“`html

Doğanın Kendi Nükleer Reaktörünü Yaratması: Oklo Olayı

“Bu durum imkansız olamaz.”

Mayıs 1972’de fizikçi Francis Perrin’in aklındaki soru buydu. Perrin, Fransa’nın güneyindeki bir nükleer yakıt işleme merkezinde karanlık bir uranyum örneğini inceliyordu. Gabon’daki bir madenden çıkarılan bu uranyum örneği, bilim dünyasında doğal uranyumun doğasına dair bilgilere meydan okuyordu.

Genel olarak, uranyum; uranyum-238, uranyum-234 ve nükleer enerji üretiminde önemli bir rol oynayan uranyum-235 gibi izotoplardan oluşur. Yerkabuğundaki doğal uranyum-235 oranı, genellikle yüzde 0,720 civarındayken, Gabon’dan gelen bu örnekte oran yalnızca yüzde 0,717 olarak tespit edilmişti. Bu küçük sapma, bilim camiasında büyük bir merak uyandırmaya yeterliydi. En olası açıklama, bu uranyumun bir fisyon sürecine tabi tutulmasıydı. Ancak, doğal bir örnek olarak bu nasıl mümkün olabilirdi?

Acaba uranyum ile biri oynamış mıydı? Yoksa eski bir uygarlığın eserimi söz konusuydu? Belki de daha karmaşık bir durum vardı.

Doğada Fisyon Gerçeği

Bilim insanları araştırmalarına devam ettikçe durum daha da karmaşık bir hal aldı. Gabon’un Oklo bölgesinden alınan bazı uranyum örneklerinde uranyum-235 oranı daha da düşmekteydi, yüzde 0,4’e kadar iniyordu. Bu durum, rastlantısal bir tesadüften ziyade cevherde önemli değişikliklere işaret ediyordu. Derinlemesine yapılan analizler, söz konusu uranyumun nükleer reaktörlerde kullanılan fisyon süreçlerinden geçtiğini ortaya koydu. Ancak bu süreç, ne insan müdahalelerine ne de bilinmeyen varlıkların etkisine dayanıyordu. Kanıtlar, iki milyar yıl önce meydana gelen bir olayı işaret ediyordu. İnanılmaz olan, doğanın kendi nükleer reaktörünü inşa etmiş olmasıydı. Fransa, Gabon’da yaklaşık 40 yıl boyunca uranyum madenciliği yapmıştı. Ülke, önemli bir nükleer güç olarak uranyumu elektrik üretiminde kullanıyordu. Gabon’daki uranyum yataklarının keşfi heyecan verici olsa da, başlangıçta kimse bunun gerçek anlamını tam olarak kavrayamamıştı.

Perrin, bu ilginç örneği işte bu şekilde inceledi. O ve ekibi, bu doğal örneğin Dünya henüz gençken fisyona uğramış bir yapısına sahip olduğunu doğruladı.

Doğal Fisyon Reaktörü Nasıl Oluşur?

1956 yılında Paul K. Kuroda isimli bir kimyager, uygun koşullar altında doğal fisyon reaktörlerinin oluşabileceğini öne sürdü. Çalışması belirli bir ilgi çekse de, gereken koşullar son derece nadir görüldüğü için geniş yankı uyandırmadı.

Kuroda, bir doğal fisyon reaksiyonunun sürdürülebilmesi için uranyum yatağının en az 0,66 metre kalınlığında olması gerektiğini belirtti. Daha ince bir yatak, kritik kütleye ulaşamazdı. Ayrıca uranyum-235 oranı da yeterli seviyede olmalıydı.

İki milyar yıl önce, uranyum-235 günümüzden çok daha boldu. O dönemde doğal uranyumun yaklaşık yüzde 3’ünü oluşturuyordu; bu oran, günümüzdeki zenginleştirilmiş uranyum seviyelerine yakın bir düzeydeydi. Tıpkı modern reaktörlerde olduğu gibi, nötronları yavaşlatmak için de bir “moderatör” rolü üstlenecek bir bileşen gerekliydi. Oklo’da yeraltı suyu bu kritik işlevi yerine getirerek sürekli bir zincirleme reaksiyonunu mümkün kıldı.

