Французские ядерные лаборатории

Французские ядерные лаборатории

В одной из французских ядерных лабораторий, где работали с ураном, обнаружили, что природный уран, который они покупали у какой-то фирмы, имеет содержание 235U в природном уране, чуть-чуть меньше, чем было установлено. Считалось, что содержание 235U в природном уране незыблемая совершенно величина, ведь обогащение природного урана известно с точностью до 7-го знака, масс-спектрометр позволяет буквально это определить. Но вот оказалось, что где-то в третьем знаке после запятой почему то содержание 235U меньше. Первая реакция была такая –проверить показания своего масс-спектрометра. Направили эти образцы в другие лаборатории и те подтвердили, что действительно содержание 235U меньше нормы. Тогда возникло предположение, что какая-то подпольная команда занимается воровством 235U. Как разбавляют воду молоком или водку водой, так и здесь — где-то добывают природный уран и добавляют в него обедненный уран. А ведь там, где есть разделительные заводы, там, где производят обогащенный уран, лежит огромное количество, сотни тысяч тонн обедненного урана, 238U, который не очень охраняется, поскольку он ценности пока никакой не представляет (только доставляет головную боль, как слаборадиоактивное вещество). И вот кто то берет тонну природного урана, размешивает с тонной отваженного урана и продает.

Когда возникло такое предположение, подключили Интерпол – сотрудники Интерпола  стали отслеживать все транспортные пути, дошли буквально до рудника, и определили, что все чисто – нигде никто воровством урана не занимается. Тогда решили – а вдруг, пока непонятно почему, в каких-то рудниках сам уран в земле имеет меньшее обогащение. Начали исследовать все рудники и нашли то, что искали. В бельгийском Конго, в Африке, есть месторождение Оккло и в нем, в природном уране, который там добывают из урановой руды, аномально низкое содержание 235U. Ведь когда геологи ищут уран, изотопный состав никто не измеряет, уран ищут как химическое вещество, элемент уран. Никто не мог подумать, что там может быть какое-то другое обогащение 235U. Так вот оказалось, что в этом месторождениии 235U чуть ли не в пять раз меньше, чем во всех других месторождениях.

И вот это сразу стало загадкой. Почему это могло произойти?   Высказали предположение, что причиной (которая пока не имела никаких объяснений) является то, что в земле, в руднике, под землей сложились такие условия, что возникла критическая масса, работал реактор и уран выгорал. 235U выгорал, поэтому и образовалось такое низкое обогащение. Это положение понятно. Но все понимали, как это сложно, хотя знали, что реактор на природном уране создать можно – в случае, если используется  тяжеловодный замедлитель (или графит), если существует определенная структура, но непонятно, как это могло произойти в земле, там все это не упорядочено. Но когда стали думать серьезнее, то стало ясно, что, в принципе, это возможно. Вот как была объяснена принципиальная возможность, не подтверждение, а только принципиальная возможность возникновения естественного реактора. Дело в том, что и 235U и 238U являются естественными радиоактивными элементами. Они a-излучатели, но это не важно. Периоды полураспада у них разные, у 238U – 2 млрд. лет, а у 235U – 700 млн лет (округленно). И вот тогда стали рассуждать так – а давайте от сегодняшнего дня отступим назад, вглубь веков, на один период полураспада 238U. Тогда его будет в два раза больше (по закону радиоактивного распада — период полураспада – это и есть время, когда в два раза уменьшается количество радиоактивных частиц). Значит, 2 млрд. лет в назад 238U было в два раза больше. А если 235U имеет период полураспада 700 млн. лет, то это значит, что для него прошло три периода 235U полураспада. Т.е. 235U 2 млрд. лет назад было в 8 раз больше. Таким образом, 2 млр. 235U было в 8 раз больше, чем сейчас, а 235U – в два раза больше. Этого – в 8, а этого – в 2. Значит, обогащение f2 в природном уране 2 млрд. лет назад было не 0,7 %, а в 4 раза выше (4×0,7=2,8 %).

Вопрос — в 8 раз?

Нет, не в 8. Потому что 235U в 8 раз больше, а 238U – в 2 раза больше – 2 млрд. лет назад. А обогащение зависит от соотношения 235U и 238U. Поэтому нельзя считать 8, потому что того выросло в 2 раза, этого – в 8. Значит, относительно сегодняшнего, относительного содержания 235U его было в 4 раза больше (2 млрд. лет назад).