“Esto no puede ser posible.”
Ese era el pensamiento que rondaba la mente del físico Francis Perrin en mayo de 1972. Examinaba un fragmento oscuro de mineral de uranio en una planta de procesamiento de combustible nuclear en el sur de Francia. La muestra de uranio, extraída de una mina en Gabón, África, albergaba un secreto que desafiaba todo lo que los científicos sabían sobre el uranio natural.
Normalmente, el uranio se compone de una proporción constante de isótopos: uranio-238, uranio-234 y el codiciado uranio-235. En la corteza terrestre, la proporción de uranio-235 se mantiene estable en 0,720%. Sin embargo, esta muestra de Gabón contenía solo 0,717%. Una pequeña desviación, pero suficiente para hacer saltar las alarmas. La explicación más sencilla sería que el uranio había sufrido fisión. Pero ¿cómo era posible, si se trataba de una muestra natural?
¿Alguien manipuló el uranio? ¿Era un artefacto de una civilización antigua y desconocida? ¿O quizás algo aún más extraño?
Fisión en la naturaleza
Cuanto más investigaban los científicos, más extraño se volvía el asunto. En algunas muestras de uranio de la región de Oklo, en Gabón, la proporción de uranio-235 era aún menor, llegando al 0,4%. Esto era más que una casualidad estadística: significaba que algo profundo había alterado el mineral.
Análisis posteriores revelaron que el uranio efectivamente había sufrido fisión, el mismo proceso utilizado en los reactores nucleares. Pero esto no fue resultado de la intervención humana ni de una especie extraterrestre. La evidencia apuntaba a un evento ocurrido hace dos mil millones de años.
De repente, lo impensable se hizo evidente: la naturaleza había creado su propio reactor nuclear.
Durante 40 años, Francia extrajo uranio en Gabón, que entonces era su colonia. Francia es una potencia nuclear y utilizaba el uranio para producir electricidad, tanto en Francia como en el resto de Europa. Cuando se descubrieron yacimientos de uranio cerca de la ciudad de Oklo, Gabón, fue una noticia emocionante, pero nadie comprendió realmente lo que habían descubierto; al menos no al principio.
Así fue como Perrin terminó analizando la extraña muestra. Él y sus colegas confirmaron que se trata de una muestra natural que se fusionó cuando la Tierra aún era un planeta joven.
Los reactores de fisión nuclear artificiales funcionan controlando cuidadosamente una reacción en cadena donde los átomos de uranio-235 se dividen por neutrones, liberando energía y más neutrones, que a su vez dividen átomos adicionales. Para mantener esta reacción, se utiliza uranio enriquecido, donde se aumenta la concentración de uranio-235. La creación de estos reactores requiere tecnología avanzada, ingeniería precisa y rigurosos protocolos de seguridad. No es algo que se esperaría que apareciera de repente en la naturaleza. Sin embargo, en Oklo, hace miles de millones de años, la naturaleza proporcionó espontáneamente la combinación adecuada de concentración de uranio, agua y estabilidad geológica para sostener una reacción de fisión controlada.
Cómo formar un reactor natural
En 1956, el químico Paul K. Kuroda predijo que, en las circunstancias adecuadas, podrían formarse reactores de fisión naturales. Su trabajo recibió cierta atención, pero no fue un éxito inmediato, ya que las condiciones parecían muy improbables y pocas personas (si es que alguna) esperaban realmente encontrar algo así.
Kuroda estimó que el depósito de uranio debe tener al menos 0,66 metros para sostener una reacción de fisión nuclear natural. Si el depósito es menor, no puede alcanzar la masa crítica. En ese caso, se necesita suficiente uranio-235 en el depósito.
Hace dos mil millones de años, el uranio-235 era mucho más abundante que en la actualidad. En aquel entonces, representaba aproximadamente el 3% del uranio natural, una cantidad similar al uranio enriquecido utilizado en los reactores nucleares modernos. Al igual que en los reactores modernos, el proceso requería un moderador para ralentizar los neutrones y aumentar la probabilidad de fisión. En Oklo, el agua subterránea desempeñó este papel crucial. El agua ralentizó los neutrones, facilitando una reacción en cadena sostenida.
