Přírodní jaderný reaktor – historicky první jaderná elektrárna

Japonští vědci kdysi předpověděli existenci „přírodních jaderných elekráren“, míst, kde by se díky vysoké koncentraci uranu mohla spontánně zažehnout jaderná reakce. Dlouho se ale tento jev považoval jen za teoretickou úvahu. 

Záhadná uranová ruda

Nacházíme se v roce 1972 v africkém Gabonu. Byla zde objevena uranová naleziště. V továrně se zpracovává uranová ruda. Inženýr, který má na starosti analýzu vzorků, nevěří svým očím. V materiálu, který má pravě na stole, chybí uran! Respektive chybí část z jeho aktivnějších izotopů, uranu-235.

Uran-235 je jeden z 25 uranových izotopů. Tvoří asi 0,72 % přírodního uranu. Na rozdíl od běžnějšího uranu-238 je štěpitelný, jde o jediný přírodní štěpitelný uranový izotop. Je tedy tou nejzajímavější součástí uranové rudy. Umělé zvyšování podílu tohoto izotopu pro jaderné účely se nazývá obohacování uranu.

Koncentrace uranu-235 se velice přesně hlídá. Nejprve samozřejmě zodpovědného inženýra napadá, že má v ruce špatný vzorek. Nemůže se jednat o přirozenou rudu, nejspíše se do vzorků připletl už zpracovaný a v jaderném zařízení použitý uran. Jeho izotop 235 se už musel vypotřebovat. Pokud už ve vzorku proběhla jaderná reakce, musí v něm ale být přítomny její produkty – a to se musí projevit na celkové aktivitě vzorku.

Příslušné měření ale situaci nevysvětlí. Aktivita příslušného vzorku je příliš nízká… Pokud v něm proběhla jaderná reakce, muselo to být velice dávno.

Zpráva oběhla svět. Okamžitě se vynořila spousta více nebo méně bláznivých teorií. Může za zvláštní druh uranu mimozemská civilizace? Je nález následek ztroskotání její kosmické lodi? Nebo je na vině dávná civilizace, která na Zemi existovala před miliardami let – a uměla využívat jadernou energii?

Jako vždy se ukázalo, že realita je poněkud prozaičtější. V oblasti Oklo, ve které se ruda našla, fungoval před zhruba dvěma miliardami let první přírodní jaderný reaktor.

Jaderná elektrárna, kterou vytvořila sama příroda

Dnes je známo kolem patnácti podobných přírodních reaktorů. Jejich průměr se pohybuje mezi 5 a 15 metry. Mají většinou oválný tvar a jsou kolem 1 metru hluboké. Skládají se oxidu uranu. Jaderná reakce v nich probíhala už před neuvěřitelnými dvěma miliardami let.

Dnes se nacházejí v hloubce kolem 500 metrů, v době své aktivity se ale nacházely přímo na povrchu.

Fungovaly díky povrchové vodě. Nejspíš přímo přes ně protékala řeka. Uranové rudy byly uloženy v pískovci. Ten obsahoval spoustu puklin, takže se voda mohla dostat až do bezprostřední blízkosti uranové rudy. Tam zapůsobila stejně, jako moderátory v dnešních jaderných elektrárnách. Zabrzdila rychlé neutrony, které se při jaderném rozpadu uranu tvoří. Paradoxně se totiž hodí pomalejší neutrony k dalšímu štěpení uranu lépe, než rychlé neutrony.

Na příslušnou rychlost zabrzděný neutron  pak mohl rozštěpit další uranový atom, vyrazit z něj dva nové neutrony a zahájit tím řetězovou reakci. Energie, která se při ní uvolňuje, se pak zasloužila o zahřátí celého okolí. Voda se přitom vypařila, neutrony už nemohly být dále brzděny a reakce ustala.

Tento cyklus probíhal desítky nebo stovky tisíc let. V praxi to mohlo vypadat tak, že byl reaktor půl hodiny aktivní a dvě a půl hodiny se poté ochlazoval.

Existují na Zemi místa, kde podobné reaktory fungují i dnes?

Odpověď je jednoznačná – přírodní jaderné reaktory dnes už na Zemi fungovat nemohou.

Vysvětlení se zakládá na samotné podstatě existence radioizotopů. Vznikly před zformováním Slunečního systému. Jejich vlastnosti se během minulých miliard let nezměnily. Dokonce i izotopy s dlouhým poločasem rozpadu jsou tedy stále zřídkavější. Jejich koncentrace se neustále snižuje. Dnešní koncentrace už nikde na Zemi nestačí k zažehnutí spontánní jaderné reakce.

Zajímavý a uklidňující fakt, který nám zprostředkovaly historické jaderné reaktory

Odpůrci jaderné energetiky často argumentují nepochybným nebezpečím, které vychází z použitého uranového paliva.

Při jaderné reakci v něm vznikají různé vysoce radioaktivní izotopy, které se zatím nedají použít jako další zdroj energie. Tyto vysoce nebezpečné látky je potřeba důmyslně odstínit a bezpečně uložit.

Odpůrci jaderné energetiky často manipulují veřejnost údajnou neschopností lidstva, které prý není schopné zajistit, aby radioaktivní odpad nezamořil životní prostředí.

V přírodním jaderném reaktoru v Gabonu nikdy nikdo žádná opatření k ochraně životního prostředí nedělal. Radioaktivní odpad se tu nachází přímo v zemině a má k němu přístup voda. Ukázalo se, že se radioaktivní izotopy přesto do okolí téměř nedostávaly.

To je uklidňující zjištění. V našich jaderných úložištích se i nadále naopak bude dbát na to, aby se přístup vody nebo jiných mobilizátorů omezil. Jistota je jistota.