Dos mil millones de años antes de que el ser humano inventara la energía nuclear, un yacimiento de uranio en Gabón ya funcionaba solo como un reactor: se encendía 30 minutos y se apagaba dos horas y media

Hace casi 2.000 millones de años, mucho antes de que existieran personas, ciudades o centrales eléctricas, un yacimiento de uranio de Gabón comenzó a sostener reacciones nucleares en cadena. El sistema de Oklo no tenía tuberías, válvulas ni operadores, pero el agua subterránea permitía que la fisión arrancara y el propio calor terminaba frenándola.

Las señales atrapadas en la roca indican que al menos una de aquellas zonas funcionaba en ciclos de unas tres horas. La reacción permanecía activa alrededor de 30 minutos, después se detenía durante unas dos horas y media y volvía a empezar cuando regresaba el agua. No fue una explosión ni una tecnología olvidada, sino una combinación geológica extraordinaria.

El uranio que no cuadraba

El hallazgo comenzó en 1972 con un análisis rutinario del mineral extraído en Oklo. El uranio natural contiene hoy cerca de un 0,72 % de uranio-235, pero una muestra de Gabón presentaba alrededor de un 0,717 %. Parece una diferencia mínima, aunque en este campo unas pocas milésimas bastan para encender todas las alarmas.

Las mediciones posteriores mostraron que el agotamiento era mucho mayor en determinadas partes del yacimiento. En 1976, el Servicio Geológico de Estados Unidos calculó una abundancia de uranio-235 del 0,54 % atómico en una muestra, mientras que otros materiales llegaron a valores todavía más bajos. Aquello ya no parecía un simple error de laboratorio.

Además, la roca contenía proporciones anómalas de elementos formados durante la fisión, entre ellos neodimio, xenón y rutenio. Las huellas encajaban con una sola explicación, parte del uranio-235 se había consumido en reacciones nucleares naturales. El conjunto de Oklo sigue siendo el único sistema de fisión nuclear natural confirmado en la Tierra.

Por qué pudo ocurrir

El tiempo fue decisivo. El uranio-235 se desintegra con mayor rapidez que el uranio-238, por lo que hace casi 2.000 millones de años representaba alrededor del 3 % del uranio natural, frente al 0,72 % actual. Esa proporción se parece a la utilizada en algunos combustibles de reactores modernos.

Pero tener más uranio-235 no era suficiente. El mineral debía estar muy concentrado, reunir una geometría favorable y contener pocos elementos capaces de capturar neutrones sin producir nuevas fisiones. También hacía falta que el agua pudiera entrar por los poros y las fracturas de la roca.

Cuando un núcleo de uranio-235 se divide, libera energía y varios neutrones. Si esos neutrones provocan nuevas divisiones al ritmo adecuado, la cadena se mantiene y el yacimiento alcanza la llamada criticidad. En la práctica, esto significa que una fisión lleva a otra sin necesidad de una chispa externa.

El agua marcaba el ritmo

Los neutrones recién liberados viajan demasiado rápido para provocar con facilidad nuevas fisiones en el uranio-235. El agua subterránea chocaba con ellos y los ralentizaba, actuando como moderador. Con suficiente agua dentro de la roca, la reacción podía sostenerse.

Entonces entraba en juego el calor. La fisión calentaba el mineral y hacía que el agua se evaporara o abandonara la zona activa. Al desaparecer el moderador, los neutrones volvían a ser menos eficaces y la reacción se frenaba hasta quedar prácticamente detenida.

Después, la roca se enfriaba y el agua regresaba poco a poco. La cadena podía comenzar de nuevo, como si el propio yacimiento tuviera un termostato geológico. Cuanta más fisión había, más calor se producía y más rápido desaparecía el agua necesaria para mantenerla.

El xenón dejó el reloj

En 2004, Alex Meshik y sus colegas de la Universidad de Washington en San Luis analizaron gases de fisión atrapados en minerales de fosfato de aluminio asociados al reactor. Utilizaron extracción por láser y espectrometría de masas, una técnica capaz de separar y medir cantidades diminutas de distintos isótopos.

Las proporciones de xenón no coincidían con las que dejaría un reactor funcionando de manera continua. El modelo que mejor explicaba los datos señalaba pulsos activos de unos 30 minutos, separados por periodos de reposo de aproximadamente dos horas y media. Es el ritmo mejor respaldado para el material estudiado, aunque no obliga a pensar que todas las zonas de Oklo funcionaran exactamente igual durante toda su historia.

No fue una bomba bajo tierra

El mecanismo de Oklo se autorregulaba mediante una respuesta negativa. Una reacción más intensa producía más calor, pero ese calor expulsaba el agua que hacía posible la propia reacción. Por eso el sistema no avanzó hacia una liberación explosiva de energía comparable a la de un arma nuclear.

La potencia media habría sido modesta frente a la de una central eléctrica y se mantuvo durante escalas de tiempo enormes. Las estimaciones apuntan a periodos de actividad de cientos de miles de años, durante los cuales el uranio-235 se fue consumiendo y también se acumularon productos capaces de absorber neutrones. Al final, la reacción dejó de poder sostenerse.

Hoy el mismo fenómeno sería muy difícil con uranio natural y agua corriente. La proporción de uranio-235 ha descendido demasiado con el paso del tiempo y, además, tendrían que coincidir otra vez una concentración, una geometría y una circulación de agua muy concretas. No es poca cosa.

Qué enseña sobre los residuos

Oklo es también un experimento natural sobre el comportamiento de los residuos nucleares durante casi 2.000 millones de años. Parte de los productos de fisión permaneció cerca de las antiguas zonas de reacción, mientras que otros elementos se movieron y terminaron atrapados en minerales vecinos. La roca no fue una caja perfectamente cerrada, y ese matiz importa.

Un estudio de 2018 encontró cesio y bario originados por la fisión asociados a agregados de rutenio metálico y sulfuros. Los investigadores concluyeron que esos materiales quedaron capturados pocos años después de apagarse el reactor. Es una pista muy concreta sobre cómo la química mineral puede frenar o redirigir ciertos elementos radiactivos.

Aun así, Oklo no demuestra por sí solo que cualquier almacén geológico moderno sea seguro. Su geología, su agua y su historia química son particulares, pero el lugar permite comprobar procesos que ningún experimento humano puede seguir durante semejante periodo. En el fondo, la antigua mina de Gabón es un archivo nuclear escrito átomo a átomo.

El estudio principal sobre los ciclos del reactor natural de Oklo ha sido publicado en Physical Review Letters.