Hace 2 mil millones de años, la naturaleza creó su propio reactor nuclear: ¡Así funciona!
"Esto no puede ser posible."
Esa fue la idea que cruzó por la mente del físico Francis Perrin en mayo de 1972. Perrin examinaba un trozo oscuro de mineral de uranio en una planta de procesamiento de combustible nuclear en el sur de Francia. Esta muestra, extraída de una mina en Gabón, África, albergaba un secreto que cuestionaba todo lo que los científicos sabían sobre el uranio natural.
Normalmente, el uranio se compone de una proporción constante de isótopos como el uranio-238, el uranio-234 y el crucial uranio-235. La proporción de uranio-235 en la corteza terrestre se mantiene constante en un 0,720 %. Sin embargo, esta muestra de Gabón contenía solo un 0,717 % de uranio-235. Si bien se trata de una pequeña desviación, fue suficiente para generar alarma. La explicación más simple era que el uranio había sufrido fisión. Pero, al tratarse de una muestra natural, ¿cómo pudo haber ocurrido esto?
¿Alguien había estado manipulando el uranio? ¿Era obra de una civilización antigua y desconocida? ¿O quizás algo aún más extraño estaba en juego?
La fisión en la naturaleza
A medida que los científicos continuaban sus investigaciones, la situación se volvió más compleja. Algunas muestras de uranio de la región de Oklo , en Gabón, contenían niveles de uranio-235 aún más bajos, tan bajos como el 0,4 por ciento . Esto era más que una simple casualidad estadística; indicaba un cambio fundamental en el mineral. Análisis posteriores revelaron que el uranio había sufrido fisión, el mismo proceso utilizado en los reactores nucleares. Sin embargo, esto no fue el resultado de la intervención humana ni de una especie alienígena. La evidencia apuntaba a un evento que había ocurrido hace dos mil millones de años. De repente, surgió lo impensable: la naturaleza había creado su propio reactor nuclear. Francia había extraído uranio de Gabón, su colonia en ese momento, durante casi 40 años. Francia era una importante potencia nuclear y utilizaba uranio para generar electricidad tanto en su país como en el resto de Europa. El descubrimiento de depósitos de uranio cerca de la ciudad de Oklo, en Gabón, fue una noticia emocionante, pero nadie, al menos inicialmente, comprendió por completo lo que se había descubierto. Así es como Perrin analizó esta extraña muestra. Él y sus colegas confirmaron que se trataba de una muestra natural que había sufrido fusión cuando la Tierra era todavía un planeta joven.
Los reactores de fisión nuclear artificiales funcionan controlando cuidadosamente una reacción en cadena en la que los átomos de uranio-235 se dividen por neutrones, liberando energía y más neutrones, que a su vez dividen otros átomos. Para mantener esta reacción, se utiliza uranio enriquecido , lo que aumenta la concentración de uranio-235. La creación de estos reactores requiere tecnología avanzada, ingeniería de precisión y protocolos de seguridad meticulosos. No es algo que se esperaría que ocurriera por sí solo en la naturaleza.
Sin embargo, hace miles de millones de años en Oklo, la naturaleza había proporcionado espontáneamente la combinación adecuada de concentración de uranio, agua y estabilidad geológica para sostener una reacción de fisión controlada.
¿Cómo crear un reactor natural?
En 1956, el químico Paul K. Kuroda predijo que los reactores de fisión naturales podrían formarse en las condiciones adecuadas. Su trabajo atrajo cierta atención, pero no tuvo repercusión inmediata porque las condiciones parecían improbables y pocas personas (si es que alguna) esperaban realmente encontrar algo así.
Kuroda estimó que, para sostener una reacción de fisión nuclear natural, el depósito de uranio debería tener al menos 0,66 metros de espesor. Si el depósito fuera menor, no alcanzaría la masa crítica. El depósito también debía contener suficiente uranio-235.
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, un nivel similar al del uranio enriquecido utilizado en los reactores nucleares modernos. Al igual que en los reactores modernos, se necesitaba un "moderador" para ralentizar los neutrones y aumentar la probabilidad de fisión. En Oklo, el agua subterránea desempeñó este papel crucial. Al ralentizar los neutrones, el agua facilitó una reacción en cadena sostenida.
"Sin nada que ralentice los neutrones, que los modere, como en un reactor nuclear de agua ligera artificial, las reacciones de fisión simplemente se detienen. En Oklo, el agua actuó como moderador, controlando la reacción en cadena al absorber los neutrones", explicó Peter Woods, líder del equipo responsable de la producción de uranio en el Organismo Internacional de Energía Atómica.
También debía estar libre de elementos como el boro o el litio, que absorben neutrones y detienen la fisión. Afortunadamente, los depósitos de Oklo carecían de estos contaminantes, lo que permitió que la reacción continuara. Cuando estas condiciones se dieron a la perfección, el resultado fue un reactor nuclear natural.
El antiguo reactor de Oklo no operaba de forma continua. Mediante la datación de rocas y el análisis de la actividad pasada, los investigadores han descubierto que el reactor de Oklo operaba en ciclos.
A medida que el agua subterránea se filtraba en los depósitos de uranio, templaba los neutrones, lo que permitía la fisión. La reacción calentaba el agua, convirtiéndola finalmente en vapor. Sin agua para moderar los neutrones, la reacción se detenía.
"Eso es lo que lo hace tan fascinante: que el tiempo, la geología y las condiciones del agua se combinaron para que esto sucediera y se conservara hasta nuestros días. La historia se ha resuelto con éxito", dijo Woods.
Una vez que la zona se enfrió y se filtró más agua subterránea, la reacción se reinició. Este ciclo se repitió durante cientos de miles de años. La investigación sobre el reactor Oklo concluyó:
"Se produjeron alrededor de 15.000 megavatios-año de energía de fisión a lo largo de varios cientos de miles de años, el equivalente a operar un gran reactor de 1.500 MW durante diez años".
Un espacio 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 impactante. Reveló que la naturaleza había dominado la energía nuclear mucho antes de que los humanos la hubieran imaginado. Sin embargo, aunque algunas predicciones teóricas coincidían con las observaciones, comprobar lo que estaba sucediendo resultó difícil. Existían cuatro puntos calientes naturales, todos dentro de la misma estructura geológica.
La clave para resolver estos enigmas residía en una fuente inesperada: el gas xenón. Atrapado en los minerales de Oklo, este gas inerte (inactivo) servía como cápsula del tiempo.
Durante la fisión nuclear se forman diferentes isótopos de xenón, y sus proporciones pueden revelar las condiciones en las que se produce. El físico Alex P. Meshik analizó estos isótopos de xenón y descubrió que ofrecen pistas sobre la estabilidad del reactor. El xenón atrapado sugirió que las reacciones de fisión del reactor eran extremadamente estables, alternándose según cambiaban los niveles freáticos.
El xenón también reveló cómo el reactor finalmente se apagó: con el tiempo, el uranio-235 se agotó gradualmente y el suministro de combustible cayó por debajo del umbral crítico necesario para sostener la fisión.
Aunque las minas de uranio de Oklo están agotadas, el legado de los únicos reactores nucleares naturales conocidos del mundo perdura. Se conservan ejemplos de reactores de Oklo en museos como el Museo de Historia Natural de Viena, donde los visitantes pueden admirar las rocas producidas por el reactor de fisión natural.
Puede que existan otros reactores naturales, pero aún no se han encontrado.
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