Imagen: Pixabay

Es posible que no lo sepas, pero hace casi dos mil millones de años, cuando en la tierra no había nada parecido a un ser humano, la naturaleza fue capaz de llevar a cabo de forma espontánea un proceso de fisión nuclear. Lo que ocurrió entonces se descubrió hace relativamente poco tiempo.

Era el mes de mayo de 1972 cuando un tipo que trabajaba en una planta de procesamiento de combustible nuclear en Francia notó algo sospechoso. El hombre estaba llevando a cabo un análisis rutinario de uranio derivado de una fuente mineral aparentemente normal.

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Como en el caso de todo el uranio natural, el material en estudio contenía tres isótopos, es decir, tres formas con diferentes masas atómicas: el uranio 238, la variedad más abundante, el uranio 234, el más raro, y el uranio 235, el isótopo codiciado porque puede sostener una reacción en cadena nuclear.

Había un detalle a tener en cuenta. Mientras que otras partes de la corteza terrestre (incluso en la Luna o en los meteoritos), los átomos de uranio 235 constituyen el 0,72%, en aquellas muestras que provenían del depósito de Oklo en Gabón (una antigua colonia francesa en África ecuatorial occidental), el uranio 235 constituía solo el 0,717%.

Gabon. WC

En nuestra vida ordinaria, este cambio sería tan ínfimo que no le daríamos importancia. En la planta de procesamiento de combustible nuclear, esa pequeña discrepancia era suficiente para alertar a los científicos franceses de que algo extraño había sucedido.

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Los análisis posteriores mostraron que el mineral de al menos una parte de la mina era muy corto en uranio 235. De hecho, parecía que faltaban unos 200 kilogramos, lo suficiente como para hacer media docena de bombas nucleares.

Un reactor nuclear natural

Situación geológica en Gabón que condujo a reactores de fisión nuclear naturales. Wikimedia Commons

Tras el incidente, durante varias semanas los investigadores permanecieron perplejos. Sin embargo, poco después alguien recordó una predicción publicada 19 años antes. En 1953, George W. Wetherill, de la Universidad de California, y Mark G. Inghram, de la Universidad de Chicago, señalaron que algunos depósitos de uranio podrían haber operado como versiones naturales de los reactores de fisión nuclear que se estaban volviendo tan populares en la época.

Poco después, Paul K. Kuroda, un químico de la Universidad de Arkansas, calculó lo que le tomaría de más a un cuerpo de uranio experimentar espontáneamente una fisión. En este proceso, un neutrón parásito causa la división de un núcleo de uranio 235, lo que genera más neutrones, y lo que hace que otros de estos átomos se rompan en una reacción en cadena nuclear.

Kuroda decía que para que esa loca idea de una fisión nuclear natural fuera cierta, debían darse tres condiciones. En primer lugar, que el tamaño del depósito de uranio debería exceder la longitud promedio en la que viajan los neutrones inductores de fisión. Este requisito ayuda a garantizar que los neutrones emitidos por un núcleo de fisión sean absorbidos por otro antes de escapar del uranio.

Los restos de óxido de uranio son visibles como la roca amarillenta en Oklo. NASA

En segundo lugar, que el uranio 235 debía estar presente en suficiente abundancia. Por último, y en tercer lugar, debía existir una especie de “moderador” de neutrones, una sustancia que pueda ralentizar los neutrones emitidos cuando un núcleo de uranio se divide para que sean más aptos a la hora de inducir a otros núcleos de uranio a separarse.

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Lo más sorprendente de todo es que, basándose en el estudio de Kuroda, los investigadores confirmaron que las condiciones reales que prevalecieron hace dos mil millones de años (en 16 áreas separadas dentro de Oklo y las minas de uranio adyacentes de Okelobondo), eran perfectamente factibles para llevar a cabo el proceso.

Los físicos confirmaron la idea básica de que las reacciones de fisión natural fueron responsables del agotamiento del uranio 235 en Oklo poco después de que se descubriera el uranio anómalo. La prueba indiscutible vino de un examen de los elementos nuevos y más ligeros creados cuando un núcleo pesado se rompe en dos. La abundancia de estos productos de fisión demostró ser tan alta que no podía existir otra conclusión.

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Una reacción nuclear en cadena muy parecida a la que Enrico Fermi y sus colegas demostraron en 1942. Con una diferencia: la naturaleza lo hizo por sí misma hace unos dos mil millones de años. Alucinante.

El proceso de un reactor nuclear natural

La fisión nuclear ocurre cuando un neutrón golpea un isótopo fisible, separándolo y liberando más neutrones propulsado por la energía de la división atómica. Los neutrones golpean a otros átomos, que se separan, y la reacción continúa.

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Cuando el uranio 235 se descompone de forma natural, uno de sus subproductos es un neutrón libre, por lo que podría estimular la reacción en el yacimiento. Sin embargo, para que una reacción nuclear sea auto sostenible, debe estar rodeada por una especie de moderador (como decía Kuroda): un material que aumenta la probabilidad de que los neutrones libres choquen con el siguiente átomo y continúen la reacción. Eso sí, no puede rodearse de demasiados materiales que absorban los neutrones adicionales y detengan el proceso.

Al igual que en la mayoría de las centrales nucleares que están repartidas en el planeta, el moderador en los depósitos de Oklo era agua. El agua subterránea se infiltró en el depósito, se evaporó cuando la reacción se calentó demasiado y apagó temporalmente todo, pero cuando la tierra se enfrió y el agua regresó al reactor, la reacción nuclear se reanudó.

Zona de estudio en Oklo. Nagra Blog

Los científicos que llevan años estudiando el sitio creen que estos latidos principales probablemente duraron cientos de miles de años. Es decir, hasta que el reactor haya dividido tanto de su uranio 235 que la reacción no tenía el combustible suficiente para continuar. Luego, milenios antes de que llegasen los humanos, y construyeran laboratorios de física y dividieran el átomo, el reactor se apagó de forma silenciosa y natural, como la propia fisión.

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Que la naturaleza haya sido capaz de llevar a cabo este proceso de forma espontánea es increíble. Gracias a ello el hombre puede aprender sobre cómo eliminar los desechos nucleares (y a muy largo plazo, lo que es asombroso).

Sin embargo, un reactor nuclear natural también arroja otra serie de preguntas igual o más fascinantes (y ciertamente perturbadoras). La más importante parece clara: nadie sabe con seguridad si Oklo es el único lugar en el mundo donde ha tenido lugar un proceso semejante. [Wikipedia, ScientificAmerican, Stanford, SciShow]