وجود راکتور هسته‌ای دو میلیارد ساله در قاره‌ی آفریقا چگونه توجیه می شود؟

شاید شنیدن این موضوع که راکتوری ۲ میلیارد ساله در قاره‌ی آفریقا وجود دارد در نگاه اول کمی دور از ذهن برسد، چراکه غالبا راکتور یک سازه‌ی ساخت دست بشر در دوران معاصر است؛ از این‌رو این موضوع تا اندازه‌ای اعجاب انگیز و دور از ذهن به نظر می‌رسد. البته با بسط دادن ساز و کار این راکتور به طبیعت و ایجاد ساختاری شبیه به راکتور در پوسته‌ی زمین، قضیه کمی قابل فهم‌تر می‌شود. راکتور مورد نظر در محلی قرار دارد که می‌توان در آن ناحیه میزان متنابهی اورانیوم یافت. این مکان در ناحیه‌ای با نام اوکلا در کشور گابن قرار دارد. اورانیوم در حالت طبیعی یک ماده رادیواکتیو است، اما موضوعی که وضعیت این ناحیه را خاص کرده، ایجاد شرایطی مشابه با راکتورهای اتمی است که طی آن واکنش‌های هسته‌ای بصورت طبیعی رخ داده است.

 بشر برای اولین بار در سال ۱۹۵۱ موفق شد تا بصورت صنعتی اولین راکتور خود را برای تولید انرژی الکتریکی که چندان چشم‌گیر نبود، مهیای کار کند. اما راکتور اوکلا قریب به ۲ میلیارد سال پیش وجود داشته و واکنش‌های هسته‌ای در آن منجر به ایجاد انرژی شده‌اند، از این رو بسیاری از دانشمندان برای یافتن کلید حل این معما دست به کار شده بودند.

شماری از دانشمندان فرانسوی در سال ۱۹۷۲ میلادی از یک معدن اورانیوم در گابن تعدادی سنگ معدن اورانیوم خارج کرده و آن را برای سنجش میزان غلظت ماده‌ی اورانیوم مورد آزمایش قرار دادند. در حالت طبیعی سنگ معدن اورانیوم از سه نوع ایزوتوپ اورانیوم با عدد جرمی متفاوت تشکیل شده است که این اختلاف به دلیل وجود تعداد نوترون‌های متفاوت در هر یک از ایزوتوپ‌ها است. سه ایزوتوپ اورانیوم شامل اورانیوم ۲۳۸ با فراوانی بالا، اورانیوم ۲۳۴ که کمیاب‌ترین ایزوتوپ و اورانیوم ۲۳۵ است که محبوب‌ترین ایزوتوپ اورانیوم از نظر دانشمندان است. محبوبیت اورانیوم ۲۳۵ به این علت است که این نوع از اورانیوم قادر است در طول زنجیره‌ی واکنش‌های هسته‌ای مقاومت کند.

بطور معمول میزان اورانیوم ۲۳۵ موجود در اغلب سنگ‌های معدن یافته شده روی کره‌ی زمین، ماه و حتی شهاب سنگ‌ها ۰.۷۲۰ درصد است و انتظار می‌رفت که این میزان در مورد سنگ معدن پیدا شده در گابن نیز صادق باشد، اما دانشمندان فرانسوی به این موضوع پی بردند که سنگ‌های معدن یافته شده در گابن تنها حاوی ۰.۷۱۷ درصد اورانیوم است. شاید در نگاه اول تفاوت ۰.۰۰۳ درصدی چندان چشم‌گیر نباشد اما وقتی که پای اورانیوم به میان می‌آید، ۰.۰۰۳ درصد مقدار بسیار زیادی است که باید به دقت مطالعه شود.

دانشمندان به این نتیجه رسیدند که در معدن مورد نظر حدود ۲۰۰ کیلوگرم از اورانیوم ۲۳۵ در گذر زمان ناپدید شده است. یقینا این میزان از اورانیوم نه گم شده و نه مورد سرقت واقع شده است. با مطالعات بیشتر مشخص شد که این میزان از اورانیوم ۲۳۵ در جریان شکافت هسته‌ای به سایر اتم‌ها تجزیه شده‌اند. چنین نتیجه‌گیری در مورد اورانیوم ۲۳۵ مفقود شده از این معدن تعجب بسیاری از دانشمندان را برانگیخته است، چراکه براساس یافته‌های علمی تنها سه حالت برای وقوع شکافت هسته‌ای و در نتیجه تولید مداوم انرژی توسط راکتور وجود دارد. با توجه به فرآیند پیچیده ساخت راکتورهای هسته‌ای که دانشمندان طی آن با چالش‌های مختلفی روبرو هستند، ایجاد شرایط طبیعی برای شکل گرفتن شکافت و ایجاد یک راکتور طبیعی در پوسته‌ی زمین بسیار طبیعی به نظر می‌رسد.

