Gaboni loodusliku tuuma lõhustumise reaktor, Lääne-Aafrika

Gaboni loodusliku tuuma lõhustumise reaktor, Lääne-Aafrika

Prantsuse uraani rikastamistehases 1972. aasta mais avastas teadlased, kes uurisid Gaboni, Lääne-Aafrika kaevandust, kaevandust, et looduslik tuumareaktor ilmnes Maa algupärases minevikus selle piirkonna spontaanselt, pidevalt purustades ligikaudu 100 Kw väärtust paar sajandit tuhat aastat umbes 1,7 miljardit aastat tagasi.

Selleks, et mõista, kuidas looduslik tuumareaktor tekkis, aitab see mõista natuke tuumareaktsioonide ajalugu ja teadust.

Tuumareaktsioonid lühidalt

Rahvusvahelise Aatomienergia Komisjoni (IAEA) andmetel on rohkem kui 30 tuumajaama, mis tegutsevad enam kui 30 riigis; ja vaatamata hiljutistele katastroofilistele turvaprobleemidele nagu Fukushima Daiichi 2011. aastal toimunud tragöödia, on praegu ehitamisel ligi 70 uut tuumajaama. Miks me hoiame selliseid potentsiaalselt ohtlikke rajatisi? Võimsus, et vaatamata sellistele katastroofidele nagu Tšernobõli ja Fukushima, on megavatt megavatt tegelikult üldiselt üldiselt turvalisem ja "rohelisem" kui söe või gaasi kaudu toodetud energia.

Seda tüüpi tuumaenergia tekib siis, kui isotoop, sageli uraan 235 (U-235), pommitatakse neutroniga. Kokkupõrge tavaliselt purustab isotoobi kahte tüki, millest igaüks sisaldab poole algse aatomi neutronidest ja prootonitest protsessis, mida nimetatakse tuuma lõhustumiseks. Reaktsiooni ajal kaob väike kogus massi, mis on tingitud sellest, et väike osa aine muutub suhteliselt suureks energiakoguseks.

Tüüpilises reaktoris kogutakse kokku palju U-235 ja seejärel pommitatakse neutronitega; igal kokkupõrkel U-235 ja neutroniga kaks veel neutrooni toodetakse koos energia vabanemisega. Niikaua kui on piisavalt U-235 isotoope, põhjustavad need ekstra neutronid täiendavaid reaktsioone. Reaktsioonid kasvavad eksponentsiaalselt protsessis, mida nimetatakse ahelreaktsiooniks, mis annab veelgi suurema energia. Tuumaelektrijaamad kasutavad nimetatud kontrollitud ahela reaktsioonide energiat ja muudavad selle elektrienergiaks, mis võimendab selliseid asju nagu see MacBook Air, millele ma kirjutan.

Uraan-235

Uraan on üks kõige raskemaid elemente, mille aatomimass on 238,03. Selle artikli suhtes on Maakoores looduslikult leitud vaid kolm selle isotoopi; U-238, mis moodustab 99,3% kogu uraanist U-235, mis hõlmab enamikku allesjäänud .7% ja U-234-st, mis esineb vaid lõpmata koguses. U-238 on vaid kergelt reageeriv ja ei lase korralikku lõhustatavat materjali. Kuid U-235 on suurepärane, et seda jagatakse ja toodetakse palju energiat.

Uraani maagist koosnevad kolmest isotoobist suhtelises proportsioonis maa peal. Selleks, et lõhustuda, tuleb U-235 protsenti maagis suurendada 7,7% kuni 5% kogu kogusest. Seda protsessi nimetatakse uraani rikastamiseks. Tüüpilise rikastamise stsenaariumi korral konverteeritakse uraan gaasi, uraanheksafluoriidiks (UF-6) ja gaas eraldatakse massi järgi (pidage meeles, et U-234 ja U-235 on U-238-st kergemad). Eraldamine võimaldab eemaldada piisavalt rasket uraani ja ülejäänud aine on lõpuks sobivaks U-235 kontsentratsiooniks lõhustumise jaoks.

Gaboni tuumareaktor

Te võite küsida: "Kui uraanimaag poleks tuumareaktsioonide jaoks sobimatu, inimtegevusest tingitud rikastamisprotsessi jaoks sobimatu, kuidas loomulikult alustati ligi kaks miljardit aastat tagasi?" Hea küsimus ja vastus ei ole "välismaalased".

