Gabón: el hogar de los antiguos reactores nucleares

 

Los reactores nucleares, máquinas hechas por el hombre diseñadas para generar energía a partir de la fisión nuclear, existen desde 1942. Sin embargo, algunos se sorprenderán al descubrir que, aunque los reactores nucleares hechos por el hombre se crearon hace casi 80 años, los reactores nucleares naturales existían mucho antes. De hecho, los reactores nucleares naturales existieron durante miles de millones de años antes que los reactores artificiales en varias regiones del mundo. En particular, el país de Gabón en África Central fue una vez el hogar de 16 reactores nucleares naturales. Los reactores nucleares de Gabón pudieron generar aproximadamente 100 kilovatios de energía, suficiente para encender alrededor de 1000 bombillas a la vez.

Muchos se preguntan cómo surgieron los reactores nucleares de Gabón, así como la probabilidad de que se formen reactores nucleares naturales en el futuro en otras partes de la tierra. Los científicos e investigadores pueden reunir cierta información sobre estos reactores para darnos una mejor idea de su funcionalidad. Al observar cómo surgieron estos reactores nucleares naturales, podemos analizar el potencial de que se formen más reactores en el futuro, y tal vez incluso aprender una lección o dos sobre la producción de energía de la propia Madre Naturaleza .

Ludovic Ferrière, curador de la colección de rocas, sostiene el reactor Oklo en el Museo de Historia Natural de Viena. ( L. Gil/OIEA )

La fuente de energía totalmente natural original

Gabón, el nombre abreviado de la República de Gabón, se encuentra en la costa oeste de África Central. Tiene una población de casi 2,2 millones de personas y tiene orígenes como territorio francés en el siglo XIX. Como resultado, el idioma principal en Gabón es el francés. Gabón obtuvo su independencia como país de Francia en 1960 junto con varios otros países africanos que anteriormente habían sido parte de la Comunidad Francesa.

Geológicamente, Gabón es interesante porque está hecho principalmente de rocas ígneas y metamórficas de casi dos mil millones de años de edad de la era Paleoproterozoica. Esta corteza antigua contiene valiosos recursos naturales que incluyen magnesio, hierro, uranio, oro y petróleo. En todo el paisaje, tanto los exploradores como los investigadores pueden encontrar formaciones terrestres antiguas, como las cuencas de grietas llenas de hidrocarburos que se formaron durante la separación de Pangea hace 175 millones de años. Los reactores nucleares naturales de Gabón son otra formación antigua con la que se tropezó hace casi 50 años.

Durante la década de 1970, los mineros se encontraron con estos 16 reactores nucleares en Oklo, una región del sureste de Gabón, mientras buscaban uranio para alimentar las plantas de energía nuclear francesas. El uranio es el elemento principal utilizado para generar energía a través de la fisión nuclear. En las centrales nucleares artificiales, el uranio se convierte en gránulos que se utilizan como combustible en los reactores nucleares. Estos gránulos de uranio luego se colocan en varillas que se agrupan para formar conjuntos de combustible. Los conjuntos de combustible se alojan dentro de la vasija del reactor, que se sumerge en agua para actuar como refrigerante.

Muestras de Oklo donadas al Museo de Historia Natural de Viena. ( Ludovic Ferrière/ Museo de Historia Natural )

En la fisión nuclear, un átomo de uranio inicial se divide, lo que libera un neutrón. Este neutrón luego golpea otros átomos de uranio, que a su vez también los divide. A medida que más neuronas dividen más átomos de uranio, estas reacciones químicas generan calor, que luego se usa para convertir el agua en vapor. Este vapor luego se utiliza para hacer girar turbinas de vapor para producir energía renovable respetuosa con el medio ambiente. El agua en la que está sumergida la vasija del reactor actúa para enfriar los elementos y reducir la velocidad de los neutrones para que las reacciones no se produzcan demasiado rápido.

El uranio es muy buscado por las plantas de energía nuclear debido a su capacidad para dividirse fácilmente en átomos más pequeños en comparación con otros elementos. Cuando los mineros franceses encontraron el uranio natural en Oklo, los investigadores que visitaron el área notaron que había una concentración más baja de 235 U (isótopo de uranio 235, que se usa predominantemente en la fisión nuclear ya que se divide fácilmente) que era estadísticamente significativa. También descubrieron evidencia de cesio, americio, curio y plutonio, que generalmente se ven como productos de desecho en los reactores nucleares de la descomposición del uranio. Esto les indicó que se había producido alguna fisión nuclear natural dentro de las minas. Este fue el primer descubrimiento que indicó que la fisión nuclear podría ocurrir naturalmente dentro de la tierra.

