzają użyć
potężne

komputery.

Obserwacje

tak

znikomego

zaburzenia można by porównać do próby
wykrycia przesunięcia się Saturna w kierunku
Słońca o odległość równą średnicy atomu wodoru.
Wykryć fale grawitacyjne uczeni próbowali na
wiele sposobów. Jeden z nich obrazuje zdjęcie
obok. Na razie nie dało to rezultatów. Obecnie
trwają prace nad uruchomieniem sześciu nowych
detektorów fal grawitacyjnych. Dwa z nich
znajdują się w Hanford o długości ramion 4km i
2km, a jeden o długości 4km w Livingston
tworząc

system

detekcyjny

LIGO

(Laser

Interferometr Gravitational Wave Obserwvatory) -
będzie to amerykańskie centrum badania fal
grawitacyjnych. Mniejsze tworzy się w innych
ośrodkach: japoński TAMA 300 znajdujący się w
Tokio o długości ramion 300m, niemiecko-
brytyjski GEO 600 (długość ramion 600m) i
francusko-włoski VIRGO położony koło Pizy we
Włoszech (długość ramion 3km). Wszystkie laboratoria będą ze sobą współpracować.

NASA wspólnie z Europejską Agencją
Kosmiczną

planuje

budowę

jeszcze

bardziej ambitnego obserwatorium fal
grawitacyjnych o nazwie LISA. Rozważają
wystrzelenie

w

20011

roku

trzech

wyposażonych w lasery satelitów, które
utworzyłyby kosmiczny interferometr o
długości ramion ponad 5 mln km, czyli
ponad 10 razy więcej niż odległość z
Ziemi do Księżyca. LISA nie uzyska
większej czułości niż ziemskie laboratoria
ale będzie mógł odbierać fale grawitacyjne
na znacznie niższych częstotliwościach.
Brak będzie za to aktywności sejsmicznej
Ziemi

i

sygnałów

naszej

cywilizacji

wprowadzających

mnóstwo

szumów.

Czekamy na wyniki badań.

Zagadki

W komputerowej symulacji zderzają się dwie
olbrzymie czarne dziury (czerwone kule). Zjawisku
temu towarzyszą fale grawitacyjne czyli zaburzenia
przestrzeni. Takich fal poszukujemy.

Anteny Deep Space Network (Sieć Dalekiej Przestrzeni
Kosmicznej) próbowały wychwycić drobne zmiany częstości
sygnału radiowego, emitowanego przez sondę komiczną
Casini w wyniku oddziaływaniu na sondę fal grawitacyjnych.

Detektor LIGO w Hanford w stanie Waszyngton w USA .

Page 2 of 2

Fale grawitacyjne

2008-03-29

http://www.fizyka.net.pl/aktualnosci/aktualnosci_zf2.html