Der unerwartete Fund in Gabon
Im Jahr 1972 machten Ingenieure des Eurodif-Uranverarbeitungswerks in Pierrelatte, Frankreich, eine überraschende Entdeckung. Uranerze aus Gabon - einem Gebiet mit reichhaltigen natürlichen Ressourcen in Westafrika - wiesen unerwartet niedrige Gehalte an Uran-235 (U-235) auf. Dies betraf nicht nur einige der Felsen, sondern alle aus dieser bestimmten Mine. Die Felsen hatten einen Teil ihres U-235 verloren - ein veritabler Hinweis auf einen bereits stattgefundenen nuklearen Fusionsprozess.
Physiker Francis Perrin war baff. U235, das in natürlichem Uran vorkommt, hat normalerweise einen Anteil von 0,720%. Die Gesteine aus Oklo wiesen jedoch nur 0,717% auf. Ein winziger Unterschied – lediglich 0,003% – doch bedeutend.
Die Bestätigung durch isotopische Fingerabdrücke
Die Wissenschaftler konnten sich nicht sofort erklären, was geschehen war. Doch eine weitere Analyse zeigte die isotopischen Fingerabdrücke, die durch die Spaltung entstanden sind. Diese Beweise bestätigten, dass das Uranerz aus Oklo einst eine natürliche Kernreaktorquelle betrieben hatte – tatsächlich handelte es sich um mehrere Reaktoren, die tief im Erdinneren existierten.
“Nach weiteren Untersuchungen, einschließlich Vor-Ort-Prüfungen, fiel das endgültige Urteil,” erklärte Ludovic Ferrière, Kurator der Gesteinsammlung im Naturhistorischen Museum Wien. “Es gab keinen anderen Erklärungsansatz.”
Die Bedingungen des frühen Erdzeitalters
Die Erde war vor zwei Milliarden Jahren ein ganz anderer Planet. Das natürliche Uran beinhaltete damals etwa 3% U-235 – vergleichbar mit den Anreicherungsgraden moderner Reaktoren. Diese Menge allein reicht jedoch nicht aus, um eine selbsttragende Kernspaltung aufrechtzuerhalten. Im Fall von Oklo fungierte Grundwasser als natürlicher Neutronenmoderator - ähnlich, wie Wasser in vielen heutigen Reaktoren. Damit fanden im geeigneten Moment Spaltungsreaktionen statt.
Eine eingehendere Forschung ergab, dass diese natürlichen Reaktoren nicht kontinuierlich betrieben wurden. Vielmehr arbeiteten sie über einen Zeitraum von Hunderttausenden von Jahren intermittierend. Gelegentlich spalteten sich U-235- Atome von selbst. Die Umstände in Oklo erlaubten es, dass diese seltenen Ereignisse sich zu einer stabilen Kettenreaktion entwickelten. Wasserstoffatome im Grundwasser füllten Risse und Poren in den umgebenden Gesteinen und verlangsamten die schnell bewegenden Neutronen. Dies erlaubte weitere atomare Spaltungen. Die dabei erzeugte Hitze verdampfte schließlich das Wasser, wodurch der natürliche Neutronenmoderator entfernt wurde und die Reaktion zum Stillstand kam – bis die Temperaturen sanken und erneut Wasser in die Gesteine fließen konnte.
Natur versus Technik: Der Vergleich mit künstlichen Reaktoren
Laut Peter Woods von der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA) ähnelt diese Situation der in einem von Menschen geschaffenen Leichtwasserreaktor. “Die Spaltungsreaktionen, ohne etwas, das die Neutronen abbremst, hören einfach auf,” stellte er fest. “Das Wasser wirkte in Oklo als Moderator und kontrollierte die Kettenreaktion.”
Seit der Entdeckung 1972 sind mindestens 15 Reaktoren innerhalb des Hauptvorkommens von Uranerz in Oklo identifiziert worden, einschließlich zusätzlicher Standorte in Bangombé. Jeder dieser Reaktoren hat die charakteristischen isotopischen Fingerabdrücke, die nur durch nachhaltige Kernspaltung entstehen können.
Der Oklo-Phänomen: Eine wissenschaftliche Sensation
Die Forscher bezeichneten das "Oklo-Phänomen" als eine der am erstaunlichsten Entdeckungen im 20. Jahrhundert im Bereich der Geowissenschaften und der Kernphysik. Jeder natürliche Reaktor soll etwa 100 Kilowatt thermische Energie erzeugt haben, was angesichts heutiger Maßstäbe nicht viel ist - und nur einen Bruchteil, wenn sie weniger aktiv waren.
Was vor ca. zwei Milliarden Jahren unter der Erdoberfläche geschah, kann heute in diesem Umfang nicht mehr natürlich vorkommen. Der U-235-Gehalt in natürlichen Ablagerungen ist auf etwa 0,7% gesunken, zu niedrig, um eine Kettenreaktion ohne menschlich geführte Anreicherung aufrechtzuerhalten.
Faszination durch Geologie und Zeit
Trotzdem wird das Gebiet weiterhin als Zentrum des Uranabbaus betrachtet. Gleichzeitig gilt es als wertvoller Ort für wissenschaftliche Forschung. “Die Umstände – Zeit, Geologie, Wasser – liefen zusammen, damit dies überhaupt möglich wurde,” sagte Woods abschließend. “Und es wurde bis heute bewahrt. Das Detektivspiel hat ein erfolgreiches Ende gefunden.”
Quelle: International Atomic Energy Agency