Když příroda rozjede jaderný reaktor!

"Thierry, okamžitě volej majora. Tohle se mu nebude líbit!" vykřikl Hervé, když uviděl výsledky rutinního měření izotopů uranové rudy dopravené do francouzského závodu ke zpracování. Na vytištěném papíru před sebou viděl něco naprosto neuvěřitelného. U-235: 0,717%

"Majore, tad Thierry Badeaux z izotopové laboratoře. Testovali jsme nově dovezenou dávku uranové rudy, co nám sem dopravili na zpracování příští týden a máme problém.

Někdo s tou rudou už pracoval!" "Jak pracoval?" zapraskalo ze sluchátka. "Někdo z ní dostal uran 235! Chybí!" Netrvalo dlouho a na nohou nebyli jen technici izotopové laboratoře.

Brzy totiž začaly telefony řinčet i na stolech důležitých lidí. Nebylo se čemu divit. Tohle zavánělo obrovským mezinárodním průšvihem. Nechybělo jen tak něco.

Chyběl materiál na výrobu atomové bomby! A bohužel ne jen jedné. Materiálu chybělo tolik, že by se atomových bomb dalo vyrobit hned několik. Psal se rok 1972 a svět se utápěl v nestabilitě i strachu z teroristických útoků. Možnost, že se tak někdo zmocnil izotopu uranu 235 tak okamžitě spustila poplach. Hervé si znovu ten údaj přečetl 0,717 %.

Stále tomu nevěřil. Jak je možné, že je ho tak málo? Věděl totiž, že izotop uranu 235 se vyskytuje vůči dalším dvěma izotopům tohoto prvku v poměru 0,720 %. Tak je tomu všude na povrchu téhle planety! Jenže vzorek před ním to vyvracel.

Hervému prošly rukami stovky vzorků a vždycky, ale úplně vždycky viděl na papíře pro tři přirozeně se vyskytující izotopy uranu následující údaje: uran 238 - 99,275% uran 235 - 0,720% uran 234 - 0,006%

Jenže tohle se dneškem změnilo. Dodávka uranové rudy z afrického Gabonu, který býval do roku 1962 francouzskou kolonií, tohle ale neukazovala. Harvé se musel podívat znovu do papírů, aby našel to slovo.

"Oklo" Sice vůbec netušil, kde přesně se tahle oblast v Gabonu nachází, ale bylo mu jasné, že o ní neslyší naposledy. A nespletl se. Zakrátko se totiž stane pro svou unikátnost #Oklo předním zájmem vědeckého světa! "Co se děje?" zeptal se Laurent kolegy, který zrovna odložil telefon. Z jeho výrazu bylo patrné, že to, co zrovna slyšel, ho vykolejilo "Vypadá to, že nám někdo v Gabonu krade uran 235. V rudě je ho mnohem méně, než by mělo být" odpověděl mu Stéphane a řekl mu, co se doslechl

Když Stéphane skončil, Laurent se začal smát. "Čemu se směješ?" okřikl ho Stéphane, ale to už Laurent na svém místě neseděl. Vystartoval k polici plné potištěných papírů. Stoupl si k ní a začal se zdánlivě nekonečnou hromadou probírat. "hááá, íííí, jééé a tady to bude, ká!" Laurentovo ruka hbitě prohrabávala svazky začínající na písmenko k a vůbec nedbal, že Stéphane na něj stále mluví.

"Ka, Ke, Ko, Ku... kur... kuro...MÁM TO! Kuroda, Paul!" vytrhl jeden svazek a vítězoslavně s ním začal mávat nad hlavou. "Měl bys víc číst" smál se na Stéphana

Čím Laurent mával nad hlavou, byl krátký, víc jak 16 let starý článek. "Já vím, kdo uran ukradl!" smál se dál V textu, který si Stéphane za chvilku četl, se Paul Kuroda zamýšlel nad tím, jestli rozjetí jaderného reaktoru je nutně výsada jen lidí... Nedokáže to i někdo další? Stéphane se tomu zdráhal uvěřit, jenže Laurentovo vysvětlení dávalo smysl.

