Reactor Nuclear Natural de Oklo

Como decía en el post anterior “ la relación entre el Uranio 238 y el Uranio 235 se ha mantenido constante en la Tierra, exceptuando algunos lugares”. Hace unos dos mil millones de años, el uranio natural de un yacimiento geológico situado en el Gabon experimento una reacción nuclear de fisión.  ¿Cuáles fueron sus consecuencias?. Referencias: reacción nuclear, fisión, reactor nuclear, uranio 235, isotopos.

Reactor nuclear de Oklo. Cred: Robert D.Loss. WAISRC

El Uranio natural se encuentra en el sistema solar compuesto por tres isotopos (los isotopos son núcleos atómicos con el mismo número de protones pero distinto número de neutrones, ver átomo)Estos isotopos son, el Uranio 238 con una abundancia de 99,2745%, el Uranio 235 con el 0,7200% y el Uranio 234 con el 0,0055%. El más codiciado es el Uranio 235 porque puede provocar una reacción nuclear en cadena. Esto sucede cuando un neutrón lento choca contra un núcleo de Uranio 235, la colisión provoca que el núcleo atómico de Uranio 235 se rompa en dos núcleos más pequeños. Este suceso se conoce como fisión nuclear. En este proceso de fisión, aparte de los núcleos más pequeños como productos de la fisión se produce energía y más neutrones que pueden provocar la fisión de otros núcleos.

No todos los neutrones pueden provocar que el núcleo se rompa, es necesario que la velocidad de los neutrones no sea muy grande. Es por tanto imprescindible que algo frene a los neutrones rápidos, es lo que se conoce como moderador. Resulta curioso que el agua puede actuar como moderador de los neutrones rápidos.

En el siguiente esquema se muestra un nucleo de Uranio 235  rompiendose (fisionandose) por el impacto de un neutron lento, los neutrones resultantes de la fisón son rápidos pero se ralentizan  al chocar con las moleculas de agua.

Es evidente que las reacciones nucleares de fisión reducen la composición del Uranio 235. Si encontramos en algún lugar de nuestro sistema solar una variación en la composición isotópica de una muestra natural de uranio, solo queda pensar que se han producido reacciones nucleares de fisión. Esto es lo que ocurrió en unas muestras procedentes del yacimiento de Oklo, en Gagón. Se encontró que la cantidad de Uranio 235 se encontraba por debajo del 0,440%.

Investigaciones posteriores indicaron la presencia de isotopos de neodimio y otros elementos productos de reacciones nucleares. Esto sugería que se produjo una reacción nuclear de forma natural en el pasado, hace unos 1800 millones de años.

Paul K. Kuroda, químico de la Universidad de Arkansas dedujo las condiciones necesarias para que en una mina de uranio  se produjese espontáneamente una fisión nuclear automantenida.

La primera condición es que el tamaño del depósito de uranio sea suficientemente grande para que los neutrones producidos en una primera reacción no salgan de la veta de uranio y puedan ser absorbidos por otros núcleos.

La segunda condición es que el Uranio 235 sea suficientemente abundante. Hoy en día la concentración es menos del 1%, pero hace dos mil millones de años era más abundante. El uranio 235 constituía el 3% del uranio total, que es más o menos el que se provoca hoy en día para el uranio enriquecido que sirve de combustible en las centrales nucleares.

La tercera condición es la presencia de un moderador de neutrones, un material que frene a los neutrones para que induzcan mejor la fisión de otros núcleos.

reacción nuclear de fisión en cadena

Es curioso que estas condiciones se produjeran en 16 áreas separadas de Oklo y en otra zona situada a 35 km, el denominado reactor de Bangombé, 1800 millones de años antes que Enrico Fermi diseñara un reactor nuclear en 1942.

A partir de la cantidad de uranio 235 consumido, se calcula que la energía total liberada es de 15.000 millones de wattios al año, durante centenares de miles de años. ¿Cómo es posible que no se produjera una explosión nuclear? El mecanismo de control lo ejerció el agua subterránea.

El agua actuaba de moderador creando las condiciones de fisión, entonces la energía liberada llevaba a ebullición al agua que desaparecía del reactor, cesando las reacciones nucleares en cadena. Cuando el reactor natural se enfriaba volvía a llenarse de agua y volvía a encender la reacción de fisión. Y así sucesivamente a lo largo de cientos de miles de años.

El procedimiento es sencillo, el reactor actúa cíclicamente, durante media hora se produce la reacción nuclear de fisión que libera energía al agua y esta se calienta hasta convertirse en vapor y escapa a la atmosfera. Acto seguido el reactor nuclear se apaga durante unas dos horas y media que es lo que tarda en volver a llenarse de agua para moderar el reactor y volver a encender la reacción nuclear de fisión en cadena.

En definitiva el reactor nuclear natural de Oklo produjo unos 15 GW al año de potencia durante unos 150.000 años consumiendo en total entre 5 y 6 toneladas de Uranio 235.

Quién sabe si la radiación procedente de Oklo termino incrustándose en una molécula de ADN de un antecesor nuestro, provocando la mutación de un gen recesivo que le llevo a desarrollar la inteligencia. No olvidemos que nuestro antecesor es el australophitecus y surgió de África hace unos 4 millones de años. Quizá esto explicaría por qué la inteligencia no se caracteriza por su abundancia.