با در نظر گرفتن شرایط موجود، هر چند این موضوع بعید به نظر می‌رسد، اما نهایتا این موضوع باعث از بین رفتن ۲۰۰ کیلوگرم اورانیوم ۲۳۵ شده است.

در ادامه به بررسی شرایطی خواهیم پرداخت که احتمالا طی آن راکتور طبیعی به واکنش هسته‌ای روی آورده و باعث شکافتن هسته‌های اورانیوم ۲۳۵ شده است.

برای انجام یک واکنش هسته‌ای به درصدی از خلوص اورانیوم ۲۳۵ نیاز است. هرچند در مقیاس عادی خلوص ۰.۷۲۰ درصدی بسیار ناچیز به نظر می‌رسد، اما این میزان از اورانیوم ۲۳۵ را باید مقدار مناسبی از ماده‌ی مورد نظر برای شکافت هسته‌ای بنامیم. با مقایسه‌ی سنگ‌های معدنی اوکلا با سنگ‌های سایر معادن اورانیوم در سراسر جهان می‌توان به این نتیجه رسید که ۲ میلیارد سال پیش این معدن نیز از چنین خلوصی بهره‌مند بوده است.

برای انجام یک واکنش هسته‌ای وجود نوترون نیز نیازمند است. اورانیوم ۲۳۵ پس از شکافت یک نوترون آزاد می‌کند. همچنین طی این فرآیند اتم توریم نیز ایجاد می‌شود. همراه با آزاد شدن این نوترون و اتم توریم، مقداری انرژی نیز آزاد می‌شود. چرخه‌ی شکافت به وسیله‌ی نوترون جدید آزاد شده ادامه یافته و همین نوترون اتم‌های اورانیوم ۲۳۵ دیگر را بصورت زنجیروار می‌شکافد که نتیجه‌ی اتم‌های آزاد شده اورانیوم ۲۳۶ را شکل می‌دهد که پایدار نیست. اورانیوم ۲۳۶ که ناپایدار است، شکافته و اتم‌های کوچک‌تری در این فرایند ایجاد می‌شوند.

در راکتورهای استاندارد هسته‌ای، مواد بصورت کنترل شده‌ای وارد چرخه‌ی شکافت می‌شوند که در این بین آب نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. با شکافت هسته‌ای در کنار نوترون‌های آزاد شده انرژی زیادی نیز آزاد می‌شود که همین انرژی باعث به جوش آمدن آب و در نتیجه تبخیر می‌شود. درصورتی که میزان مناسبی آب در مجاورت محفظه‌ی شکافت قرار گرفته باشد، در اثر انرژی ایجاد شده، تمام حجم آب بخار شده و در نتیجه نیاز برای آب بیشتر به منظور کنترل فرآیند احساس می‌شود. بخار آب ایجاد شده برای به حرکت در آوردن پره‌های توربین مورد استفاده قرار می‌گیرد که در نتیجه‌ی این موضوع انرژی الکتریکی تولید می‌شود. در راکتور طبیعی اوکلا نیز احتمالا فرآیند شکافت تا چندین هزار سال با وجود منابع آب زیرزمینی انجام شده که نهایتا با پایان یافتن منابع آب و همچنین اورانیوم ۲۳۵، چرخه‌ی شکافت متوقف شده است.

فرآیند تولید انرژی و تبخیر آب نیز نهایتا پایان یافته و این راکتور هسته‌ای غیرفعال شده است. علت توقف راکتور هسته‌ای کاهش میزان اورانیوم ۲۳۵ از مقدار استاندارد است که همین موضوع چرخه‌ی شکافت را آهسته کرده و سپس بصورت کامل متوقف کرده است.

نظر شما در خصوص این اتفاق خارق‌العاده چیست؟