Dünya Üzerindeki Tek Doğal Nükleer Reaktör

Afrika kıtasının orta bölümünde yer alan Gabon Cumhuriyeti nde bulunan Oklo doğal nükleer reaktörü, Gabon'daki Oklo bölgesinde yaklaşık 2 milyar yıl önce meydana gelmiş ve 500.000 yıl boyunca kendiliğinden nükleer fisyon tepkimeleri gerçekleştirmiştir. Şu anda modern nükleer fizik kullanılarak bu reaktörün geçmişte nasıl işlediği tam olarak anlaşılabiliyor. Dünyada bilinen tek doğal nükleer reaktör olan Oklo'nun varlığı, uranyumun yüksek zenginliği ve eşsiz çevresel koşulların bir araya gelmesine bağlıdır. Diğer bölgelerde doğal reaktörlere dair kanıt bulunmaması, Oklo'nun dönemindeki doğal Uranyum-235 oranının yüksekliği, uygun jeolojik yapı ve tarihsel koşulların nadirliğinden kaynaklanmaktadır. Böylelikle Oklo, mevcut koşullarda başka bir doğal reaktör örneği olmadığından, tek ve özel bir yapı olarak kabul edilmektedir.

https://www.ans.org/

Oklo gibi doğal nükleer reaktörler oldukça nadirdir ve bugüne kadar bilinen tek örnek Oklo Doğal Nükleer Reaktörü'dür. Bu reaktör, Gabon'daki Oklo bölgesinde yaklaşık 2 milyar yıl önce meydana gelmiş ve yaklaşık 500.000 yıl boyunca kendiliğinden nükleer fisyon tepkimeleri gerçekleştirmiştir.

Oklo bölgesinde, toplamda 17 farklı reaktör bölgesi tespit edilmiştir. Ancak bu reaktörler tek bir yerde bulunmuş ve başka bölgelerde doğal reaktörlerin varlığına dair kesin kanıtlar henüz keşfedilmemiştir. Oklo'nun varlığı, dünyanın geçmişinde uranyumun yeterince zengin olduğu ve belirli koşulların sağlandığı nadir bir durumun sonucudur.

Neden Başka Doğal Reaktörler Yok?

Başka yerlerde Oklo gibi doğal reaktörler bulunmamasının birkaç nedeni var:

Doğal Uranyum-235’in Oranı: Oklo'nun çalıştığı dönemde, uranyum cevherinde bulunan Uranyum-235 izotopunun doğal bolluğu daha yüksekti. Günümüzde bu oran çok daha düşüktür (%0,7), bu nedenle doğal şartlarda zincirleme fisyon tepkimesi başlatmak zor hale gelmiştir.

Çevresel Koşulların Eşsizliği: Oklo'da, fisyon tepkimesini başlatacak su gibi bir moderatör, uranyumun yüksek yoğunlukta bulunduğu bir alan ve uygun jeolojik yapı gibi bir dizi eşsiz koşul bir araya gelmiştir. Bu koşulların başka bir yerde kendiliğinden oluşması oldukça nadirdir.

Tarihsel Koşullar: Dünya tarihi boyunca böyle bir reaktörün oluşumu için çok dar bir zaman aralığı vardı. 2 milyar yıl önce, Uranyum-235'in bolluğu ve jeolojik koşullar, bu tür reaktörlerin oluşumuna olanak tanıyordu, ancak bu koşullar zamanla değişti.

Sonuç olarak, şu anda dünya üzerinde Oklo gibi başka bir doğal reaktör bilinmemektedir ve Oklo, bilinen tek doğal nükleer reaktör olarak kabul edilir.

https://www.iaea.org/

Oklo Doğal Nükleer Reaktörü'nde gerçekleşen işlem, nükleer fisyon adı verilen bir süreçtir. Bu işlem, modern nükleer reaktörlerdeki süreçlerle büyük oranda benzerdir, ancak Oklo reaktörü tamamen doğal şartlar altında çalışmıştır. İşlemin nasıl gerçekleştiğini ve sürecin temel mekanizmasını şu şekilde açıklayabiliriz:

1. Uranyumun Doğal Bolluğu

Yaklaşık 2 milyar yıl önce, Oklo bölgesindeki uranyum cevherinde, bugün olduğundan daha yüksek oranda Uranyum-235 (U-235) bulunuyordu. O dönemde U-235 izotopu, doğal uranyumun yaklaşık %3'ünü oluşturuyordu. (Günümüzde bu oran yaklaşık %0,7'dir.) Bu yüksek U-235 oranı, doğal şartlar altında nükleer fisyon sürecini başlatmak için gerekliydi.

2. Nükleer Fisyon

Nükleer fisyon, ağır bir atom çekirdeğinin (örneğin U-235'in) bir nötron tarafından vurulması sonucunda iki daha hafif çekirdeğe bölünmesi sürecidir. Bu işlem sırasında büyük miktarda enerji açığa çıkar ve aynı zamanda daha fazla nötron serbest bırakılır. Bu nötronlar diğer U-235 atomlarına çarparak zincirleme bir tepkime başlatabilir.

Temel işlem şu şekildedir:

Bir U-235 atomu, bir nötron tarafından vurulur.

