Ядерний поділ
Отже, що ж відбувається, коли розщеплюється атом? Фактично - відбувається руйнування ядра атома. Звідси і термін - ядерний. Результатом цього процесу є вивільнення величезної кількості енергії. Що, звичайно, дуже зручно, якщо Ваша мета - смерть і руйнування.
Коли ми говоримо про «розщеплення атома», ми не говоримо про те, що треба взяти дуже маленький ніж і розрізати атом на дві частини. В реальності відбувається наступне: атом, наприклад, урану-235, стикається з крихітною частинкою, званою нейтроном. Точно так само, як це відбувається в прискорювачах частинок, таких як Великий адронний колайдер. Це зіткнення викликає короткочасне перетворення урану-235 на уран-236 (трохи більш важкий елемент). Збудження частинок, викликане зіткненням, викликає розщеплення атома. При цьому вивільняються вільні нейтрони, які він містить. Ці нейтрони розлітаються з ядра з надзвичайно високими енергіями. І бомбардують наступні ядра. Які теж розпадаються і теж випускають швидкі нейтрони. Так відбувається ланцюгова ядерна реакція.
Отже, як і говорилося вище, цей процес відносно просто зрозуміти. Однак створення працюючої ядерної бомби - процес дуже складний. Для цього потрібно безліч технічних знань, обладнання, ресурсів, грошей і технологій.
Ядерний реактор
А ще складніше зробити пристрій, де реакція поділу буде керованою. І не призведе до вибуху. Такий пристрій називається ядерний реактор. В основі принципу його роботи лежить той же процес, що відбувається і при вибуху ядерної бомби. Різниця тільки в тому, що кінетична енергія продуктів ділення в бомбі викидається при вибуху безпосередньо в навколишнє середовище, руйнуючи все, що знаходиться поблизу, а в реакторі ця енергія перетворюється на теплову. Так відбувається, коли частинки стикаються з атомами спеціально створеного матеріалу реактора, які уповільнюють реакцію ділення, і нагрівають його робоче тіло (зазвичай це вода). Ця теплова енергія потім використовується для обертання парових турбін. Які виробляють електроенергію.
Ядерний реактор - штука дуже надійна. І практично ніколи не вибухає. Але, як і у випадку з бомбами, для запуску ланцюгової реакції потрібно введення енергії ззовні. Ви можете запитати, чому ж у природі не зустрічаються подібні процеси? Насправді - це не так!
Тут, на Землі, колись дуже і дуже давно сама природа створила ніщо інше, як справжнісінький ядерний реактор!
Реактор Окло
Африканський континент досі зберігає багато своїх секретів. І один з них знаходиться в містечку Окло, Габон. Колись тут було одне з найбагатших родовищ урану на Землі. В основному цей уран використовувався для атомних електростанцій Європи. Франція експлуатувала кілька шахт у цьому регіоні протягом декількох десятиліть. Але, в кінцевому підсумку, запаси урану були вичерпані. Але ще в 1972 році було виявлено, що в деяких зразках уранової руди є щось дивне.
Вперше цю дивину виявив французький фізик Френсіс Перрен. При порівнянні зразків урану-235, здобутих в різних місцях, були виявлені явні розбіжності в їх складах. Уранова руда, як і будь-яка інша руда, виявляється в різних місцях по всьому світу. І у кожної руди є свої особливості, які можна використовувати для відстеження її походження. Зазвичай у руді Окло вміст урану-235 становив 0,7202%. Однак було виявлено, що в деяких зразках концентрація становить всього 0,600%. І це досить значна різниця. Було схоже на те, що цей уран вже побував всередині реактора. Оскільки він був виснажений так само, як якби вже був використаний.
Під час подальших досліджень було встановлено, що уран родовищ в Окло зазнавав мимовільного поділу всередині природного реактора. Це відбувалося приблизно 1,7 мільярда років тому. І для цього потрібні були особливі умови. Виявляється, що ставлення 235 U до 238 U випадково виявилося майже таким же, яке використовує сучасний ядерний реактор! І все, що було необхідно, - це введення в зону реакції ґрунтових вод як уповільнювача нейтронів. І вуаля! Природний реактор готовий!
Повний цикл
Реактори Окло - єдині природні утворення подібного характеру, які коли-небудь існували на Землі. Але за минулі роки вчені дізналися про їх природу і характеристики досить багато. Шляхом вивчення продуктів розпаду, таких як кількість ксенону в навколишньому матеріалі, було визначено, що кожен реактор працював приблизно так - це був цикл ділення тривалістю тридцять хвилин, за яким слідували дві години тридцять хвилин охолодження. І тривали такі процеси безперервно протягом декількох сотень тисяч років...
Отже, тепер ви знаєте, як працює ядерна бомба. І що ядерна фізика, з усією своєю складною математикою і заплутаною термінологією, насправді досить prosta. І що Мати-Природа може робити все що завгодно без участі людей...
