Článek
7. července 1972 zachytil technik ve francouzském závodě na obohacování uranu v Pierrelatte drobnou, ale znepokojivou odchylku. Vzorek uranové rudy z gabonského dolu Oklo obsahoval 0,7171 atomového procenta izotopu U-235 místo univerzálně platných 0,7202 %. Rozdíl v řádu tisícin procenta. Jenže v jaderné chemii rozhodují právě tyhle zdánlivě bezvýznamné tisíciny. Následné analýzy odhalily vzorky s ještě výraznějším deficitem, a spolu s nimi přítomnost štěpných produktů, které nemohly vzniknout jinak než řízenou řetězovou reakcí. Závěr zněl neuvěřitelně: příroda provozovala jaderný reaktor zhruba dvě miliardy let předtím, než lidstvo vůbec objevilo atom.
Laboratorní anomálie, která přepsala učebnice jaderné fyziky
Zpočátku se nabízelo prosté vysvětlení: kontaminace, chyba měření, záměna vzorků. Jenže Francouzská komise pro atomovou energii (CEA) postupně potvrdila, že deficit U-235 provází celé rudní těleso, a v hornině identifikovala izotopy neodymu, samaria, ruthenia i dalších prvků ve složení typickém výhradně pro jaderné štěpení. Žádná laboratorní chyba takový otisk nevytvoří. Mezi lety 1972 a 1988 geologové v okolí Oklo a nedalekého Bangombé rozpoznali nejméně patnáct reaktorových zón, každou s vlastní historií provozu, teplotním profilem a chemickým otiskem. Označení „přírodní jaderný reaktor“ tedy není metafora. Jde o místo, kde samovolně probíhala tatáž štěpná řetězová reakce, jakou dnes řídí inženýři v elektrárnách.
Enrico Fermi, otec prvního jaderného reaktoru postaveného lidmi
Proč příroda dokázala sestavit reaktor bez jediného inženýra
Klíč spočívá v jedinečném souběhu geologických a fyzikálních podmínek, které se na Zemi sešly právě v tomto období, a pravděpodobně nikdy předtím ani potom.
- Vyšší podíl štěpitelného izotopu. Před dvěma miliardami let tvořil U-235 přibližně 3,2–3,7 % přírodního uranu. Dnes je to pouhých 0,72 %. Tehdejší hodnota odpovídá lehce obohacenému palivu současných lehkovodních reaktorů.
- Mimořádně bohatá rudní ložiska. Geologické procesy soustředily uran do kompaktních zón s vysokou koncentrací, dostatečnou k tomu, aby neutrony z jednoho štěpení zasáhly další jádro U-235.
- Podzemní voda jako moderátor. Voda prosakující porézní horninou zpomalovala rychlé neutrony na tepelnou energii, při níž účinně štěpí U-235. Přesně tutéž roli plní voda v moderních tlakovodních reaktorech.
- Nízký obsah neutronových jedů. Hornina neobsahovala dostatek prvků schopných pohlcovat neutrony natolik, aby reakci udusily dřív, než se rozběhla.
Stačilo, aby kterákoli z těchto podmínek chyběla, a ke kritičnosti by nikdy nedošlo. Oklo fascinuje právě tím, že neukazuje zázrak, nýbrž extrémně vzácné splnění známých fyzikálních zákonů.
Uranium z dolu Oklo
Reaktor, který sám sebe vypínal a znovu startoval
Jedním z nejpozoruhodnějších zjištění posledních dvou dekád je rekonstrukce provozního cyklu. Analýza izotopů xenonu uvězněných v hornině ukázala, že reaktor nepracoval nepřetržitě. Aktivní fáze trvaly přibližně třicet minut, po nichž následovaly klidové intervaly kolem dvou a půl hodiny. Mechanismus byl elegantně jednoduchý: štěpení zahřívalo okolní horninu, voda se postupně vypařovala, bez moderátoru reakce slábla a ustávala. Jakmile hornina vychladla a podzemní voda znovu prosákla do reaktorové zóny, cyklus se opakoval.
Tento samoregulační princip připomíná bezpečnostní systémy moderních reaktorů, s tím rozdílem, že v Oklu jej nevymyslel žádný konstruktér. Řídicí tyče zastoupila hydrogeologie.
Celková délka provozu se podle CEA pohybuje v rozmezí 20 000 až 350 000 let v závislosti na konkrétní zóně. A to není právě málo.
Zdroj: Autorský text
https://comptes-rendus.academie-sciences.fr/geoscience/articles/en/10.1016/j.crte.2011.09.008/
https://www.cea.fr/multimedia/Documents/publications/monographie-nucleaire/CEA_Monographie8_Instrumentation-mesure-milieu-nucleaire_2018_Fr.pdf
https://surao.gov.cz/o-nas/spoluprace-a-komunikace/otazky-a-odpovedi/bezpecnost-a-zivotni-prostredi/
