Imagen: Pixabay

Es posible que no lo sepas, pero hace casi dos mil millones de a√Īos, cuando en la tierra no hab√≠a nada parecido a un ser humano, la naturaleza fue capaz de llevar a cabo de forma espont√°nea un proceso de fisi√≥n nuclear. Lo que ocurri√≥ entonces se descubri√≥ 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.

Advertisement

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.

Hab√≠a un detalle a tener en cuenta. Mientras que otras partes de la corteza terrestre (incluso en la Luna o en los meteoritos), los √°tomos de uranio 235 constituyen el 0,72%, en aquellas muestras que proven√≠an del dep√≥sito de Oklo en Gab√≥n (una antigua colonia francesa en √Āfrica ecuatorial occidental), el uranio 235 constitu√≠a solo el 0,717%.

Advertisement

Gabon. WC

En nuestra vida ordinaria, este cambio ser√≠a tan √≠nfimo que no le dar√≠amos importancia. En la planta de procesamiento de combustible nuclear, esa peque√Īa discrepancia era suficiente para alertar a los cient√≠ficos franceses de que algo extra√Īo hab√≠a sucedido.

Advertisement

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

Advertisement

Tras el incidente, durante varias semanas los investigadores permanecieron perplejos. Sin embargo, poco despu√©s alguien record√≥ una predicci√≥n publicada 19 a√Īos antes. En 1953, George W. Wetherill, de la Universidad de California, y Mark G. Inghram, de la Universidad de Chicago, se√Īalaron que algunos dep√≥sitos de uranio podr√≠an haber operado como versiones naturales de los reactores de fisi√≥n nuclear que se estaban volviendo tan populares en la √©poca.

Poco despu√©s, Paul K. Kuroda, un qu√≠mico de la Universidad de Arkansas, calcul√≥ lo que le tomar√≠a de m√°s a un cuerpo de uranio experimentar espont√°neamente una fisi√≥n. En este proceso, un neutr√≥n par√°sito causa la divisi√≥n de un n√ļcleo de uranio 235, lo que genera m√°s neutrones, y lo que hace que otros de estos √°tomos se rompan en una reacci√≥n en cadena nuclear.

Advertisement

Kuroda dec√≠a que para que esa loca idea de una fisi√≥n nuclear natural fuera cierta, deb√≠an darse tres condiciones. En primer lugar, que el tama√Īo del dep√≥sito de uranio deber√≠a exceder la longitud promedio en la que viajan los neutrones inductores de fisi√≥n. Este requisito ayuda a garantizar que los neutrones emitidos por un n√ļcleo de fisi√≥n sean absorbidos por otro antes de escapar del uranio.

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

Advertisement

En segundo lugar, que el uranio 235 deb√≠a estar presente en suficiente abundancia. Por √ļltimo, y en tercer lugar, deb√≠a existir una especie de ‚Äúmoderador‚ÄĚ de neutrones, una sustancia que pueda ralentizar los neutrones emitidos cuando un n√ļcleo de uranio se divide para que sean m√°s aptos a la hora de inducir a otros n√ļcleos de uranio a separarse.

Lo m√°s sorprendente de todo es que, bas√°ndose en el estudio de Kuroda, los investigadores confirmaron que las condiciones reales que prevalecieron hace dos mil millones de a√Īos (en 16 √°reas separadas dentro de Oklo y las minas de uranio adyacentes de Okelobondo), eran perfectamente factibles para llevar a cabo el proceso.

Advertisement

Los f√≠sicos confirmaron la idea b√°sica de que las reacciones de fisi√≥n natural fueron responsables del agotamiento del uranio 235 en Oklo poco despu√©s de que se descubriera el uranio an√≥malo. La prueba indiscutible vino de un examen de los elementos nuevos y m√°s ligeros creados cuando un n√ļcleo pesado se rompe en dos. La abundancia de estos productos de fisi√≥n demostr√≥ ser tan alta que no pod√≠a existir otra conclusi√≥n.

Advertisement

Una reacci√≥n nuclear en cadena muy parecida a la que Enrico Fermi y sus colegas demostraron en 1942. Con una diferencia: la naturaleza lo hizo por s√≠ misma hace unos dos mil millones de a√Īos. Alucinante.

El proceso de un reactor nuclear natural

La fisi√≥n nuclear ocurre cuando un neutr√≥n golpea un is√≥topo fisible, separ√°ndolo y liberando m√°s neutrones propulsado por la energ√≠a de la divisi√≥n at√≥mica. Los neutrones golpean a otros √°tomos, que se separan, y la reacci√≥n contin√ļa.

Advertisement

Cuando el uranio 235 se descompone de forma natural, uno de sus subproductos es un neutr√≥n libre, por lo que podr√≠a estimular la reacci√≥n en el yacimiento. Sin embargo, para que una reacci√≥n nuclear sea auto sostenible, debe estar rodeada por una especie de moderador (como dec√≠a Kuroda): un material que aumenta la probabilidad de que los neutrones libres choquen con el siguiente √°tomo y contin√ļen la reacci√≥n. Eso s√≠, 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.

Advertisement

Zona de estudio en Oklo. Nagra Blog

Los cient√≠ficos que llevan a√Īos estudiando el sitio creen que estos latidos principales probablemente duraron cientos de miles de a√Īos. Es decir, hasta que el reactor haya dividido tanto de su uranio 235 que la reacci√≥n no ten√≠a el combustible suficiente para continuar. Luego, milenios antes de que llegasen los humanos, y construyeran laboratorios de f√≠sica y dividieran el √°tomo, el reactor se apag√≥ de forma silenciosa y natural, como la propia fisi√≥n.

Advertisement

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 tambi√©n arroja otra serie de preguntas igual o m√°s fascinantes (y ciertamente perturbadoras). La m√°s importante parece clara: nadie sabe con seguridad si Oklo es el √ļnico lugar en el mundo donde ha tenido lugar un proceso semejante. [Wikipedia, ScientificAmerican, Stanford, SciShow]