Natuur-kernreactor in Gabon opereerde in horten en stoten

Een natuurlijke kernreactor in Gabon ging twee miljard jaar geleden periodiek aan en uit. Dat hebben Amerikaanse fysici van de Washington University in St Louis achterhaald aan de hand van restanten (Physical Review Letters, 29 okt). De sleutel: de aanwezigheid van een rivier.

In 1956 voorspelde Paul Kuroda dat kettingreacties in uranium zich niet tot kerncentrales hoeven te beperken, maar zich ook in uraniumafzettingen in de natuur kunnen voordoen. Of beter gezegd: konden voordoen, want op dit moment maakt het splijtbare uranium-235 maar voor 0,7 procent deel uit van het gewone (niet-splijtbare) uranium-238. Dat is te weinig om een kettingreactie aan de gang te krijgen, waarbij iedere uranium-235-splijting tot minstens één nieuwe splijting leidt. Commerciële uranium-kernreactoren, zoals die in Borsele, maken dan ook gebruik van verrijkt uranium, waarin het aandeel uranium-235 op 3 procent is gebracht.

Omdat uranium-235 een veel kortere halveringstijd heeft dan uranium-238, was zo'n natuurlijke kernreactor vroeger wel mogelijk. In 1972 zijn in de Oklo/ Okelebondo in Gabon inderdaad 16 van deze reactors gevonden. Voorwaarde voor een kettingreactie in zo'n oude uraniumafzetting is de afwezigheid van stoffen die de neutronen (die de splijtingen teweeg brengen) wegvangen, en de aanwezigheid van water om de neutronen af te remmen tot snelheden geschikt voor splijting.

De nu geanalyseerde reactor, bij Oklo, was 5 à 10 meter dik en 600-900 meter lang. Het uraniumpakket is 2 miljard jaar oud en lag in een rivier. De Oklo-reactor had een vermogen van circa 100 kilowatt en is honderdduizenden jaren in `bedrijf' geweest. Analyses per massaspectrometer van xenon-isotopen (spijtingsproducten van uranium-235) in korrels aluminiumfosfaat uit de overblijfselen van de reactor wijzen uit hoe deze werkte. Het blijkt dat de kernreactor een half uur in bedrijf was, waarbij de ontwikkelde warmte het rivierwater aan de kook bracht. Bij gebrek aan water ging de reactor vervolgens 2,5 uur uit. Waarna de cyclus zich herhaalde.