Maciej Iłowiecki - Kocioł czarownicy

Maciej Iłowiecki

Kocioł czarownicy

W dniu 15 czerwca 1972 r. głównego technologa wielkich francuskich zakładów wzbogacania uranu w Pierrelatte wezwano w trybie nagłym do jednego z laboratoriów fabryki. Zdenerwowani chemicy pokazali mu wynik pewnych analiz. "To niemożliwe. Powtarzajcie!" - zawołał technolog. Ale wyniki były stale takie same: w produkowanym przez zakłady sześciofluorku uranu (gazowe paliwo jądrowe) zawartość izotopu uranu, zwanego U-235, była dużo niższa niż powinna. Przyczyną tego niezwykłego faktu mogło być np. poważne zakłócenie procesu produkcji, jakiś nie wykryty błąd, może awaria linii produkcyjnej. Ale przecież od dawna zakłady w Pierrelatte słynęły z doskonałych wyników i supernowoczesnej technologii. Szybko więc sprawdzono urządzenia: wszystko było w porządku.

Drugą przyczyną mogło być tylko jakieś wielkie oszustwo i to na skalę międzynarodową - zakłady przerabiały rudę uranową, pochodzącą z wielu krajów świata. Ze względu na militarne zastosowanie wzbogaconego uranu cała afera mogła mieć poważne reperkusje polityczne. Zaalarmowano Paryż, zjechali eksperci z CEA (francuska Komisja Energii Atomowej).

Z każdej encyklopedii można się dowiedzieć, że naturalny uran, znajdujący się w skorupie ziemskiej, zawiera z a w s z e 99,28 procent izotopu 238, zaledwie 0,714 procent izotopu 235 i ślady izotopu 234. Zasadniczym paliwem jądrowym na potrzeby gospodarki atomowej jest izotop U-235, dlatego należy izotopy naturalnego uranu rozdzielać albo przynajmniej ów uran w z b o g a c a ć - to znaczy zwiększać w nim procent użytecznego izotopu 235. Paliwo wzbogacone jest o wiele ekonomiczniejsze i wydajniejsze.

Jednak rozdzielanie lub wzbogacanie jest bardzo trudne i kosztowne. Dlatego energetycy boleją nad tym, że występujący na Ziemi uran ma tak nikłą zawartość owego właściwego paliwa jądrowego, izotopu 235.

Tymczasem w przerabianym w Pierrelatte uranie zawartość cennego izotopu okazała się jeszcze m n i e j s z a niż owe 7 dziesiątych procent. A przecież mniejsza być nie mogła! Chemicy zakładów wiedzieli, że każda ruda uranowa powinna zawierać właśnie owe 0,714 procent izotopu 235.

Paryscy eksperci sprawdzili więc rudę, będącą materiałem wyjściowym. Okazało się, że już w rudzie było z a m a ł o izotopu 235, zaledwie ok. 0,44 procent. "Takiej rudy nie ma w przyrodzie - orzekli - mamy do czynienia z jakimś oszustwem". Dziwna ruda nie spadła jednak z nieba - pochodziła z kopalni w Oklo w Gabonie, gdzie złoża uranu eksploatuje się od 1970 r.

Do Oklo i pobliskiego Mounana pojechali najwybitniejsi fizycy CEA. Potwierdzili, że ruda zawiera mniej izotopu 235 niż powinna. Mniejszy procent w rudzie owego izotopu mógłby być tylko rezultatem zużycia tego izotopu w r e a k t o r z e energetycznym. Nie tylko w Gabonie, ale w ogóle w całej Afryce nie było jeszcze wtedy takich reaktorów... Jest to więc po prostu niemożliwe!

Wkrótce fizycy zdobywają nowe dane, w które nikt nie chce wierzyć. Otóż w rudzie z Oklo znajdują się rzadkie pierwiastki: neodym, samar, europ i cer w takich proporcjach, jakie mogą być również tylko wynikiem reakcji łańcuchowej w reaktorze!

Jeszcze inne właściwości rudy z Oklo potwierdzają fantastyczną hipotezę: w gabońskim złożu musiała w bardzo dawnych czasach zachodzić reakcja łańcuchowa. Złoża uranu w pobliżu Oklo liczą sobie miliard siedemset milionów lat. Zatem przed ponad półtora miliarda laty przyroda "zbudowała" tu reaktor jądrowy, który - jak wynika z charakterystyki rudy - musiał pracować (z przerwami) około miliona lat! Brzmi to niewiarygodnie. "Gdybym nie miał przed sobą wyników badań naukowych, nie mógłbym nawet czegoś takiego sobie wyobrazić" - powiedział Wysoki Komisarz Francji do Spraw Energii Atomowej dr Francois Perrin, składając sprawozdanie Francuskiej Akademii Nauk.

