xitizap # 23

USD 833 milhões

oklo - reactor nuclear

o Xenon e Gaia

paparoca frankenstein II

fotofolio Filipe Moreira

rapidinhas

 

 

 

a energia nuclear está aí

e não vale a pena evitar o debate.

 

 

Interessadíssimo, quanto mais não seja pelo sul-africano spin PBMR, xitizap considera que a coisa se deve abordar pelas origens, e despachou Zeca Bamboo (editor Astro Stuff) para Oklo (Gabão) - a fim de observar como é que, na Terra, e muito antes do homem, surgiram os primeiros reactores nucleares.

 

e embora James Lovelock sugira que as bactérias sabem tratar dos lixos nucleares, importa reter que a pressa de baby Bush em fazer de Yucca Mountain um dos seus privilegiados depósitos é, uma vez mais, um inquietante sinal de precipitação científica.

 

no entretanto, é sempre fascinante saber por onde andam os alumínios da Mozal.

astro stuff

 

Zeca Bamboo, em directo de Oklo

 

 

a Natureza e os reactores nucleares de Oklo

 

 

em Maio 1972, o físico francês Francis Perrin deparou-se com uma estranha anomalia no urânio natural com que trabalhava.

 

Na altura, Perrin trabalhava na unidade de processamento de combustíveis nucleares Peirrelatte – um dos fornecedores das centrais nucleares francesas - e procedia a uma análise de rotina do minério de urânio adquirido nas minas de Oklo (Gabão).

 

A anomalia resultava do facto de a abundância relativa de dois dos mais significativos isótopos do urânio natural minerado em Oklo divergir significativamente do que era normal encontrar nos outros depósitos de urânio.

 

Intrigado, Perrin intensificou as pesquisas e constatou que, mais do que uma anomalia estatística, o facto era absolutamente consistente: as amostras do urânio de Oklo continham muito menos isótopos U-235 do que seria expectável.

 

Recorde-se que, tal como todo o urânio natural, as amostras de Oklo continham três isótopos naturais de urânio, cada um com a sua específica massa atómica: o urânio 238 (a variedade mais abundante), o urânio 234 (o mais raro) e o urânio 235 que é o isótopo mais cobiçado já que ele pode suster reacções nucleares em cadeia. Na maior parte dos depósitos conhecidos - na Terra, na Lua e mesmo em meteoritos – o urânio natural é constituído essencialmente por isótopos U-238 (99.27%), e o físsil isótopo U-235 normalmente anda à volta de 0.72% - é geralmente admitido que discrepâncias de uma parte por mil sejam normais.

 

Contudo, as amostras de urânio natural de Oklo mostravam que a abundância relativa do isótopo U-235 não passava dos 0.717%.

 

Embora diminuta, esta diferença foi suficiente para alertar os especialistas da CEA (Comissão de Energia Atómica francesa) que, perplexos, procuraram explicações para esta estranha anomalia. Inicialmente, começaram por se certificar de que não teria havido despejos de combustível nuclear já usado nas minas de Oklo, mas rapidamente descartaram a ideia – tal como a hipótese de fraude científica. E, como não podia deixar de ser, na altura circularam até várias conspirativas teorias tentando explicar o fenómeno através de um hipotético despenhamento de uma nave extra-terrestre, ou mesmo com a existência de uma antiga civilização que teria utilizado energia nuclear.

 

Por fim, o mistério de Oklo começou a ser melhor percebido quando, nas bolsas desse minério já esgotado, se detectou que nele estava igualmente presente um espectro de outros produtos que caracteristicamente acompanham a fissão nuclear – e em quantidades consistentes com as que são produzidas em caso de cisão.

 

Entretanto, mais credíveis explicações começaram a surgir quando alguém se recordou de uma previsão feita em 1953 por George W. Wetheril e Mark G. Inghram. Dezanove anos antes da descoberta da anomalia em Oklo, estes cientistas haviam já considerado que alguns depósitos de urânio poderiam ter operado como uma versão natural dos reactores de fissão nuclear que na altura começavam a tornar-se “populares”.

 

Pouco tempo depois, em 1956, Paul K. Kuroda, um químico da Universidade de Arkansas, estipulou um quadro de condições necessárias e suficientes para que uma massa de urânio natural pudesse, espontaneamente, entrar em fissão auto-sustentada.

 

Para além da época histórica em que tais reactores naturais poderiam ter emergido – há cerca de 2 biliões de anos, quando a abundância relativa do isótopo U-235 teria chegado a níveis de 3% - Kuroda previu mesmo que, se o minério fosse suficientemente poroso, certas quantidades de água poderiam permanecer em pequenas bolsas do minério e assim jogarem o papel de moderador da reacção – nem sequer seria necessário recorrer a água-pesada ou grafite para moderar as reacções nucleares.