"Před miliardami let Země skutečně vypadala dost jinak než dnes!" trval si na svém Laurent. S přibývajícím časem Stéphan věděl, že ho bude čekat jeden z nejtěžších telefonů v životě. "Zlato, mrzí mě to, ale budu muset letět na pár týdnů do Gabonu!" Laurent se stále smál.

Oproti Stéphanovi totiž neměl ve Francii závazky, žil sám. Důvody, pro svou cestu do Afriky tak nemusel nikomu sáhodlouho vysvětlovat. Horko, vlhko a hmyz. Jenže vyjma toho před Laurentem se Stéphanem bylo ještě něco. Už na první pohled bylo vidět, že tady něco nehraje.

Ty vrstvy měly zvláštní barvu. Byly mnohem tmavší, než okolí. A když se na ně člověk podíval zblízka, uviděl, že kdysi je něco roztavilo! "No to mě podrž" zamumlal si Stéphan, když to na vlastní oči viděl. "Neuvěřitelné, naprosto neuvěřitelné!" dodal. To, co před sebou Laurent se Stéphanem viděli, byl skutečně jaderný reaktor.

Reaktor, který nepostavili lidé, ale který dokázala rozběhnout a "řídit" příroda.

V námi postavených jaderných reaktorech dochází k tomu, že se palivo - nejčastěji uran - štěpí nebo rozpadá, přičemž vznikají nové, lehčí atomy a k tomu se uvolňuje energie Jenže aby to fungovalo, je potřeba něco udělat Zpomalit rychle letící neutrony, které rozpadem vznikají Jejich zpomalením, které většinou děláme za pomoci vody nebo grafitu, se zvýší šance, že se tyto malé částice během své cesty s něčím dalším srazí

Třeba s dalším izotopem uranu 235 A když k tomu dojde a dokážeme docílit "správného" počtu srážek, místo exploze máme zdroj energie Jenže aby vám štěpná reakce fungovala, potřebujete palivo. Ano, nejčastěji izotop uranu 235. Toho, kterého je dnes v zemské kůře strašně málo. Proto je potřeba, aby bylo palivo pro elektrárny bylo uranem 235 nabohacováno. A to přibližně na 3 % koncentraci. Pokud byste měli izotopu uranu 235 méně, štěpná reakce nenastane.

Šance, že uvolněná částice zasáhne jiný atom uranu 235 je v takovém případě totiž velice malá. Potřebujete také vodu. Bez ní nedochází ke zpomalení toku neutronů, takže šance na srážku je zas nic moc. A jak ví každý, kdo viděl seriál Černobyl, máte možnost štěpnou reakci i zastavit. Stačí, když k palivu dostanete některé atomy prvků, které dokáží neutrony pohlcovat a to bez toho, aby se sami štěpily.

Můžete si přitom vybrat - stříbro, iridium, kadmium, nebo třeba bor. Pokud tak chcete, aby jaderný reaktor běžel, tak jak má, je to docela fuška. Nejenom samotné rozběhnutí štěpné reakce, ale i její následné udržování. Laurent se Stéphanem tak stáli před tou gabonskou skálou v němém úžasu. Stále nemohli uvěřit, že tohle příroda dokázala!

S tím, jak geologové prozkoumávali uranové ložisko v Oklo a v sousední oblasti Bangombé, všimli si, že tam před více jak 2 miliardami let nefungoval reaktor jen jeden.

