xitizap # 23

USD 833  milhões

Oklo—reactor nuclear

O Xenon e Gaia

Paparoca Frankenstein II

fotofolio Filipe Moreira

rapidinhas

xitizap # 23

USD 833 milhões

oklo - reactor nuclear

o Xenon e Gaia

paparoca frankenstein II

fotofolio Filipe Moreira

rapidinhas

 

Epifanias e Gases Nobres

 

mas o que é que a Mozal

tem a ver com os reactores de Oklo?

 

em rigor …  NADA !

 

A não ser a coincidência de a BHP Billiton ter há tempos adquirido o maior depósito de urânio conhecido no mundo (Olympic Dam) – que é suposto não ter o U-235 já um bocadito gasto em reacções de fissão natural; e o facto de, recentemente, se ter descoberto que, em Oklo, o Xenon afinal não se localizava junto aos minerais ricos em urânio, mas antes na zona dos fosfatos de alumínio - que não têm urânio algum.

 

Em artigo publicado no Scientific American (Nov 2005), e a propósito dos reactores naturais de Oklo, Alex P. Meshik dá-nos conta da sua aturada pesquisa centrada na questão do Xenon – um pesado gás nobre, raro, e inerte, que pode permanecer aprisionado no interior dos minerais durante biliões de anos.

 

O Xenon possui nove isótopos estáveis, produzidos em várias proporções por diferentes processos nucleares. Nobre que é, o Xenon resiste a ligar-se quimicamente com outros elementos, e por isso é fácil de purificar para análises isotópicas. O Xenon é de tal forma raro que permite aos cientistas usá-lo para detectar e perseguir os traços de reacções nucleares.

 

Recentemente, Meshik e a sua equipa tiveram acesso a um espectrómetro de massas muito rigoroso e, após terem extraído o Xenon da sua minúscula amostra Oklo, procederam a análises isotópicas.

 

A primeira surpresa chegou-lhes quando constataram aonde é que se localizava o Xenon – não junto aos grãos ricos em urânio como seria lógico supor, mas antes, e na sua maior parte, nas entranhas dos fosfatos de alumínio. A segunda surpresa surgiu-lhes quando constataram uma anomalia na composição isotópica do Xenon – nada do que viam se parecia com o que seria de esperar de uma normal fissão de urânio. Após muita reflexão, a equipa de Meshik acabou por concluir que tal estrutura isotópica só poderia resultar da criação de Xenon em momentos diferentes. Ou seja, uma nova confirmação quanto ao natural pulsar dos reactores nucleares em Oklo – liga, desliga, conforme a temperatura do moderador água ao longo de mais de 2 biliões de anos.

 

 

zeca bamboo

 

ajustando-se ao excelente artigo de Alex P. Mewshik (Scientific American, Nov 2005)

 

 

Os reactores nucleares naturais (Oklo)

 

excerptos - James Lovelock, The Ages of Gaia (1988)

tradução livre xitizap

 

 

Uma bizarra consequência do aparecimento do oxigénio na Terra foi o advento dos primeiros reactores nucleares.

Contudo, é raro depararmo-nos com descrições públicas sobre energia nuclear que não nos remetam para hipérboles. Hipérboles que, normalmente, pretendem causar a impressão de que o projecto e construção de um reactor nuclear são troféus unicamente atingíveis pela criatividade da física e engenharia humanas.

 

É portanto oportuno saber-se que, na era Proterozoica, uma comunidade de modestas bactérias construiu um conjunto de reactores nucleares que funcionaram durante milhões de anos. Este extraordinário acontecimento ocorreu há cerca de 1.8 biliões de anos, e foi acidentalmente descoberto numa mina em Oklo (Gabão, África) que fornece urânio à indústria nuclear francesa.

 

Durante os anos 1970s, descobriu-se que uma das remessas de urânio das minas de Oklo continha menos isótopos Uranium-235 do que seria normal. Recorde-se que o urânio natural apresenta sempre a mesma composição isotópica: 99.27% de Uranium238, 0.72% de uranium-235 e traços de uranium-234. Apenas o uranium-235 pode tomar parte na cadeia de reacções necessária à produção de energia nuclear – ou de explosões – e, naturalmente, este isótopo físsil é cuidadosamente guardado, e a sua proporção no urânio é sujeita a repetidas e detalhadas inspecções.

 

Imagine-se pois o choque que se deve ter propagado na Agencia Atómica de Energia Francesa quando se descobriu que a tal remessa de urânio natural de Oklo continha uma proporção de Uranium-235 muito mais pequena que o normal. Teria algum grupo clandestino descoberto um novo método de extracção desse potente isótopo físsil? Estaria agora alguém a armazená-lo para produzir armas nucleares? Teria alguém roubado urânio natural de Oklo substituindo-o por urânio já usado produzido por alguma indústria nuclear de outro local?