“Como en un reactor nuclear de agua ligera artificial, las reacciones de fisión, sin ningún mecanismo que ralentice o modere los neutrones, simplemente se detienen”, explicó Peter Woods, líder del equipo a cargo de la producción de uranio en la Asociación Internacional de Energía Atómica. “El agua actuó en Oklo como moderador, absorbiendo los neutrones y controlando la reacción en cadena”.
Elementos como el boro o el litio, que absorben neutrones y detienen la fisión, debían estar ausentes. Afortunadamente, los depósitos de Oklo carecían de estos contaminantes, lo que permitió que la reacción continuara. Cuando estas condiciones se ajustaron perfectamente, el resultado fue un reactor nuclear natural.
El antiguo reactor de Oklo no funcionaba continuamente. Los investigadores dataron las rocas y analizaron la actividad pasada. Así, descubrieron que el reactor de Oko operaba en ciclos.
A medida que el agua subterránea se infiltraba en los depósitos de uranio, moderaba los neutrones, lo que permitía la fisión. La reacción calentaba el agua, que finalmente se evaporaba en forma de vapor. Sin el agua para moderar los neutrones, la reacción se detendría.
“Eso es lo que lo hace tan fascinante: que las circunstancias del tiempo, la geología y el agua se combinaron para que esto sucediera”, dijo Woods. “Y que se haya conservado hasta hoy. La historia de detectives se ha resuelto con éxito”.
Tras enfriarse la zona y filtrarse más agua subterránea, la reacción se reanudaría. Este ciclo se repitió durante cientos de miles de años. Un estudio sobre el reactor Oklo concluyó:
“Se produjeron alrededor de 15.000 megavatios-año de energía de fisión, a lo largo de un período de varios cientos de miles de años, equivalente al funcionamiento de un gran reactor de 1.500 MW durante diez años”.
Un sitio natural como ningún otro
La noticia de este fenómeno natural se difundió rápidamente. En 1975, físicos de todo el mundo se reunieron en Libreville, Gabón, para debatir lo que se conocería como el Fenómeno Oklo. El descubrimiento fue asombroso. Resultó que la naturaleza dominaba la energía nuclear mucho antes de que la humanidad la imaginara.
Sin embargo, aunque algunas predicciones teóricas coincidían con las observaciones, no fue fácil comprobar lo que ocurría. Había cuatro puntos que funcionaban como si fueran naturales, todos en las mismas estructuras geológicas.
La clave para resolver estos enigmas residía en una fuente inesperada: el gas xenón. Este gas inerte, atrapado en los minerales de Oklo, actuaba como una cápsula del tiempo.
Durante la fisión nuclear se forman diferentes isótopos de xenón, y sus proporciones pueden revelar las condiciones en las que se produjo. El físico Alex P. Meshik estudió estos isótopos de xenón y descubrió que contenían indicios de la estabilidad del reactor. El xenón atrapado demostró que las reacciones de fisión del reactor eran notablemente estables, con ciclos intermitentes a medida que variaban los niveles freáticos.
El xenón también reveló cómo el reactor finalmente se apagó. Con el tiempo, el uranio-235 se fue consumiendo gradualmente, reduciendo el suministro de combustible por debajo del umbral crítico necesario para mantener la fisión.
Hoy en día, las minas de uranio de Oklo están agotadas, pero el legado de los únicos reactores nucleares naturales conocidos del mundo perdura. Muestras de los reactores de Oklo se conservan en museos, como el Museo de Historia Natural de Viena, donde los visitantes pueden contemplar rocas producidas por el reactor de fisión natural.
Puede que también existan otros reactores naturales, pero aún no los hemos encontrado. Mientras tanto, la humanidad se centra más en sus propios reactores de fisión que en los de la naturaleza.
Fuente: ZME Science.
