Bí ẩn lò phản ứng hạt nhân tự nhiên 2 tỷ năm tuổi ở châu Phi

3 giờ trướcBài gốc

Được phát hiện ở Cộng hòa Gabon, châu Phi, lò phản ứng hạt nhân tự nhiên Oklo đã hoạt động khoảng 2 tỷ năm trước, chứng minh khả năng của thiên nhiên trong việc duy trì phản ứng phân hạch hạt nhân. Hiện tượng này xảy ra nhờ sự kết hợp độc đáo giữa lượng urani-235 dồi dào và nước ngầm, loại nước đóng vai trò làm chất điều hòa neutron, tạo ra một quá trình hạt nhân tự nhiên.

Phát hiện kỳ lạ

Vào tháng 5/1972, một nhà vật lý ở nhà máy xử lý hạt nhân tại Pierrelatte, Pháp, nhận thấy sự bất thường khi phân tích mẫu vật uranium: tỷ lệ đồng vị U-235 thấp hơn bình thường (0,717% thay vì 0,720%).

Sự chênh lệch tưởng như không đáng kể này đã khiến Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Pháp (CEA) ngay lập tức tiến hành một cuộc điều tra toàn diện, bởi nó cho thấy dường như ai đó ở Gabon đã sử dụng U-235 cho các mục đích trái phép như sản xuất vũ khí hạt nhân.

Mỏ quặng ở Oklo, Gabon. (Nguồn: Times of India)

Tuy nhiên, sau nhiều tuần phân tích kỹ lưỡng, các nhà điều tra vẫn không tìm ra dấu hiệu của một cuộc trộm cắp uranium. Thay vào đó, họ khám phá ra rằng các mỏ uranium này đã trải qua một chuỗi phản ứng tương tự lò hạt nhân hiện đại, nhưng hoàn toàn là do thiên nhiên tạo ra.

Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế (IAEA) cho biết: "Để hiện tượng này xảy ra tự nhiên, các mỏ uranium ở Tây Phi phải chứa đủ khối lượng tới hạn uranium-235 nhằm khởi động phản ứng phân hạch". Điều kiện địa chất đặc biệt của Oklo đã khiến việc này trở nên khả thi.

Thiên nhiên đã tạo phản ứng phân hạch thế nào?

Theo Science History Institute, khoảng 1,7 tỷ năm trước, khu vực Oklo là một bãi bùn lớn, với đất sét mềm lẫn khoáng uranium. Lũ lụt thường xuyên xảy ra giúp uranium tan trong nước và lắng xuống nơi có tảo và sinh vật có khả năng hấp thụ chất này, làm tập trung uranium trong cơ thể chúng.

Khi tảo chết, xác của chúng lắng xuống đáy, làm tích tụ và tập trung thêm nhiều uranium hơn nữa. Dần dần, quá trình này làm giàu uranium và đạt được khối lượng tới hạn, tạo ra điều kiện đầu tiên để bắt đầu chuỗi phản ứng phân hạch. Có thể thấy, tảo đóng vai trò như "kỹ sư hạt nhân đầu tiên của thiên nhiên".

Lò phản ứng hạt nhân tự nhiên Oklo. (Nguồn: Wikimedia Commons)

Tuy nhiên, chỉ có uranium thôi là chưa đủ, mà còn cần có nước ngầm. Nghiên cứu đăng trên Thư viện Y học Quốc gia cho biết, nước ngầm đóng vai trò như chất “phanh hãm” tự nhiên, làm chậm các neutron và duy trì phản ứng phân hạch.

Điều đó có nghĩa là, khi nước thấm vào đá giàu uranium như ở Oklo, nó nóng lên và bốc hơi, rồi tạm dừng phản ứng; khi nước quay trở lại, phản ứng lại tiếp tục. Quá trình này lặp đi lặp lại hàng triệu năm, tạo nên một “lò phản ứng tự nhiên” hoàn toàn do thiên nhiên vận hành.

Nguồn năng lượng khổng lồ

Lò phản ứng tự nhiên này đã tạo ra một nguồn năng lượng khổng lồ, ước tính khoảng 15,000 megawatt mỗi năm, tương đương mức năng lượng mà một nhà máy cần để hoạt động liên tục trong vòng 10 năm.

Tiến sĩ Ludovic Ferrìere, nhà địa chất nghiên cứu Oklo, cho biết: "Hiện tượng ở Oklo không chỉ là một kỳ quan địa chất mà còn là phòng thí nghiệm tự nhiên cho khoa học hạt nhân, giúp chúng ra hiểu hơn về quá khứ và tiềm năng năng lượng tương lai trên Trái đất".

Vị trí của Oklo trên bản đồ. (Nguồn: Medium)

Oklo là trường hợp đầu tiên và duy nhất trên thế giới được ghi nhận là "lò phản ứng hạt nhân" tự nhiên bền vững, chứng minh rằng không phải chỉ con người mới có thể tạo ra được phản ứng hạt nhân. Khám phá này trở thành một trong những cột mốc quan trọng trong lịch sử khoa học, khiến con người ít nhất một lần phải suy ngẫm lại hiểu biết của chính mình về thiên nhiên và vật lý.

Ngày nay, di tích lò phản ứng Oklo vẫn là nguồn nghiên cứu quý giá cho các nhà khoa học. Các mẫu vật tại Oklo được lưu giữ trong các bảo tàng, như Bảo tàng Lịch sử Tự nhiên Vienna, phục vụ cho việc nghiên cứu về hoạt động phân hạch cổ xưa và phóng xạ tự nhiên trên Trái đất.

Khánh Ly (Nguồn: The Times of India)

Nguồn VTC : https://vtcnews.vn/bi-an-lo-phan-ung-hat-nhan-tu-nhien-2-ty-nam-tuoi-o-chau-phi-ar988050.html