Fosse o que fosse, algo de sinistro parecia provável.

 

A verdade, quando mais tarde se revelou, afinal consistia de uma fascinante peça científica criada pela natureza.

 

A química do elemento urânio é tal que ele é insolúvel em água na ausência de oxigénio; contudo, ele rapidamente se torna solúvel em água em presença de oxigénio. Quando, em plena era Proterozoica, a quantidade de oxigénio se tornou bastante para tornar a água subterrânea em oxidante, o urânio nas rochas começou a dissolver-se e, como ião uranyl, tornou-se um dos muitos elementos presentes no fluxo de correntes. A força da solução de urânio deverá ter sido, no limite, não superior a poucas partes por milhão, e o urânio deverá ter sido um dos muitos iões da solução.

 

No local que é hoje Oklo, tais correntes fluíram na direcção de um tapete de algas que incluíam microrganismos com uma específica capacidade para recolherem e concentrarem urânio. Inconscientemente, tais microrganismos desenvolveram tão bem a sua função que, mais tarde, se criaram depósitos de óxido de urânio, em estado suficientemente puro, e quantidade suficientemente basta, para que se desse início a uma reacção nuclear.

 

Quando mais que uma certa massa crítica de urânio contendo o físsil isótopo é concentrada em dado local acontece uma reacção em cadeia auto-suportada. A fissão (cisão) de átomos de urânio é acompanhada de libertação de neutrões até aí baseados no núcleo atómico, que por sua vez vão causando a fissão de cada vez mais átomos de urânio, e consequente fluxo cada vez maior de agitados neutrões – uma reacção em cadeia.

 

Desde que o número de neutrões produzidos balanceie os que vão escapando ou indo sendo absorvidos por outros átomos, o reactor nuclear vai continuando a trabalhar. Este tipo de reactor não é explosivo; na verdade ele auto-regula-se. A presença de água, via sua capacidade para retardar e deflectir neutrões, é um dos aspectos essenciais do reactor. Quando aumenta a potência emitida, a água entra em ebulição e a reacção torna-se mais lenta. Uma cisão (fissão) nuclear é um tipo perverso de fogo; queima melhor quando bem regado. Durante milhões de anos, os reactores Oklo produziram potências a nível do kW e, nesse processo, consumiram uma boa parte do Uranium-235 natural.

 

A existência dos reactores Oklo confirma um ambiente em oxidação. Na ausência de oxigénio, o urânio não é solúvel; e ainda bem que não. Quando a vida começou na Terra, e lá vão mais de 3.6 biliões de anos, o urânio natural era muito mais rico em termos do físsil isótopo U-235. Este isótopo decai mais rapidamente que o isótopo mais comum, o U-238, e, no início da vida na Terra, a proporção de U-25 no então urânio natural não seria 0.7%, como é hoje, mas 33%. Um urânio que, de tão enriquecido que estava poderia ter causado espectaculares fogos de artefactos nucleares - caso as bactérias não tivessem sido suficientemente ajuizadas para evitar concentrá-lo em algum local. Isto também sugere que, nos primórdios do pré-câmbrico, a atmosfera não estava em oxidação.

 

Admite-se que, na altura, as bactérias não poderiam ter debatido os custos e benefícios da energia nuclear.

 

O facto de os reactores terem trabalhado durante tanto tempo, e o facto de só em Oklo existirem vários, sugere que teve que existir re-alimentação, e que a radiação e desperdícios nucleares dos reactores não estorvou o antigo eco-sistema bacteriano. E a distribuição de produtos característicos de uma cisão estável em redor do local do reactor Oklo é também uma valiosa evidencia sugerindo que os actuais problemas de armazenamento de desperdícios nucleares não são tão difíceis e perigosos como os febris pronunciamentos do movimento anti-nuclear referem.

 

Os reactores naturais em Oklo são um esplêndido exemplo de homeostasia geofísica. Eles ilustram como é que materiais específicos podem ser segregados e concentrados em estado puro – em si próprio um acto de profunda negentropia – mas também um subsistema de numerosos processos geofísicos de incalculável valor. A separação de sílica por diátomos, e a do carbonato de cálcio por coccolithophoridons e outros organismos vivos, ambos em forma quase pura, são processos desse tipo e tiveram um efeito profundo na evolução da Terra.

 

scan de

 

photo by

 

François Gauthier—Lafaye

 

In

Scientific American