Los reactores de fisión nuclear natural de Oklo: (1) Zonas de reactores nucleares. (2) Arenisca. (3) Capa de mineral de uranio. (4) Granito. (MesserWoland/ CC BY-SA 3.0 )

Los aspectos básicos de las plantas nucleares naturales

A medida que los investigadores comenzaron a investigar más a fondo la fisión nuclear que se producía en los reactores nucleares de Gabón, comenzaron a preguntarse cómo se producía la fisión nuclear de manera tan casual. En los reactores nucleares hechos por el hombre, se requieren refrigerantes como el agua para desacelerar las reacciones químicas al disminuir la velocidad del movimiento de los neutrones. La disminución del movimiento de los neutrones disminuye la división de los átomos de uranio, lo que da como resultado una producción de calor y vapor más manejable. Sin un refrigerante como el agua, la fisión nuclear ocurriría tan rápidamente que la vasija del reactor podría calentarse lo suficiente como para derretirse, quemarse o incluso explotar.

Un excelente ejemplo de fisión nuclear descontrolada sería el desastre de Chernobyl, que derritió el núcleo del reactor y provocó varias explosiones, lo que provocó varias víctimas y una grave contaminación radiactiva en la región. Varias muertes más ocurrieron en años posteriores debido a la exposición radiactiva, causando varios tipos de cáncer y enfermedades en las personas afectadas.

Diagrama simple de fisión nuclear. En el primer cuadro, un neutrón está a punto de ser capturado por el núcleo de un átomo de U-235. En el segundo cuadro, el neutrón ha sido absorbido y convirtió brevemente el núcleo en un átomo de U-236 altamente excitado. En el tercer cuadro, el átomo de U-236 se ha fisionado, dando como resultado dos fragmentos de fisión (Ba-141 y Kr-92) y tres neutrones, todos con grandes cantidades de energía cinética. ( Dominio público )

Al analizar los reactores nucleares de Gabón, los científicos primero se dieron cuenta de que para que se produjera la fisión nuclear natural, una concentración significativamente mayor de 235 U tenía que haber estado presente en un punto para iniciar esa reacción en cadena. Dada la vida media extremadamente alta del uranio (700 millones de años), esta concentración habría estado presente casi dos mil millones de años antes del descubrimiento de los minerales de uranio. Con una concentración tan alta, los átomos habrían colisionado y dividido de forma natural, lo que habría dado lugar a más reacciones. Los investigadores creen que esta alta concentración de uranio probablemente haya sido causada por una combinación de la erosión de las rocas ígneas y la alta actividad bacteriana en la antigüedad.

Con una concentración tan alta de 235 U, habría sido necesario algún tipo de refrigerante para controlar las reacciones y evitar que causaran una explosión dentro de la mina. Se cree que anteriormente había una cantidad significativa de agua en Oklo que habría actuado como refrigerante natural para las minas hace dos mil millones de años. Esto habría evitado que se produjeran reacciones incontrolables dentro de la mina con el tiempo.

Para algunos científicos, la parte más fascinante de los reactores nucleares de Gabón no es el hecho de que una vez produjeron energía nuclear. El hecho más interesante es que las pruebas no mostraron evidencia de alta radiactividad dentro de la región. El cesio y el plutonio, que alguna vez fueron tóxicos, ahora se han descompuesto en bario, que es inofensivo para los humanos. Tampoco hay signos de exposición radiactiva en la vida silvestre en el área, lo que naturalmente se habría esperado alrededor de 16 reactores nucleares naturales. Este descubrimiento sobre los reactores nucleares de Gabón sugiere que la naturaleza ha encontrado una manera de eliminar de forma natural la zona de la radiactividad significativa con el tiempo, una lección que los científicos están tratando de aprender rápidamente.

El terreno que rodea los reactores nucleares naturales en Oklo sugiere que la inserción de agua subterránea, por encima de una capa de roca madre, puede ser un ingrediente necesario para el rico mineral de uranio capaz de fisionarse espontáneamente. ( Universidad Curtin )

Una serie de eventos nucleares desafortunados

Los investigadores creen que los reactores nucleares de Gabón funcionaron durante más de un millón de años después de que se formaron hace casi dos mil millones de años. Los reactores habrían funcionado correctamente bajo el agua, hasta que el agua finalmente se evaporó debido al alto calor de las reacciones nucleares. Esta es la misma reacción que tiene lugar en los reactores artificiales, excepto que el agua se recicla en lugar de evaporarse por completo.

