Volg Duurzaamnieuws op Google News | Discover | of als voorkeursbron op Google
Circa twee miljard jaar geleden functioneerde in Oklo, Gabon, een natuurlijke kernreactor vermoedelijk honderdduizenden jaren lang. Toen Francis Perrin in 1972 de sporen ervan herkende, bleek de natuur een kernproces te hebben voortgebracht dat nog altijd vragen oproept.
Een onderzoeker met radioactief gesteente uit Oklo. Foto: L. Gil/IAEA
Een vermogen dat ongeveer vijfentwintig wasdrogers tegelijk kan laten draaien, zou je niet snel verwachten diep in een rotslaag. Toch wees het uraniumerts uit Oklo op kernsplijting zonder menselijke bediening, een mogelijkheid die natuurkundige Paul Kuroda al in 1956 theoretisch had voorzien. De eerste aanwijzing was minuscuul: het aandeel uranium-235 bleek 0,717 procent, net onder de gebruikelijke 0,720 procent. Oklo is een plek waar water, gesteente en uranium samen een proces op gang brachten dat we vooral kennen van door mensen gebouwde kerncentrales.
Water zette de reactor steeds aan en uit
De rotslaag werkte niet als een centrale die dag en nacht hetzelfde vermogen levert. Water in het gesteente remde de neutronen af, zodat ze makkelijker nieuwe uraniumatomen konden splijten. Verdween dat water door de hitte, dan viel de reactie stil.
Dat proces herhaalde zich vermoedelijk telkens opnieuw, met korte periodes van activiteit en rust, zo blijkt uit onderzoek dat is samengevat door Science. Een soort natuurlijke thermostaat, al bestond die uit niets meer dan water, warmte en gesteente.
De schattingen lopen flink uiteen
Een uraniummonster gelabeld ‘U Uranium 92’ in een glazen container naast een geel meetinstrument in een museum- of laboratoriumsetting. Beeld: Wikimedia Commons.
Hoe lang de reactor precies actief bleef, is lastig vast te pinnen. Stanford University komt uit op ongeveer 0,6 tot 1,5 miljoen jaar, terwijl andere berekeningen spreken van 100.000 tot 600.000 jaar.
Een analyse uit 1976 berekende een werkperiode van ongeveer 700.000 jaar en een totale opbrengst van circa 15.000 megawattjaar. Die energie kwam verspreid over heel lange tijd vrij, niet in één grote uitbarsting.
Goed om te weten
Onderzoekers van Curtin University concluderen dat de natuurlijke reactoren in Gabon na hun ontstaan meer dan 1 miljoen jaar konden functioneren.
Paul Kuroda zag het al aankomen
Natuurkundige Paul Kuroda had in 1956 al doorgerekend dat de aarde onder heel specifieke omstandigheden zelf een reactor kon vormen. Daarvoor moest er genoeg uranium-235 aanwezig zijn, naast water en een gesteentelaag die alles op de juiste plek bij elkaar hield.
Die combinatie was 2 miljard jaar geleden beter voorstelbaar dan nu. Uranium-235 maakte toen namelijk een groter deel uit van al het uranium op aarde, waardoor een zichzelf onderhoudende kettingreactie makkelijker op gang kon komen.
Bij kernsplijting valt een zware atoomkern uiteen en komt energie vrij. In Oklo zorgde water ervoor dat de deeltjes die daarbij vrijkwamen langzaam genoeg bleven om volgende splijtingen uit te lokken.
Een piepkleine centrale naast die van nu
Het gemiddelde vermogen lag rond 100 kW. Het Science History Institute rekent voor dat je daarmee ongeveer 800 grote televisies, 225 computers of vijfentwintig wasdrogers tegelijk kunt laten draaien.
- Een moderne commerciële kernreactor levert doorgaans ongeveer 1.000 MW.
- Dat is genoeg stroom voor ongeveer 10 miljoen lampen.
- Oklo leverde dus grofweg 10.000 keer minder vermogen dan zo’n moderne reactor.
Oklo laat zien dat een splijtingsreactie langdurig kan doorgaan zonder menselijke bediening, zolang de natuurkundige voorwaarden overeind blijven. De waterkringloop in het gesteente zorgde daarbij zelf voor de veiligheidsrem.
Over de studie
De vondst leidde tot tientallen jaren geologisch en natuurkundig rekenwerk. Onder meer Stanford University onderzocht hoe water de reactie afremde en stopzette, terwijl studies in Chemical Geology de duur en het vermogen reconstrueerden uit resten in het gesteente.
Onderzoekers als geoloog Robert Gauthier-Lafaye en natuurkundige Alexei Meshik gebruikten daarvoor de overgebleven stoffen van kernsplijting als een soort tijdcapsule. De afwijkende samenstelling van het erts uit de Oklo-mijn blijft daardoor ook vierenvijftig jaar na de herkenning door Francis Perrin een uitzonderlijk natuurlijk experiment.