U-235 atomu iki daha küçük çekirdeğe (örneğin baryum ve kripton gibi) bölünür.

Bölünme sırasında enerji açığa çıkar.

Aynı zamanda, bölünme sürecinde 2 veya 3 yeni nötron serbest kalır.

Serbest kalan bu nötronlar, başka U-235 atomlarına çarpar ve bu da yeni fisyon reaksiyonlarını başlatır.

3. Zincirleme Reaksiyon

Eğer ortamda yeterince U-235 bulunuyorsa ve bu nötronlar başka U-235 atomlarına çarpıyorsa, bir zincirleme reaksiyon başlar. Oklo'da bu koşullar oluşmuş ve fisyon süreci kendiliğinden devam etmiştir.

4. Su Moderatörü

Nükleer fisyon sürecinde, nötronlar çok hızlı hareket eder ve bu hızlı nötronlar yeni fisyon reaksiyonları başlatmak için etkili değildir. Nötronların yavaşlaması gerekir. Bu yavaşlamayı sağlayan maddeye moderatör denir. Oklo'daki doğal reaktörde, yeraltı sularının bu moderatör rolünü oynadığı düşünülmektedir.

Agora Bilim Pazarı

Her Şeyin Sonu

Belki biz görmeyiz ama günün birinde her şey sona erecek. Evrenimizin bir başlangıcı olduğunu biliyoruz; peki bu hikâyenin sonunda ne olacak? Ve bu son bizim için ne anlama geliyor?

Capcanlı, esprili dili ve mizah anlayışıyla astrofizikçi Katie Mack, bizi kozmosun beş olası finaline –Büyük Çöküş, Sıcak Ölüm, Vakum Bozunumu, Büyük Yırtılma ve Sekme– doğru hayret verici bir geziye çıkarıyor. Bunu yaparken kuantum mekaniği, kozmoloji, sicim teorisi ve daha pek çok mühim kavram arasında bize keyifle yol gösteriyor. Halihazırdaki eksik evren bilgimizde yapılacak ufak oynamaların ortaya bambaşka gelecekler çıkarabileceğini keşfediyoruz: Evrenimiz nihayetinde kendi içine çökebilir, kendini yırtabilir, hatta –önümüzdeki birkaç dakika içinde– önlenemez biçimde genişleyen bir kıyamet baloncuğuna kurban gidebilir.

Bu sürükleyici “kozmik gerçekliğe kaçış” öyküsü, büyülü ve pek aşina olmadığımız bir fizik sahasını incelemenin ötesinde, yükselen bir astrofizikçinin evreni ve evrendeki yerimizi düşünürken yaşadığı heyecanı da bizle paylaşıyor. Patlayan yıldızlar ve sıçrayan evrenler arasında Mack, aciz faniler olarak yolun sonunu değiştiremesek de en azından ne olup bittiğini birazcık kavramaya başlayabileceğimizi gösteriyor.

Her Şeyin Sonu, tüm bildiklerimizin en ucuna doğru uzanan, çılgınca eğlenceli, şaşılacak derecede neşeli ve iyimser bir seyahat.

Devamını Göster

₺270.00

Satın Al Tüm Ürünler

Su, nötronları yavaşlatarak (termal nötronlar haline getirerek), yeni U-235 atomlarını etkili bir şekilde vurabilecek hale getirir. Böylece zincirleme reaksiyon sürdürülebilir hale gelir.

5. Reaktörün Çalışma Döngüsü

Oklo reaktöründe işlem şu şekilde döngüsel olarak devam etti:

Zincirleme fisyon reaksiyonu başlar, enerji açığa çıkar.

Bu süreç bir süre devam ettikten sonra, ısınan su buharlaşır ve reaktörün sıcaklığı artar.

Su moderatör olarak görev yapamadığında, nötronlar çok hızlı kalır ve fisyon durur.

Bu döngü tekrar eder: Su geri geldiğinde reaksiyon yeniden başlar, su buharlaştığında durur.

6. Zincirleme Reaksiyonun Durdurulması

Bu döngüsel süreç yaklaşık 500.000 yıl boyunca devam etti. Ancak sonunda U-235 izotopunun tükenmesi ve reaktör bölgesindeki koşulların değişmesi nedeniyle zincirleme reaksiyon sona erdi.

7. Sonuç

Bu süreç, günümüzde modern nükleer reaktörlerde gerçekleşen fisyon tepkimelerine çok benzer, ancak Oklo reaktörü tamamen doğal jeolojik koşullar altında oluşmuştu. Oklo’nun bu eşsiz örneği, doğada kendi kendine gerçekleşen kontrollü bir nükleer fisyon sürecinin mümkün olduğunu gösteren tek kanıt olarak kabul edilir.

Reaktörde gerçekleşen nükleer fisyon işlemi, bugün kullandığımız nükleer enerji üretim sistemlerinin temelini oluşturur.

***

Ayrıca bu bilgiler, fizik yasalarının (özellikle zayıf nükleer kuvvetlerin ve elektromanyetik kuvvetlerin) milyarlarca yıl önce bile sabit kaldığını gösteren bir başka dolaylı kanıttır.