Ряд глобальных явлений на Земле носит циклический характер с периодом в сотни тысяч и миллионы лет. О причинах этих колебаний нет единого мнения. Но есть мнение физиков на это вполне научное явление.

Отполированные скалы, огромные валуны посреди равнин. Ещё в XIX веке эти явления были объяснены воздействием ледников, покрывавших некогда поверхность нашей планеты. По обломочным окаменевшим моренам и ледниково-морским осадкам, обнаруженным на всех континентах, ученые восстановили ледниковую историю Земли за последние 2,5 млрд лет.

В течение 2,5 млрд. лет Земля пережила четыре ледниковые эры, каждая эра состояла из ледниковых периодов, а период – из ледниковых эпох. Периодичность потеплений-похолоданий, соответствующая смене ледниковых эпох, составляет около 100 тыс. лет. Подробнейшая информация о палеоклимате получена при бурении ледниковых щитов в Антарктиде. Регулярность потеплений (~ 10 тыс. лет) и похолоданий (~ 90 тыс. лет), надежно установленная в этих исследованиях, может свидетельствовать в пользу импульсного режима работы геореакторов, тепловые потоки от которых достигают поверхности Земли.

Температурные изменения в Антарктиде за последние 450 тыс. лет относительно современного значения. Результаты получены на основе анализа содержания различных примесей (прежде всего, дейтерия и изотопа кислорода 18О) в осадках, выпадающих в виде снега и сохранившихся на глубинах до нескольких километров. (Jouzel, Masson-Delmotte et al., 2007)

Совсем недавно, в прошлом веке в 1972 году на заводе во Франции, производящем обогащенное ядерное топливо, случилось чрезвычайное происшествие - катастрофа. До сих пор считалось, что изотопный состав природного урана повсюду на Земле одинаков. Однако в одной партии исходного сырья обнаружилось заметно меньше урана-235, чем обычно. Комиссариат по атомной энергии Франции начал расследование. Специалисты увидели в случившемся не злой умысел, но потрясающий природный феномен. Оказалось, что около 1,8 млрд лет назад на нескольких участках уранового месторождения в африканском городе Окло - в Габоне, откуда поступила партия урана, происходили цепные ядерные реакции деления.

Иными словами, в африканском Габоне работал настоящий ядерный реактор, только не рукотворный, а природный. Сложно было в это поверить, но не физикам, которые с 50-х прошлого века задавались этим вопросом. В частности, при изучении продуктов деления одного из таких реакторов в Окло было установлено, что он действовал в течение нескольких сотен тысяч лет в импульсном режиме – с рабочим циклом в полчаса и перерывом 2,5 часа, – выжигая уран-235. Почему вообще так важна роль урана-235? Дело в том, что именно этот изотоп охотно делится под воздействием медленных нейтронов в отличие от преобладающего изотопа – урана-238, который может делиться только быстрыми нейтронами (а быстрые – в среде замедляются, и цепная реакция гаснет, не успев начаться). Таким образом, за миллиарды лет до появления человека природа уже освоила технологию, над реализацией которой в середине ХХ веке бились лучшие умы планеты.

Гипотеза природного ядерного реактора - ещё в 1953 году волновала физиков всего мира. В 1953 году американские физики Дж. Везерилл и М. Ингрэм выдвинули смелую гипотезу, что в древнейшие времена в скоплениях радиоактивных элементов, главным образом урана и тория, могли протекать цепные ядерные реакции. (Об этом я сделают отдельный репортаж в ближайшее время, ибо это тема для отдельного большого фоторепортажа, ведь некоторое время я прожил в Габоне и на себе испытал воздействия трития)

Природный уран состоит, в основном, из смеси двух изотопов - урана-238U и урана 235U - 99,3% и 0,7% соответственно. Период полураспада урана-238 – 4,5 млрд лет, урана-235 – около 700 млн лет. Из-за разной скорости естественного распада соотношение изотопов в природе изменяется со временем и доля более легкого урана-235 неуклонно уменьшается. Оба элемента 238U и 235U – родоначальники длинных радиоактивных рядов. Например, уран-238, распадаясь, сначала превращается в торий-234, который, в свою очередь, также распадается. Конечными (стабильными) нуклидами для естественных цепочек распада урана являются изотопы свинца. Суммарное количество энергии, выделяющейся во всей цепочке реакций колоссальна - около 50 МэВ. Суть цепной ядерной реакции деления заключается в том, что ядро радиоактивного элемента, например урана-235, захватывая нейтрон, становится неустойчивым и распадается преимущественно с образованием двух крупных осколков и – самое важное! – нескольких нейтронов. Именно эти нейтроны могут инициировать деление уже нескольких ядер – возникает цепная реакция. Если потери нейтронов в такой разветвленной цепи реакций будут меньше, чем число вновь образовавшихся, то выделение энергии будет нарастать лавинообразно. В одном акте деления урана высвобождается энергии в 4 раза больше, чем при естественном распаде, причем скорость энерговыделения очень велика. Самые известные примеры процессов такого типа – реакции в атомной бомбе и реакторах АЭС. А теперь представьте, что всем этм процессом выделения энергии управляет - природа. Представили?

238U + n  239Pu  235U + 4He

В результате содержание легко делящегося урана-235 поддерживается на достаточно высоком уровне, и получается реактор-размножитель на быстрых нейтронах.

Вполне естественно предположить, что при работе реактора из-за тепловыделения возникают конвективные потоки, вызывающие разрыхление активной зоны. В какой-то момент цепная реакция деления останавливается. Когда выделение тепла прекращается и конвективные потоки ослабевают, уран медленно оседает – цепная реакция возобновляется.

Таким образом, геореактор может работать и в импульсном режиме. Определяющим показателем хода цепной реакции является коэффициент размножения нейтронов k, который равен отношению числа нейтронов, вновь образовавшихся в реакциях деления, к количеству нейтронов, поглощенных в ходе реакции либо покинувших активную зону. Чтобы цепная реакция была возможна, должно выполняться неравенство k  1. Тогда в каждом новом поколении нейтронов становится все больше, и они, в свою очередь, вызывают все больше делений ядер. Возникает лавинообразный процесс. Согласно проведенным расчетам максимально возможный коэффициент размножения ведет себя следующим образом: вначале он падает в течение 1 млрд лет, однако затем более-менее стабилизируется и остается больше единицы вплоть до настоящего времени. Представляется, что более вероятен импульсный сценарий работы реактора, когда периоды активности перемежаются периодами «простоя». Так, как это было в маленьком природном реакторе габонского города Окло, но только с большей продолжительностью циклов.

По сути, временные характеристики рассчитанного импульсного режима можно соотнести с рядом периодических явлений, наблюдаемых на поверхности Земли, таких как глобальные изменения климата или смена магнитных полюсов.

Глобальное потепление, как и глобальное похолодание - следствие ядерных физических законов планеты. И это косвенно возможно и зависит от жизнедеятельности людей, но лишь косвенно.

Вот мои репортажи про Габон:

1. Как живут русские в Африке

2. Природный ядерный реактор Габона

3. Путеводитель Новиковского по Габону

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ТЕЛЕТАЙП ТУТ ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ТЕЛЕГРАМ КАНАЛ ТУТ ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ КАНАЛ ЯНДЕКС ДЗЕН ТУТ ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ЖЖ ТУТ ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ НА МОЙ ФБ ТУТ