Uluslararası Atom Enerjisi Ajansı’nda uranyum üretiminden sorumlu ekip lideri Peter Woods, “İnsan yapımı nükleer reaktörlerde olduğu gibi, nötronları yavaşlatacak bir işlev olmadan fisyon gerçekleşemez. Oklo’da su, nötronları yöneterek zincirleme reaksiyonu kontrol etme işlevini üstlendi” açıklamasında bulundu.

Ayrıca, nötronları emMe özelliğine sahip bor veya lityum gibi elementlerin de bulunmaması gerekiyordu. Neyse ki Oklo’nun yatakları bu ‘kirleticilerden’ arındırılmıştı, bu durum da reaksiyonun devam etmesine olanak tanıdı. Bu koşullar bir araya geldiğinde, doğa kendi nükleer reaktörünü oluşturmuş oldu.

Oklo’daki bu doğal reaktör sürekli çalışmıyordu. Araştırmalar, Oklo reaktörünün döngüsel bir işlemle çalıştığını ortaya koydu. Yeraltı suyu, uranyum yataklarına sızarak nötronları yavaşlatıyordu; bu da fisyonun gerçekleşmesini sağlıyordu. Reaksiyon gerçekleştiğinde su ısınarak buhar haline dönüşüyordu. Nötronları yavaşlatan su olmadığında ise reaksiyon duruyordu.

Yeraltı suyu yeniden sızarak reaksiyonu tetiklediğinde, bu döngü yüz binlerce yıl boyunca tekrarlandı. Oklo reaktörü üzerine yapılan detaylı araştırmalar, şu ilginç sonucu ortaya koydu:

“Yaklaşık birkaç yüz bin yıl boyunca toplamda 15 bin megavat-yıl fisyon enerjisi üretildi, bu da yıllık büyük bir reaktörün on yıl boyunca çalışmasıyla eşdeğerdir.”

Dünyada birçok uranyum madeni bulunmakta, fakat yalnızca bir doğal fisyon reaktörü vardır.

Eşi Benzeri Olmayan Bir Doğa Olayı

Bu olağandışı keşif hızla yayıldı. 1975’te, dünya genelinden fizikçiler Gabon’un Libreville kentinde “Oklo Olayı” olarak bilinen durumu tartışmak üzere bir araya geldi. Bu keşif, doğanın insanların hayal bile edemediği şekillerde nükleer enerjide ustalaştığını göstermekteydi. Ancak bazı teorik tahminler gözlemlerle örtüşse de gerçekte yaşanan olayları kanıtlamak büyük bir zorluktu. Doğal olarak çalışan dört farklı nokta ile aynı jeolojik yapıdaki madenlerin bulunmuş olması ilginçti.

Bu gizemi çözmek için beklenmedik bir kaynak kullanıldı: Ksenon gazı. Oklo’da yer alan mineral yapıları içindeki bu inaktif gaz, bir zaman kapsülü gibi görev yaptı.

Nükleer fisyon sırasında farklı ksenon izotopları oluşmakta ve bu izotopların oranları, fisyonun hangi koşullar altında gerçekleştiğini açığa çıkarmaktadır. Fizikçi Alex P. Meshik, bu doğal ksenon izotoplarını inceledi ve bunların reaktörün istikrarına dair önemli ipuçları taşıdığını buldu. Ksenon, reaktörün fisyon reaksiyonlarının oldukça kararlı olduğunu ve yeraltı suyu seviyeleri değiştikçe devreye girip çıktığını gösteriyordu.

Ksenon ayrıca reaktörün nihayetinde kapanma sebebini de ortaya çıkardı. Zamanla uranyum-235 yavaş yavaş tükendi ve yakıt kaynağı, fisyonu sürdürebilmek için gerekli kritik eşiğin altına düştü.

Günümüzde Oklo bölgesindeki uranyum madenleri tükenmiş olabilir, ancak bilinen tek doğal nükleer reaktör kalıntıları hala yaşamaktadır. Oklo reaktörüne dair örnekler, Viyana Doğa Tarihi Müzesi gibi yerlerde sergileniyor ve ziyaretçilere doğanın bu olağanüstü gelişi sayesinde oluşan mineralleri görme fırsatı sunuyor.

Başka doğal nükleer reaktörler mevcut olabilir; belki de henüz da keşfedilmemiştir.

“`