U-235-l on tunduvalt lühem poolväärtusaeg kui U-238, nii et kaugel minevikus oleks see pidanud olema palju rikkalikum ja suurema kontsentratsiooniga kui praegu. Teadur Paul K. Kuroda tegi 1956. aastal ettepaneku, et see U-235-rikkalik maavara oleks õigetes tingimustes toetanud tuuma lõhustumist ja ahelreaktsioone, mis moodustaksid looduslikud tuumareaktorid.

Gaboni reaktori töökorralduses on kaks teooriat, kuigi mõlemad võtavad ahela reaktsiooni tsüklit, katkestamist, jahutamist, kordamist tuhande aasta jooksul kuni lõhustuva materjali ammendumiseni.

Üks teooria teeb ettepaneku, et uraan kaeti põhjaveega, mis modereerib neutronite ja tagab ahela reaktsiooni toetava keskkonna. Tekkinud energia lõpuks kuumutati põhjavett keema ja see aurutatud ära. Kui põhjavett on kadunud, siis reaktsioon peatus. Lõpuks veeti uraani koobasse tagasi ja see protsess kordus, kuni kontsentratsioonid olid liiga madalad edasiste reaktsioonide toetamiseks.

Teine teine ​​teooria, mis ei ole hästi heaks kiidetud, tegi ettepaneku, et põlemisreaktor vabastab teatud haruldaste muldmetallide, näiteks samariumi, gadoliiniumi ja düsprosiumi, mis neelavad neutronid ja peatavad ahelreaktsiooni mõnda aega või teatud kohtades ainult selleks, et see avaneb uuesti lähedal.

Esimeste teooriate üksikasjad on esitatud aastal Space Daily aastal 2004:

Selline sarnasus (geiserile) näitab, et pool tundi pärast ahelreaktsiooni algust muudeti piiramatu vesi auruks, vähendades termotreotoni voolu ja muudab reaktori subkriitiliseks.

Reaktor laskis jahtuda vähemalt kaks ja pool tundi, kuni lõhustumine Xe (ksenoon) hakkas säilitama.Seejärel tõusis vesi reaktorivööndisse, pakkudes neutronite aeglustumist ja jälle iseseisva ahela loomist.

Oklo fossiilse lõhustumise reaktori tõestamine

Kuidas me siis teame, et see üldse juhtus? Mitmed põhjused.

Esiteks, esialgse Prantsuse uurimise käigus 1972. aastal leiti, et U-235 kontsentratsioon seest oli palju väiksem kui looduses tavaliselt täheldatud; tegelikult oli Oklo proovide kontsentratsioon sarnane kasutatud tuumakütusele leitud kontsentratsioonidega.

Teiseks leidsid prantslased ka erinevates kohtades paiknevate isotoopide, sealhulgas neodüümi ja ruteeniumi erinevusi, mis mõlemad on kooskõlas U-235 lagunemisega.

Kolmandaks, aastal 2004 uuritud Washingtoni ülikooli füüsikud uurinud saidi avastasid suurenenud kogused tsirkooniumi, tseerium ja strontsium, mis on toodetud tuuma lõhustumise kaudu.

Neljandaks tuvastasid ka Ameerika teadlased, et Oklo hoiused sisaldasid kõige rohkem lõhustumissüsteemis leiduvat ksenooni ja kryptonit.

Oklo reaktori õppetunnid

Oklo üks üllatav avastus seisneb selles, et ema loodus hävitas ohutult, erinevalt meie lõhustumisreaktoritest, mis toodavad märkimisväärseid toksilisi jäätmeid, mida keegi ei taha säilitada (arvan, et Yucca mägi). Wash U uurijate sõnul on looduslik reaktor ohutult oma toksilisi jäätmeid (Xe ja Kr-85) keemilise ühendi alumiiniumfosfaadis:

On põnev mõelda, et looduslik tuumareaktsioon võib jõuda kriitilistesse tingimustesse ja et see suudab ka oma jäätmeid ladustada.

