Na década de 1970, cientistas descobriram reatores nucleares de fissão natural que funcionaram por mais de 150 mil anos, revelando um fenômeno único na Terra.

Na década de 1970, uma descoberta impressionante no Gabão, áfrica Ocidental, abalou o mundo da geociência e da física nuclear,. Quinze “fósseis” de reatores nucleares naturais de fissão foram identificados, datando de cerca de dois bilhões de anos.

Quatorze deles estão localizados na mina de urânio de Oklo, enquanto o menor está no pequeno depósito de Bangombé, a 30 quilômetros de distância.

Enquanto os reatores de Oklo foram total ou parcialmente minerados e estão hoje alagados, Bangombé foi preservado para estudos científicos sobre rejeitos radioativos em ambientes geológicos.

A descoberta inicial dos reatores nucleares

Em 1972, cientistas franceses que analisavam o urânio extraído de Oklo encontraram algo curioso. A fração de urânio-235 no material era ligeiramente inferior ao esperado. Em condições normais, o urânio terrestre contem 0,720% de urânio-235.

No entanto, o urânio de Oklo apresentava apenas 0,717%. Essa diferença, embora pequena, levantou uma série de questionamentos. Como o urânio-235 é usado em armas nucleares, era essencial desvendar o que havia acontecido.

Foi então que os cientistas se lembraram de um estudo de 1956 realizado pelo químico nipo-americano Paul Huroda. Ele havia sugerido a possibilidade de reatores nucleares naturais sob certas condições geológicas.

A resposta estava ali: em Oklo, há dois bilhões de anos, as condições necessárias para a fissão nuclear natural estavam presentes, consumindo urânio-235 e explicando a redução no enriquecimento isotópico observado.

Como os reatores naturais funcionaram

Os cientistas descobriram que, durante o Período Proterozoico, cerca de dois bilhões de anos atrás, dois fatores críticos se alinharam:

Enriquecimento de urânio: Naquela época, o urânio natural tinha um enriquecimento de cerca de 3,5% de urânio-235, o mesmo nível usado em reatores nucleares modernos.

Aumento de oxigênio na atmosfera: Esse aumento permitiu reações geoquímicas que concentraram urânio em veios de alta qualidade.

Com esses dois fatores combinados e outras condições secundárias, os reatores naturais de fissão entraram em atividade.

Isso ocorreu há cerca de 1,95 bilhão de anos, em um momento em que o enriquecimento de urânio era suficiente para sustentar reações nucleares em cadeia.

Por quê não existem reatores nucleares naturais mais recentes?

A chave está na interação entre o enriquecimento de urânio e a concentração de oxigênio. Em épocas anteriores a dois bilhões de anos, apesar de haver mais urânio-235, a falta de oxigênio na atmosfera impediu a formação de minérios de urânio altamente concentrados.

Por outro lado, o enriquecimento natural de urânio diminuiu com o tempo devido à desintegração radioativa. Assim, reatores não poderiam surgir em períodos mais recentes.

Atualmente, mesmo em locais com urânio de alta qualidade como Bangombé, o enriquecimento é insuficiente para sustentar reações nucleares naturais. Isso torna o fenômeno de Oklo único na história geológica da Terra.

O que restou em Oklo?

Os antigos reatores de Oklo hoje contêm minério de urânio de alta qualidade com elevados níveis de rejeitos radioativos.

Esses rejeitos incluem produtos de fissão de urânio-235 e plutônio-239, além de elementos finais de seus processos de decaimento.

Esse ambiente único oferece uma oportunidade valiosa para os cientistas estudarem como rejeitos radioativos interagem com formações geológicas ao longo de bilhões de anos.

As lições de Oklo são útis para o planejamento de locais de armazenamento de rejeitos nucleares modernos, que também dependem de ambientes geológicos estáveis.

Operação dos reatores naturais

Estudos indicam que esses reatores operaram por cerca de 150 mil anos, consumindo mais de cinco toneladas de urânio-235. Sua potência média era de aproximadamente 150 kW, comparável à de pequenos reatores de pesquisa modernos.

Acredita-se que a água tenha desempenhado um papel essencial, atuando como moderador. O moderador diminui a velocidade dos nêutrons, permitindo que sejam absorvidos pelos núcleos de urânio-235 e sustentem a reação em cadeia.

Esse processo também tinha um mecanismo autorregulador. Quando a temperatura subia, a água evaporava, interrompendo a termalização dos nêutrons e, consequentemente, a reação nuclear. Quando o reator esfriava, a água retornava, reiniciando a reação.

Isso gerava pulsos de atividade de 30 minutos, seguidos por 2,5 horas de inatividade, um padrão registrado nas assinaturas isotópicas de xenônio em minerais próximos ao núcleo do reator.

Impacto no estudo de rejeitos radioativos

Um dos maiores desafios da energia nuclear é o destino dos rejeitos radioativos, que permanecem perigosos por milhares de anos.

Muitos países consideram armazená-los em cavernas subterrâneas ou outras formações geológicas. Em Oklo, a Natureza conduziu esse experimento por conta própria, oferecendo pistas importantes sobre a segurança e a estabilidade desses ambientes.

Os cientistas continuam analisando o que sobrou dos reatores naturais para entender melhor como elementos radioativos se comportam ao longo do tempo.

Essas informações podem ajudar a melhorar os sistemas de armazenamento de rejeitos nucleares em escala global.

Fonte: Click Petróleo e Gás / Foto: Reprodução