Postupně našli doklad, že příroda jich tam vytvořila 17. Je přitom neuvěřitelné, že příroda dokázala těchto sedmnáct reaktorů udržovat v chodu skoro po jeden milión let! Neznamená to, že by každý z přírodních reaktorů běžel nepřetržitě v kuse. To zas ne. Postupně se zapínaly a vypínaly dle toho, kolik v nich bylo k dispozici vody Voda byla totiž potřebná k moderování štěpné reakce. Jakmile reakce začala, teplota narostla a voda se vyvařila pryč. To vedlo k zastavení štěpení.

A to do doby, než se zas do přírodního reaktoru nevsákla další voda. Fungování reaktoru tak připomínalo fungování gejzíru. Ten taky nechrlí vodu neustále, ale jen v určitých okamžicích, kdy má k dispozici správné množství vody. Tohle neustále vypínání/zapínání přírodních reaktorů způsobilo, že nikdy nedošlo k jejich kompletnímu roztavení. A taky k tomu, že byly dlouhodobě stabilní! Ptáte se, jak je možné, že příroda dokázala jaderný reaktor sama vytvořit? A dokázala by to i dnes?

Jo, tak to se ptáte správně. Abychom si to ale vysvětlili, budeme se muset podívat, jak Země před 2 miliardami let vypadala. Znáte to. Zabalte řízky a letíme. Když se dnes podíváte na poměr izotopů uranu, uran 235 tam vždy bude v koncentraci 0,720%. Jenže když Země vznikla, bylo tomu jinak. Odhaduje se, že uran 235 zaujímal víc jak 30 %.

S tím, jak šel čas, se uran 235 rozpadal a to mnohem rychleji, než stabilnější izotop uranu 238.

Před přibližně 2 miliardami let tak byl uran 235 zastoupen v uranových rudách koncentrací 3,6 %. Což je přibližně stejný poměr, jaký obsahuje jaderné palivo, které používáme v našich štěpných reaktorech. Byl to tak správný poměr na to, aby mohla štěpná reakce probíhat. Jenže... ... to by samo o sobě nestačilo. Aby totiž ke štěpné reakci mohlo dojít, nestačí jen správný poměr izotopů uranu. Je taky potřeba, aby se kritické množství těchto izotopů někde nahromadilo. Tedy, aby vzniklo ložisko uranové rudy.

A k tomu dlouho na Zemi nedocházelo. Uran se sice nachází běžně v horninách okolo nás, jenže v extrémně nízkých koncentracích.

Aby někde došlo k jeho nahromadění, je potřeba zvláštních podmínek. Nejčastěji přítomnost hydrotermálních průduchů, kterými proudí vroucí voda. Jenže aby se okolo nich uran hromadil... ... je potřeba, aby byl ve vodě rozpuštěn. A to byl po miliardy let problém. Uran v redukované podobě totiž není ve vodě dobře rozpustný.

Pokud chcete uran do vody rozpustit, musíte udělat kouzlo. Zoxidovat ho. Tedy dostat ho do sloučeniny s kyslíkem. Už víte, kam míříme? Ano, před víc jak 2,5 miliardami let byl kyslík v atmosféře Země vzácný Na Zemi totiž ještě neexistovaly ve velkém živé organismy, které by kyslík do atmosféry jako biologickou zbraň proti konkurentům produkovaly Atmosféra Země tak byla redukčního typu. Uran se nám tak snadno do vody nerozpouštěl. Proto bylo těžké po 2 miliardy let vytvořit ložiska, která by byla na jeho přítomnost bohatá. Jenže to se s nástupem sinic produkující kyslík změnilo. Atmosféra najednou byla oxidačního typu.

Uran se tak mohl ve vodě rozpouštět! Zastoupení kyslíku se před 2,4 miliardami let proto vyskočilo z méně než 1 % v atmosféře někam nad 15 %. Izotopy uranu se díky tomu staly mobilními a snadno se začaly v prostředí pohybovat. Z hornin, ve kterých jich bylo málo, se mohly začít vyplavovat a jinde pak hromadit. Před dvěma miliardami let existovala v dnešním Gabonu rozsáhlá pánev vyplněná mořem.