Lõppmärkusel on kindel, et looduslikult esinev U-235 ei eksisteeri tänapäeval loodusliku tuumareaktori käivitamiseks või säilitamiseks vajalikes kontsentratsioonides. Niisiis, kuigi ühel päeval võib meil olla vaja elada läbi teise Tšernobõli, vähemalt me ​​teame, et meil on ainult süüdi. Ūüòâ

Boonus faktid:

  • Middletowni, Pennsylvania lähedal asuv tuumaelektrijaama õnnetus kolme miili saarest on USA ajastu kõige tõsisem elektrijaama õnnetus. See ei põhjustanud surmajuhtumeid ega vigastuseta töötajaid ega lähedasi kogukondi. Seda hinnati INESi 5. tasemel, kuigi sellel oleks tõesti olnud just 2. taseme hinnang.
  • Kui te võtsite õnnetusjuhtumi ajal Kolm Mile saarelt lahkuma 1979. aastal toimunud õnnetuse ajal, on teid õnnetusjuhtumi toimumise aja jooksul saanud ainult 80 millerime suurust kokkupuudet. Näiteks, kui teil kunagi oli oma selgroog x-rayed, olete saanud umbes kaks korda, mis just paar sekundit x-ray. Kui te olite õnnetuse ajal umbes kümme miili kaugusel reaktorist, on teil saanud umbes 8 millireemi või samaväärset ioniseerivat kiirgust, milles söödetakse 800 banaani, mis on loomulikult radioaktiivsed. Puuduvad teadaolevad surmajuhtumid / vähk / jne. mis tulenes kolme meele saarte õnnetusest.
  • Avalik reaktsioon Kolm Mile saartele läks tegelikult üle selle, mis tegelik sündmus oli õigustatud. See oli suures osas tingitud ajakirjanduses valeandmete esitamisest; ioniseeriva kiirguse valearusaamine üldsuse seas; ja asjaolu, et mitte 12 päeva enne seda juhtus film Hiina sündroom anti välja. Filmi graafik oli, kuidas ohtlikud tuumareaktorid olid ja peaaegu kõik filmid, kuid üks peamisi tegelasi püüdis seda varjata. Hiina sündroom filmi pealkiri tuleneb eeldusest, et kui Ameerika tuumareaktori südamik sulatatakse, siis see sulab Maa keskel Hiinale. Liikumisvahend asjaolu, et see on tegelikult India ookeani, mis on teisel pool maakera USA, mitte Hiina ja ilmne probleeme, Äúmelt läbi Earth,Äù eeldus, see couldn,Äôt on parem ajakirjanduses avaldatud ajakirjandus kolme ajakohasest vahejuhtumi tõttu. Filmi nimetati mitmete akadeemiate auhindadeks, sealhulgas parimaks Jane Fonda näitlejannaks.
  • Hämmastav, et kui me suudaksime tegelikkuses ainest täiuslikult energia muundada, kui 1 kg ainet täielikult hävitatakse, on just sellest väikesest kogusest saadav energia umbes 42,95 miljonit tonni TNT. Nii et täiskasvanud mees, kes kaalub ligikaudu 200 naela, on oma asjas peaaegu 4000 megatoni TNT potentsiaali lähedal, kui see täielikult hävitatud.
  • See on umbes 80 korda rohkem energiat kui on tootnud aegade suurima lõhkeda tuumapomm on Tsaari Bomba, mida ise toodetud lööklaine umbes 1400 korda võimsam kui kombineeritud plahvatused pommide langes Hiroshimale ja Nagasaki.
  • Täiendavaks illustratsiooniks on 1 megaton TNT-i, kui see konverteeritakse kilovatt-tundini, elektrienergiat, et toita keskmiselt ameeriklane kodus umbes 100 000 aastat. Samuti on piisav, et kogu Ameerika Ühendriigid saaksid veidi üle 3 päeva. Nii et umbes 1 kg mõnda ainet täielikult hävitatud oleks võimeline kogu Ameerika Ühendriike kasutama umbes neli kuud. Üks keskmine täiskasvanud mees, kui see täielikult hävitatud, tooks USA jaoks piisavalt energiat umbes 30 aastaks. Energiakriis lahendatud.

  • Täiesti murettekitavas plaanis tekitab tavaline supernova plahvatus umbes 10 000 000 000 000 000 000 000 000 000 megatoni TNT-st. * lööb nurka *

Jäta Oma Kommentaar