Oklo, el reactor nuclear natural de Gabón

Un reactor de fisión natural no necesita ingenieros: hace falta uranio suficientemente concentrado, agua que modere los neutrones y una geometría que no deje escapar demasiados. Esas tres condiciones se dieron en Oklo, Gabón, hace unos 2.000 millones de años, y en ningún otro punto conocido de la Tierra. La clave es el uranio-235: hoy es apenas el 0,72 % del uranio natural, muy poco para sostener una reacción en cadena sin enriquecerlo. Pero el U-235 decae más rápido que el U-238 —su período es de unos 700 millones de años, contra 4.500 millones del U-238— así que cuanto más se retrocede en el tiempo, mayor es su proporción. Hace 2.000 millones de años rondaba el 3 a 3,7 %, similar al enriquecimiento del combustible de un reactor de agua liviana actual. Cuando el agua subterránea empapó una veta de uranio lo bastante rica y espesa, en Oklo el uranio hizo, sin que nadie lo diseñara, lo que hoy hace un PWR.

El fenómeno se descubrió por accidente. En junio de 1972, en la planta de enriquecimiento de Pierrelatte, en el sur de Francia, una medición de rutina por espectrometría de masas encontró que un lote de hexafluoruro de uranio tenía 0,7171 % de U-235 en vez del valor esperado, 0,7202 %. La diferencia era mínima, pero bastó para que el Comisariado de Energía Atómica francés (CEA) abriera una investigación. Descartada la contaminación y el reciclado de combustible usado, el rastro llevó de Pierrelatte a la planta de conversión de Malvési y de ahí a una mina de la Compañía de Minas de Uranio de Franceville (COMUF), en Oklo, cerca de Franceville. Algunos lotes de mineral bajaban de 0,5 % de U-235, y entre 1970 y 1972 el déficit acumulado en las 700 toneladas de uranio entregadas a la planta de concentrado de Mounana superó los 200 kilogramos. La única explicación consistente con el espectro de productos de fisión hallado en el mineral era que, en algún momento de la historia geológica del yacimiento, este había fisionado uranio por sí solo.

Las prospecciones posteriores, coordinadas por el CEA y abiertas después al OIEA, identificaron varias zonas de reacción dentro del yacimiento de Oklo y una más, la mejor conservada, a unos 30 km al sudeste, en el depósito de Bangombé. Los estudios no coinciden en el total exacto: un relevamiento de 2002 cuenta catorce zonas en Oklo más una en Bangombé, quince en total, mientras que uno de 2015 cuenta dieciséis más una, diecisiete. Cada zona es una lente de uraninita de pocos centímetros a medio metro de espesor y de varios metros de largo, a profundidades de 100 a 260 m en Oklo y de apenas 12 m en Bangombé. El funcionamiento no fue continuo: el calor de la fisión hervía el agua, la pérdida de moderador frenaba la reacción, el agua volvía a filtrarse al enfriarse la roca y el ciclo se repetía. Un análisis de xenón fisiogénico atrapado en cristales de fosfato, publicado en Physical Review Letters en 2004, midió pulsos activos de unos 30 minutos separados por unas dos horas y media de reposo. Sostenido así, de manera intermitente, entre 100.000 y 500.000 años según las estimaciones más citadas, el conjunto de reactores liberó una energía total del orden de 10.000 megavatios-año: una potencia media, repartida entre todas las zonas, de apenas decenas de kilovatios, decenas de miles de veces menos que la potencia térmica de un reactor comercial actual.

Oklo importa hoy sobre todo como analogía natural para el almacenamiento geológico de residuos radiactivos. Dentro del núcleo de cada zona de reacción, el plutonio, el torio, las tierras raras y elementos como el circonio, el rutenio, el rodio y el paladio quedaron retenidos casi por completo en los cristales de uraninita y en las arcillas que rodean cada reactor, pese a 2.000 millones de años de circulación de agua subterránea. Otros productos de fisión, como el cesio, el rubidio, el estroncio y el bario, se perdieron casi por completo del entorno inmediato porque son solubles o gaseosos. El propio plutonio-239, formado por captura de neutrones en el uranio-238, decayó con su período de 24.000 años mucho antes de poder migrar lejos. Ningún organismo serio presenta a Oklo como una prueba de que un repositorio geológico vaya a confinar los residuos: la comparación tiene límites, porque las zonas de reacción estuvieron mucho más calientes, mucho más tiempo, y sin las barreras de ingeniería que se diseñan hoy. Pero da una confianza cualitativa poco común en que la geología, sin ayuda, puede retener elementos pesados durante períodos que superan por varios órdenes de magnitud los cien mil años que tiene que garantizar un repositorio como Onkalo.

Las zonas de reacción no se conservaron para la ciencia. La COMUF, controlada por la francesa Cogema (hoy Orano) y el Estado gabonés, explotó el yacimiento de Oklo a cielo abierto desde los años 70 y en socavón entre 1977 y 1997, junto con otros tres depósitos de la cuenca de Franceville. Entre 1961 y 1999 produjo cerca de 28.000 toneladas de uranio en total, más de 14.000 solo de Oklo. Casi todas las zonas de reacción quedaron total o parcialmente destruidas por la explotación, y las labores mineras, hoy inundadas, no son accesibles. La minería de uranio en Gabón cerró en 1999 por falta de reservas económicas, y el sitio se remedió en los años siguientes. La excepción es Bangombé, cuyo depósito era demasiado chico para minarlo: su zona de reacción, la más superficial y la más estudiada, sigue en su lugar, y testigos de perforación de otras zonas se conservan en laboratorios para estudiar cómo se comporta un combustible nuclear después de dos mil millones de años bajo tierra.