Hace aproximadamente 2.000 millones de años, en lo que hoy es Gabón, África occidental, la naturaleza logró algo extraordinario que la humanidad solo conseguiría replicar en el siglo XX: crear un reactor nuclear funcional. Los reactores naturales de Oklo operaron durante cientos de miles de años, produciendo energía mediante fisión nuclear sin intervención alguna de seres inteligentes.
El descubrimiento que cambió la historia nuclear
En 1972, los trabajadores de una planta de enriquecimiento de uranio en Francia detectaron algo anómalo en muestras de uranio proveniente de la mina de Oklo, en Gabón. El uranio-235, el isótopo fisible utilizado en reactores nucleares, aparecía en concentraciones inusualmente bajas. Mientras que el uranio natural contiene aproximadamente 0.720% de U-235, las muestras de Oklo mostraban apenas 0.717%. Esta pequeña diferencia de 0.003% fue suficiente para activar todas las alarmas. Los científicos temían que alguien estuviera desviando uranio enriquecido para fabricar armas nucleares. Sin embargo, las investigaciones posteriores revelaron una verdad aún más extraordinaria: el uranio faltante había sido consumido en reacciones de fisión nuclear hace dos mil millones de años. En primer lugar, debe haber suficiente uranio-235 concentrado. Hace dos mil millones de años, el porcentaje de U-235 en el uranio natural era aproximadamente del 3%, similar al del uranio utilizado en reactores comerciales modernos, ya que este isótopo se desintegra más rápidamente que el U-238. En segundo lugar, se requiere un moderador de neutrones, generalmente agua, que ralentice los neutrones liberados en la fisión para que puedan provocar más fisiones. En Oklo, el agua subterránea cumplió esta función perfectamente. Por último, la geometría del depósito de uranio debe permitir que la reacción se sostenga sin dispersarse ni acelerarse descontroladamente.
Un reactor que se autorregulaba
Lo más fascinante de los reactores de Oklo es que operaban de manera cíclica y autorregulada. Cuando la reacción nuclear se intensificaba, el calor generado evaporaba el agua subterránea. Sin el moderador de neutrones, la reacción se ralentizaba o se detenía. A medida que el sistema se enfriaba, el agua regresaba, reiniciando el proceso. Este ciclo se repetía aproximadamente cada tres horas, creando un patrón de operación intermitente que duró cientos de miles de años. La naturaleza había diseñado un sistema de seguridad inherente que evitaba el sobrecalentamiento o la fusión del núcleo, problemas que han afectado a reactores construidos por humanos. La evidencia más clara proviene del análisis de isótopos. Los productos de fisión nuclear, como el neodimio y el rutenio, aparecen en proporciones que solo pueden explicarse por reacciones nucleares. Además, el análisis de los patrones de distribución de estos isótopos reveló información sobre la temperatura de operación del reactor (entre 200 y 400 grados Celsius), la duración de las reacciones (varios cientos de miles de años) y la potencia térmica generada (aproximadamente 100 kilovatios). Hace dos mil millones de años, la atmósfera terrestre acababa de experimentar el Gran Evento de Oxidación, resultado de la fotosíntesis realizada por cianobacterias. Este oxígeno permitió que el uranio, normalmente insoluble, se oxidara y fuera transportado por el agua para concentrarse en depósitos.
Implicaciones para el almacenamiento de residuos nucleares
Los reactores de Oklo ofrecen información valiosa sobre el comportamiento a largo plazo de los productos de fisión nuclear. Durante dos mil millones de años, los residuos radiactivos generados por estos reactores permanecieron relativamente confinados en las formaciones geológicas circundantes. Esta observación natural ha influido en el diseño de repositorios geológicos profundos para residuos nucleares. Si la naturaleza pudo contener estos materiales durante eones, las estructuras geológicas estables similares deberían poder albergar los residuos de la industria nuclear moderna de manera segura. El plutonio, por ejemplo, apenas se desplazó más de unos pocos metros del lugar donde se formó, mientras que elementos más solubles como el tecnecio y el yodo viajaron distancias mayores. Esta información es crucial para evaluar los riesgos en el almacenamiento de residuos nucleares. Comprender qué elementos se mantienen inmóviles y cuáles pueden migrar ayuda a diseñar barreras más efectivas y a seleccionar ubicaciones geológicas apropiadas. Demuestra que los procesos nucleares naturales pueden ocurrir en planetas con las condiciones adecuadas, potencialmente proporcionando fuentes de energía para formas de vida primitivas o influenciando la evolución química de un planeta. Algunos científicos han especulado que reactores naturales similares podrían haber existido en Marte durante su historia temprana, cuando el planeta tenía agua líquida abundante. Estos reactores habrían generado calor, elementos químicos diversos y posiblemente ambientes favorables para el origen de la vida.