Dno pánve tvořily pískovce, které tam vznikly hromaděním písku. Jakmile se na Zemi objevil kyslík, i podzemní voda, která pískovci proudila, začala být také kyslíkem bohatá. Izotopy uranu nashromážděné v těchto pískovcích se tak mohly dát na cestu. Byly vodou unášeny blíže k povrchu, kde se postupně hromadily. A to tak dobře, se vznikly ložiska uranu, ve kterých byla koncentrace uranu mezi 25 až 60 %!!! Neuvěřitelné číslo!

Ložiska uranu vzniklá v pískovcích ale dovolovala ještě něco dalšího. Snadný průchod vody. Pískovce jsou totiž pro vodu dobře propustné. Ložiskem uranu tak protékalo velké množství vody, které fungovalo jako moderátor štěpné reakce.

Voda zpomalovala rychle letící neutrony. A pak měla příroda i trochu štěstí. V místech, kde se gabonské ložisko vytvořilo, totiž nebylo výraznější množství prvků, které by dokázaly štěpnou reakci zastavit. Prvky, které by pohlcovaly unikající neutrony se tady neusadily. Nic tak nebránilo tomu, aby štěpení započalo

V Gabonu v okolí oblasti Oklo se tak sešly čtyři základní podmínky proto, aby příroda mohla rozběhnout štěpnou reakci. Nikde jinde na světě se nám prozatím nepodařilo podobnou oblast objevit. Oklo je tak naprostým světovým unikátem. Teda bohužel spíš bylo...

Oblast Oklo je ze zřejmých důvodů i dnes nesmírně bohatým ložiskem uranu. Ložiskem, které je samozřejmě ve velkém těženo. A bohužel, které je ve velkém vytěženo... Ze 17 přírodních reaktorů jich už 16 padlo za oběť těžbě. Pokud byste tak chtěli přírodní reaktory v Oklo spatřit, máte smůlu. Už neexistují.

Jediné, co po nich zbylo, je pár nekvalitních fotografií a "pár" vzorků hornin, které z nich byly v 70. letech 20. století odebrány. Jenže bohužel, ne úplně kvalitně. Často tak u vzorků chybí detailní popis, odkud pochází. Není změřena jejich orientace, takže nevíme, jak přesně v té skále ten kámen ležel. A celá řada dalších problémů, které nás geology a geoložky trápí, ale které vám budou jedno...

Shrnuto a podtrženo. Víme, že přírodní reaktory existovaly, ale vzorky nám už nedovolují pořádně prozkoumat, jak vypadaly. A to je problém, který nám brání v jejich detailních výzkumu a porozumění. V 90. letech 20. století přitom hrozilo, že i poslední přírodní reaktor v Bangombé, který leží ca 30 km od Oklo bude též těžbou zničen.

Tehdy francouzští geologové začali být na poplach a snažili se obrátit pozornost světového společenství k ochraně této naprosto, ale naprosto unikátní geologické lokality. V jejich textu se můžete dočíst, že vzorky z posledního přírodního reaktoru mají stejnou vědeckou cenu, jako vzorky kamení z Měsíce či Marsu. A mají v tom pravdu.

Je totiž velká šance, že nikde jinde na Zemi už další přírodní reaktory nenajdeme. Držme tak palce, ať uranové ložisko v Bangombé není nikdy vytěženo. Budoucí generace by totiž přišly o naprosto unikátní důkaz toho, co příroda dokáže udělat. Rozběhnout a udržovat jaderný reaktor!

A tím jsme na konci. Text vychází ze zajímavého článku z klávesnice Evelyn Mervine. Případně si ho dejte jako rozšiřující čtení.

Kdybyste chtěli víc geověd ve vašem životě (a už jste si objednali mojí knihu Geostorky!), tak další možností je přidat si mě k odběru na Youtube. I tam se občas nějaký ten obsah ze světa geověd objeví :)