Después de aproximadamente un millón de años, la concentración previamente alta de 235 U se habría agotado significativamente. En este punto, es probable que los reactores dejaran de producir energía activamente. Aunque los reactores naturales se habían cerrado, se conservaron milagrosamente durante millones de años gracias a la protección de la arcilla y las sustancias carbonáceas circundantes. Estas sustancias protegieron a los reactores de fuentes de oxígeno altas que habrían corroído o disuelto todo rastro de reacción nuclear durante los últimos millones de años.

En cuanto al futuro de los reactores nucleares naturales de Gabón, los mineros franceses continuaron extrayendo el uranio restante para utilizarlo en reactores nucleares artificiales. Hoy en día, las minas están agotadas en la mayor parte de su uranio utilizable, lo que ha eliminado cualquier posibilidad de que los reactores produzcan más energía algún día en el futuro. Los científicos ahora llaman a estas minas reactores de fisión nuclear natural 'fósil', ya que ya no funcionan pero aún contienen evidencia que prueba su capacidad previa para generar energía.

El profesor Francois Gautier-Lafaye (Universidad de Estrasburgo) indicando la zona de contacto del reactor nuclear natural número 10 a un grupo de periodistas suizos en la mina de uranio de Oklo (Gabón) en 1997. (Dr. Matthias D. Knill/ Swiss Journal of Geosciences )

¿Puede la energía natural hacer una reaparición?

Aunque los reactores nucleares de Gabón ya han sido extraídos de todo su uranio utilizable, los mineros han puesto en marcha medidas para la recuperación de minas. La recuperación de minas es el acto humano de minimizar los efectos ambientales de la minería al devolver las áreas minadas a su estado original. La recuperación puede involucrar la reducción de la erosión, la estabilización de las pendientes y la reparación de cualquier impacto en la vida silvestre local. Con el tiempo, se cree que la recuperación de minas puede hacer que la tierra reponga sus propios recursos, aunque algunos de los efectos de la recuperación de minas no se verán durante nuestra vida. Muchas áreas minadas se convierten en hábitats de vida silvestre o campos agrícolas.

Para los reactores nucleares naturales fósiles en Oklo, la recuperación de la mina aún está en curso. El plan para la región no está del todo claro dada su historia como un sitio de reactor nuclear natural, pero los científicos están trabajando activamente en la región para implementar el mejor plan posible. Estos planes de recuperación han llevado a algunos a preguntarse si las minas podrán algún día comenzar a generar energía una vez más. Dada la concentración significativamente baja de uranio en las minas actualmente, es muy poco probable que se produzcan reacciones en cadena en un futuro próximo. Dado que el uranio es un recurso limitado en la tierra y no se puede producir, también es imposible que la concentración de uranio en las minas aumente con el tiempo.

Aunque el futuro parece sombrío para los reactores nucleares de Gabón, los científicos han admitido que es ciertamente posible que existan otros reactores nucleares naturales en otras partes de la tierra. Aunque no se ha encontrado ninguno en este momento, la exploración futura en varias regiones por parte de mineros e investigadores podría conducir al descubrimiento de otro reactor nuclear natural. Dado que hay una alta concentración de uranio en el océano (aproximadamente 'cuatro mil millones de toneladas' según la estimación), algunos científicos especulan que podría haber algunos reactores nucleares naturales funcionando en la corteza oceánica en el fondo del océano.

El agua de mar actuaría como un refrigerante natural para evitar la división descontrolada del uranio, similar a los reactores de Gabón hace dos mil millones de años. Dado que aproximadamente el 80% del océano aún no está cartografiado ni explorado, es ciertamente posible que un reactor nuclear natural esté al acecho en algún lugar de las profundidades.

A medida que se investiga e implementa más la energía renovable, se seguirá extrayendo uranio para los reactores nucleares artificiales. Los científicos nucleares todavía están analizando los efectos a largo plazo de la energía nuclear, como la necesidad de eliminar los desechos nucleares sin contaminar la tierra con radiactividad. Al utilizar la información recopilada de los reactores nucleares de Gabón, los científicos pueden desarrollar un método efectivo y seguro para eliminar estos desechos en el futuro. Con un poco de suerte, los reactores nucleares de Gabón se convertirán algún día en un ejemplo factible de cómo generar energía nuclear de manera segura para el medio ambiente.

por Lex Leigh

https://www.ancient-origins.net/artifacts-ancient-technology/gabon-nuclear-reactor-0016597