Dzisiaj istnieje już więcej niepodważalnych dowodów, iż tak właśnie musiało być. Oczywiście, naturalny reaktor w Gabonie przypominał reaktory XX wieku tylko samą, jeśli można tak rzec, ideą techniczną. Ów zdumiewający twór należałoby bowiem we współczesnym języku określić jako "niejednorodny reaktor na uranie wzbogaconym, moderowanym wodą". Zresztą z punktu widzenia np. trwałości i wydajności był on skonstruowany lepiej od dzisiejszych...

Warunki geologiczne przed tysiącami milionów lat w tym rejonie Afryki były akurat takie, że m o g ł a tu zacząć się i trwać samorzutna reakcja łańcuchowa. Tamtejsza ruda miała bardzo wysoką zawartość paliwa rozszczepialnego, otoczona była grubą warstwą nasyconego wodą piaskowca pełniącego rolę układu chłodzącego. Woda stanowiła również tzw. moderator. W pobliżu zaś - przypadkowo - nie było pierwiastków silnie pochłaniających neutrony (takich, jak np. bor czy kadm) i hamujących reakcję łańcuchową.

Trzeba zatem przyjąć do wiadomości, że w erze proterozoicznej *[Era proterozoiczna (eozoik, prekambr) - druga w dziejach Ziemi, trwała mniej więcej od ok. 1500 mln do ok. 510 mln lat temu.] działał na Ziemi naturalny reaktor jądrowy, który - jak to określili fizycy - przez milion lat "gotował się i buchał parą niczym olbrzymi kocioł czarownicy".

Co z tego wreszcie wynika? Po pierwsze - wniosek dość banalny - że przyroda wciąż uczy nas skromności, sprawiając coraz to nowe, wielkie niespodzianki. Dotychczas reaktor jądrowy wydawał się absolutnym i wyłącznym tworem genialnego zmysłu technicznego człowieka, niemal symbolem postępu naszej cywilizacji. Dnia 2 grudnia 1942 r. Enrico Fermi uruchomił pierwszy reaktor atomowy w Chicago i ta data uznana zostanie pewnie kiedyś za początek nowej epoki cywilizacyjnej. Ciekawe, ile jeszcze dzieł człowieka okaże się wtórnymi wobec dzieł przyrody?

Po drugie, jeśli taka sytuacja zdarzyła się w Gabonie, mogła zdarzyć się i gdzie indziej. Dla ubogiego Gabonu odkrycie CEA było ciosem ekonomicznym, ruda natychmiast staniała. Co będzie, jeśli inne, przewidywane złoża uranu okażą się równie małowartościowe? Eksperci już zastanawiają się nad tą sprawą. Istnienie innych "kotłów czarownicy" jest niesłychanie mało prawdopodobne, ale jest możliwe. Konsekwencje ich istnienia byłyby w praktyce ogromne: bilans źródeł energii dla planety musiałby się zmienić, gospodarka krajów mających uran i wiążących z nim nadzieje mogłaby doznać uszczerbku. Era powszechnej, naprawdę taniej i łatwo dostępnej energii atomowej odsunęłaby się jeszcze dalej - zresztą już dziś wydaje się dalsza, niż wszyscy przypuszczali jeszcze 20 lat temu.

Być może w przyszłości wynaleziemy dużo tańszą i efektywniejszą metodę wzbogacania paliwa jądrowego albo w ogóle zupełnie nowe sposoby zdobywania energii. Natomiast "reaktor" w Gabonie zapewne jest tylko niezwykłym, w istocie naprawdę fantastycznym wybrykiem natury. Dlatego znaczenie teoretyczne, poznawcze owego wybryku jest dużo ważniejsze niż ewentualne skutki praktyczne.

Ostatecznie nic dziwnego w tym, że istnieją rzeczy, o których się nie śniło filozofom. Ale dziwne i niepokojące jest to, że mogą istnieć rzeczy, które pełnym wyobraźni fizykom i technikom wydałyby się wierutną bzdurą.

Maciej Iłowiecki "Z tamtej strony lustra", 1986