Thread by @OperadorNuclear

EL REACTOR NUCLEAR DE HACE
DOS MIL MILLONES DE AÑOS

Oklo es el único reactor nuclear natural conocido en la Tierra.
En este HILO te explicaré cómo se descubrió, cómo se formó y de qué forma funcionó durante cientos de miles de años. Atento a la sorprendente conclusión.

En 1972, en la planta de enriquecimiento de Pierrelatte (Francia), un analista observó sorprendido que en una muestra de uranio natural el espectrómetro de masas daba una proporción o enriquecimiento de U-235 del 0,717%. Actualmente, incluso en meteoritos, es siempre del 0,720%.

La discrepancia era muy baja, pero el Comisariado de Energía Atómica francés decidió iniciar una investigación. El uranio provenía de una mina de Oklo, en el sudeste de Gabón, en África. Analizaron más muestras, que dieron resultados incluso menores. ¿Cuál era el motivo?

Tras descartar varias hipótesis, la única que era totalmente coherente con los datos observados indicaba que en los yacimientos de Oklo, uno o varios REACTORES NUCLEARES NATURALES habían funcionado hace casi dos mil millones de años.

Esta hipótesis había sido planteada en 1953 por George W. Wetherill, de la Universidad de California, y Mark G. Inghram, de la Universidad de Chicago, y defendida en 1956 por Paul K. Kuroda (foto), de la Universidad de Aarkansas, bajo tres condiciones necesarias...

1. Proporción de U-235 del 3%. El U-238 y U-235 se crearon durante la explosión de supernovas. La Tierra se formó hace unos 4500 millones de años. El U-235 (periodo de semidesintegración 704 millones años) se desintegra casi 7 veces más rápido que el U-238 (4468 Ma).

El uranio original de la Tierra tenía un enriquecimiento mayor del 20% de U-235, hace dos mil millones de años era el 3% y actualmente solo el 0,720%, por el decaimiento radiactivo más rápido de este isótopo frente al U-238. Con un 3% de U-235 podría funcionar un reactor nuclear.

2. La mena de uranio debería tener al menos 70 centímetros de grosor (masa crítica) para garantizar que los neutrones generados por las fisiones encuentren nuevos núcleos de U-235 para fisionar. Un menor espesor produciría mayores fugas que detendrían la reacción en cadena.

3. Era necesario un moderador, una sustancia que, mediante colisiones inelásticas, reduce la velocidad de los neutrones que se generan en las fisiones para que no fuguen y puedan colisionar con más núcleos de U-235. El moderador universal es el agua, concretamente su hidrógeno.

Pues bien, estas tres condiciones se dieron hace casi dos mil millones de años en el yacimiento de uranio de Oklo. Se han encontrado veinte reactores naturales de fisión en Oklo y en dos yacimientos cercanos.

Pero hay más pruebas de lo que ocurrió, además del enriquecimiento. En las menas se encontró la presencia de todos los isótopos resultantes de la desintegración de los productos de fisión, demostrando sin ninguna duda que allí se produjeron reacciones automantenidas de fisión.

ORIGEN Y FUNCIONAMIENTO
Como el resto de elementos pesados de la tabla periódica, el uranio tuvo lugar en la explosión de supernovas y durante la formación de la Tierra quedó totalmente diluido en todo el planeta.

La intensa actividad orogénica en Oklo fue depositando uranio (3) en una capa de arenisca (2) situada sobre capas de granito (4) inclinadas unos 45º, lo que favoreció que el agua circulara hacia el subsuelo profundo debido a la inclinación, favoreciendo la fisión del uranio (1).

Hace dos mil millones de años, algunos de los primeros seres vivos (algas) utilizaban la fotosíntesis y fueron reduciendo el alto contenido de CO2 de la atmósfera y aumentando la cantidad de oxígeno. El oxígeno atrapado en el agua que descendía por las menas oxidaba el uranio.

Las fisiones espontáneas del U-235 producían neutrones que generaban nuevas fisiones, tras ser moderados por el agua. Cuando el agua hervía se producía vapor. Al perder el agua y debido a que algunos productos de fisión como el xenón absorben neutrones, los reactores se paraban.

La fuga de los productos de fisión de la mena (que se mantenían fuera de ella, pero en su proximidad) y la llegada de más agua líquida, junto con las fisiones espontáneas y residuales, hacía reiniciar el proceso. Algo parecido a lo que ocurre con los géiseres.

La proporción de isópos encontrada indica un ciclo de fucionamiento de los reactores de una media hora, seguida de dos horas de enfriamiento. A continuación se repetía el proceso. Se calcula que los reactores duraron varios centenares de miles de años.

La potencia de los reactores nucleares naturales era pequeña, del orden de 100 kW (10.000 veces menos que un reactor actual), pero durante cientos de miles de años generaron una energía unos 130 TWh, equivalente a la producción de los 450 reactores actuales durante 18,5 días.

Algo que sorprendió a los investigadores fue la extraordinaria capacidad del yacimiento de Oklo para retener isótopos radiactivos (los residuos del reactor nuclear natural) durante el tiempo suficiente para que se convirtieran en isótopos estables, sin afectar a su entorno.

El estudio del reactor natural de Oklo ha servido para diseñar almacenes geológicos profundos (AGP) de residuos radiactivos y sin duda es una extraordinaria prueba empírica de que ese tipo de almacenamiento es totalmente viable.

MITO NUCLEAR DERRIBADO.

REFERENCIAS
📖 Guillermo Sánchez diarium.usal.es/guillermo/file…
📖 @iaeaorg iaea.org/es/newscenter/…
📖 @sciam blogs.scientificamerican.com/guest-blog/nat…
📖 arxiv.org/pdf/1404.4948.…
📖 sciencedirect.com/science/articl…