 

Kuroda determinou igualmente o tamanho crítico de tais reactores naturais – um limiar abaixo do qual a auto-sustentada reacção em cadeia não poderia acontecer já que muitos neutrões se escapariam do núcleo do reactor – bem como a concentração necessária de átomos de urânio na massa de minério que, segundo ele, deveria atingir os 70%.

 

A descoberta da anomalia do urânio de Oklo viria a suscitar intensos estudos por parte dos físicos do mundo inteiro e, na sequencia de uma conferencia especial realizada em 1975 em Libreville (Gabão) tornou-se indisputável a tese demonstrando que a menor abundância do isótopo U-235 no urânio natural de Oklo se devera à ocorrência de reacções de fissão natural  - que o haviam esgotado em boa parte.

 

 

Mas então como é que evoluíram os reactores de Oklo?

 

Provavelmente, o conteúdo de urânio dos minérios de urânio natural de Oklo ascendeu à superfície devido a actividade vulcânica e, mais tarde, as águas superficiais dissolveram-no das rochas vulcânicas. Na altura, já havia suficiente oxigénio na atmosfera para que o urânio oxidasse; contudo, o óxido de urânio não é solúvel em água pelo que ele poderá ter-se depositado em largas camadas de alta concentração.

 

Tudo indica que os reactores de Oklo preenchiam todos os requisitos estipulados por Kuroda – núcleos de grandes massas e alta concentração de urânio depositados em materiais porosos em movimento, principalmente arenitos. A concentração nas rochas de materiais absorventes de neutrões (o boro, lítio e outros) deveria ser negligenciável, e a relação U-235/U-238 era à volta de 3%. Nos porosos arenitos havia água suficiente para que se desse uma moderação de neutrões e, mais ainda, a água presente nas rochas estava termo-hidraulicamente ligada às águas superficiais e subterrâneas.

 

Finalmente, há cerca de 1.7 biliões de anos, o reactor de Oklo terá entrado em regime crítico.

 

A reacção em cadeia terá provavelmente começado devido à fissão espontânea e radiações cósmicas – uma reacção em cadeia que de modo algum foi contínua. À medida que aumentava o número de fissões por unidade de tempo, mais calor era produzido, o que levava à evaporação da água que servia de moderador. Os reactores entravam então em regime sub-crítico, até que suficiente água de novo se infiltrasse para repor as condições de criticalidade do reactor. Este pulsar de reacções em cadeia terá durado cerca de 1 milhão de anos, e o fluxo de neutrões no reactor provavelmente seria na ordem de 109 a 1021/cm2s. Nas actuais centrais nucleares este fluxo anda na ordem de 1013 a 1014 /cm2s.

 

Quando a concentração de U-235 baixou aquém do valor crítico, devido à operação do reactor e ao decaimento natural, os reactores de Oklo pararam então completamente.

 

Curiosamente, toda esta maravilhosa história natural, que só pôde ser apreendida milhões de anos depois devido à atenção de Francis Perrin na análise do baixo teor de U-235 no urânio de Oklo, suscitou um inusitado interesse por parte dos que, nos USA, procuravam encontrar soluções para o depósito das enormes quantidades de lixos nucleares resultantes da produção das centrais nucleares, e sobretudo dos programas de massificação de armas nucleares. E George Cowan, que à época chefiava a divisão de química nuclear do laboratório de Los Álamos, chegou a fazer várias viagens a Oklo com o objectivo de investigar o assunto.

 

Contudo, para George Cowan as lições de Oklo não sugeriam quaisquer soluções geológicas para o depósito de lixos nucleares; elas apenas revelavam os processos químicos e metalúrgicos que haviam permitido à natureza agregar e manter intactos enormes armazéns de tesouros naturais durante biliões de anos. Pelo que, quando a administração Bush lhe solicitou que, perante o Congresso, ele prestasse um testemunho em favor da armazenagem de lixos nucleares em depósitos, George Cowan recusou-se.

 

E disse: “Não se pode provar a integridade de cinco milhas de rochas.”

 

Ele sugeriu até que a natureza já havia mostrado melhores soluções para, sem quaisquer danos, reter materiais físseis durante longos períodos de tempo. Como por exemplo as praias de areias negras com radioactivas monazites – tipo as pesadas areias da Corridor Sands no Chibuto.

 

Não surpreendentemente, há dias baby Bush decidiu uma vez mais precipitar-se em perigosas aventuras, e acelerou o programa de depósitos em Yucca Mountain. Zeus nos proteja.

 

zeca bamboo

 

fontes: www.npp.hu, Scientific American, Los Álamos Monitor

 

 

Reactor # 15 em Oklo

 

As manchas amarelas revelam óxido de urânio (70% concentração) em zonas de arenitos.