Los reactores de fisión nuclear de Oklo son yacimientos de uranio donde tuvieron lugar de manera natural reacciones nucleares en cadena autosostenidas. La existencia de este fenómeno fue descubierta en 1972 en Oklo (Gabón) por el físico francés Francis Perrin, analizando las proporciones anómalas de los isotopos de uranio presentes en muestras de una de las minas de uranio de la zona.
En la región de Oklo se han identificado 16 reactores nucleares naturales: localizaciones con reacciones autosostenidas de fisión nuclear que tuvieron lugar hace aproximadamente 1700 millones de años, y estuvieron en funcionamiento durante varios cientos de miles de años, con un promedio de potencia liberada muy pequeño, de unos 100 kW (kilovatios).
En mayo de 1972, en la instalación de enriquecimiento de uranio en Pierrelatte, Francia, una espectrometría de masas rutinaria comparando muestras de UF6 de la mina de Oklo (Gabón, África Central), mostró una discrepancia en la proporción del isótopo de uranio-235 en el uranio. Normalmente la proporción del uranio-235 es del 0,72 %, mientras que estas muestras tenían solo un 0,60 %, una diferencia significativa. Esta discrepancia requirió de explicación, ya que todas las instalaciones civiles de tratamiento de uranio deben dar cuenta meticulosamente de todos los isótopos fisibles para asegurarse que ninguno es utilizado para fines armamentísticos. Por ello la Comisión Francesa de la Energía Atómica (CEA) comenzó una investigación. Una serie de mediciones sobre la abundancia relativa de los dos isotopos más significativos del uranio extraído en Oklo mostraron resultados anómalos comparados con aquellos obtenidos del uranio de otras minas. Investigaciones más extensas sobre este depósito de uranio descubrieron una mena de uranio con una proporción muy baja de uranio-235 (0,44 %).
Esta disminución de la proporción de uranio-235 es lo que ocurre exactamente en un reactor nuclear. Una posible explicación por tanto fue que la mena de uranio funcionó como un reactor natural de fisión. Otras observaciones llevaron a la misma conclusión, y el 25 de septiembre de 1972, la CEA anunció el hallazgo de que reacciones nucleares en cadena autosostenidas habían tenido lugar en la Tierra hace dos mil millones de años. Del estudio de la transmisión de calor a partir de los lugares donde se produjeron las reacciones se deduce que éstas tuvieron que haber durado mucho tiempo, por lo menos, 100 000 años.[cita requerida] Más tarde, se descubrieron otros reactores nucleares de fisión naturales en la región.
Tras el informe de Perrin, Glenn T. Seaborg, exdirector de la Comisión de Energía Atómica de los Estados Unidos y ganador del Premio Nobel por su trabajo en la síntesis de elementos pesados, señaló que para que el uranio “queme” en una reacción, se necesitan condiciones muy precisas. Se necesita agua como moderador para desacelerar los neutrones liberados cuando cada átomo de uranio se fisiona, de manera que se pueda mantener la reacción en cadena. Esta agua debe ser extremadamente pura. Incluso unas pocas partes por millón de cualquier contaminante "envenerarían" la reacción, llevándola a detenerse. El problema es que no existe tal agua de forma natural en ningún lugar del mundo.
Otra objeción al informe de Perrin involucraba al propio mineral de uranio. Algunos especialistas en ingeniería de reactores precisaron que en ningún momento de la historia geológica estimada de los depósitos de Oklo la mena de uranio era lo suficiente rica en uranio-235 como para que una reacción natural hubiera tenido lugar. Incluso cuando los depósitos se formaron supuestamente la primera vez, dado el bajo ritmo de desintegración radioactiva del uranio-235, el material fisible habría constituido solo el 3 por ciento de los depósitos, muy por debajo del nivel para "quemarse". Sin embargo una reacción tuvo de hecho lugar, sugiriendo que el uranio original era de lejos más rico en uranio-235 de lo que podría haber sido una formación natural.
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