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El Neutrino

El neutrino es una partícula esquiva, en apariencia insignificante, pero necesaria para explicar el mundo. Ni la radiactividad, ni el big bang, ni el Modelo Estandar de la física de partículas serían posibles sin él. Con El neutrino, un blog nacido en febrero de 2009, el físico y escritor Germán Fernández pretende acercar al lector, y ahora al oyente, al mundo de la ciencia a partir de cualquier pretexto, desde un paseo por el campo o una escena de una película, hasta una noticia o el aniversario de un investigador hace tiempo olvidado.

El primer reactor nuclear de la historia

Reactor nuclear natural - El Neutrino - Cienciaes.com

En 1942, en una cancha de squash situada bajo las gradas del ala oeste del campo de fútbol americano de la Universidad de Chicago, por aquel entonces abandonado, el físico Enrico Fermi dirigió la construcción del primer reactor nuclear fabricado por el hombre. Este reactor experimental formaba parte de las investigaciones secretas del Proyecto Manhattan, y el 2 de diciembre consiguió una reacción nuclear en cadena automantenida. Pero no fue esa la primera reacción nuclear au­to­man­te­ni­da de la historia de la Tierra. La naturaleza se adelantó al ser humano en unos 1800 millones de años.

En esa época remota, cuando sólo vivían en la Tierra organismos unicelulares, una veta de uranio situada en la región de Oklo, en el este de Gabón, se inun­dó; el agua, al frenar los neutrones rápidos ge­ne­ra­dos en la desintegración espontánea de los áto­mos de uranio, permitió que aquéllos chocaran más eficazmente con otros átomos, y provocó una fisión nuclear en cadena. Con el calor de la re­acción nuclear, el agua se evaporaba, lo que fre­na­ba la reacción. Al bajar la temperatura, afluía más agua, y la reacción se intensificaba de nuevo. Ese proceso de calentamiento y enfriamiento era cí­clico, con un periodo de actividad de unos trein­ta minutos, seguido de unas dos horas y me­dia de inactividad; esta regulación espontánea fue tan eficaz que, a lo largo de los cientos de miles de años que los reactores de Oklo estuvieron activos, jamás se produjo una explosión nuclear.

El descubrimiento de los reactores naturales de Oklo fue una historia detectivesca que comenzó con una sospecha de terrorismo nuclear. Las minas de uranio de Oklo se descubrieron en 1956, cuando Gabón era una colonia francesa. Durante cuarenta años, Francia explotó el uranio de Oklo para la generación de energía eléctrica, hasta que las minas se agotaron. Pero antes de que eso ocurriera, en 1972, en una planta de procesado de ura­nio en Francia se descubrió que en unas muestras de mineral extraídas de esas minas la pro­por­ción de los distintos isótopos de uranio no era la que debería ser; esa proporción es la misma en todos los minerales de uranio extraídos en la Tierra, ya que sólo depende de los diferentes periodos de desintegración de los isótopos.

En la na­tu­ra­le­za, el uranio está cons­tituido mayoritariamente por el isó­topo uranio-238, con un 0,72% de uranio-235, el único isótopo natu­ral re­lativamente abundante que es fi­sio­nable. Sin embargo, en el ura­nio pro­cedente de Oklo, el uranio-235 só­lo re­pre­sentaba el 0,717% del to­tal. Esto significaba que fal­taban en las muestras unos doscien­tos kilos de ura­nio 235, lo suficiente para fabricar me­dia docena de bombas atómicas.

Una vez descartado el robo de uranio fisionable, la única ex­pli­ca­ción coherente era que el uranio-235 se había con­su­mido en reacciones nucleares en el propio yacimiento. Pe­ro para pro­ducir estas reacciones es necesario enriquecer el uranio, au­mentar la proporción de uranio-235 has­ta al menos el 3%; hoy en día es imposible pro­ducir reacciones nucleares con el uranio tal cual se obtiene en la naturaleza. Sin embargo, de­bi­do a la diferente vida media de estos isótopos (el uranio-235 se desintegra más deprisa que el ura­nio-238), la proporción natural de uranio-235 en la Tierra ha ido disminuyendo a lo largo de la historia; y ha­ce 1800 millones de años era justamente del 3%, su­ficiente para que las reacciones nucleares se pro­dujeran espontáneamente.

Podría uno preguntarse por qué las reacciones nu­cleares comenzaron precisamente hace 1800 mi­llones de años y no antes, cuando la pro­por­ción de uranio-235 era aún mayor. La culpa la tie­ne la fotosíntesis: El uranio sólo se disuelve en el agua en presencia de oxígeno. La atmósfera pri­mi­tiva de la Tierra no contenía oxígeno; fue pre­ci­samente en esa época, hace 1800 millones de años, cuando el oxígeno co­men­zó a ser abundante en la atmósfera. Así, el ura­nio disuelto podía ser transportado y acu­mu­la­do en vetas con la riqueza necesaria para iniciar y man­tener las reacciones nucleares.

Desde 1972, se han descubierto die­ciséis de estos re­actores nu­clea­res naturales en las minas de ura­nio de Oklo, Okelobondo y Ban­gombe, todos en la misma re­gión de Gabón. De su estudio fí­sico-quí­mico se ha podido de­du­cir con todo detalle su his­toria y funcionamiento. En total con­su­mieron unas seis toneladas de uranio-235; al­can­zaban tem­peraturas de varios centenares de gra­dos, con una potencia de unos cien kilovatios. Des­pués de cien­tos de miles de años de actividad, cuan­do la pro­porción de uranio-235 no fue su­fi­cien­te para man­tener las reacciones, se ex­tin­guie­ron para siem­pre.

OBRAS DE GERMÁN FERNÁNDEZ:

El expediente Karnak. Ed. Rubeo

El ahorcado y otros cuentos fantásticos. Ed. Rubeo

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