Vào tháng 5/1972, một nhà vật lý ở nhà máy xử lý hạt nhân tại Pierrelatte, Pháp, tiến hành phân tích mẫu vật uranium và phát hiện điều bất thường. Trong quặng uranium thông thường, có 3 loại đồng vị khác nhau được tìm thấy là uranium 238, uranium 234, và uranium 235. Trong số này, uranium 238 dồi dào nhất trong khi uranium 234 hiếm nhất. Đồng vị uranium 235 chiếm khoảng 0,72% quặng uranium và được yêu thích nhất. Nếu làm giàu trên 3%, nó có thể được dùng để tạo ra phản ứng hạt nhân bền vững.
Trong mẫu vật từ mỏ Oklo ở Gabon, châu Phi, đồng vị uranium 235 chiếm 0,717% tổng số. Đây là điều khá kỳ lạ. Theo Cơ quan năng lượng nguyên tử quốc tế (IAEA), tất cả uranium tự nhiên hiện nay chứa 0,720% uranium 235. Nếu khai thác từ vỏ Trái Đất hoặc từ đá trên Mặt Trăng hay thiên thạch, đó là những gì chúng ta sẽ tìm thấy, nhưng mẫu đá từ Oklo chỉ chứa 0,717%.
Khi tìm hiểu kỹ hơn, các nhà khoa học nhận thấy những quặng khác trong vùng chứa lượng đồng vị uranium 235 thậm chí còn ít hơn, chỉ khoảng 0,4%. Lúc đầu, họ cho rằng các mỏ uranium buộc phải trải qua phản ứng phân hạch hạt nhân bền vững. Tuy nhiên, kết quả phân tích sâu hơn cho thấy uranium đã trải qua phản ứng phân hạch hạt nhân tự nhiên bền vững trong hơn hai tỷ năm.
Theo kết quả kiểm tra sơ bộ, Bodu và đồng nghiệp kết luận sự thiếu hụt uranium 235 ở Oklo có thể do phân đoạn đồng vị hoặc phản ứng chuỗi tự nhiên. Không lâu sau, phản ứng chuỗi được xác nhận nhờ phân tích cho thấy sự dồi dào khác thường của đồng vị đất hiếm và quang phổ krypton - xenon thường gặp ở phản ứng phân hạch uranium 235.
Những điều kiện cho phản ứng như vậy ít có khả năng tồn tại ngày nay. Trong quá khứ, lượng đồng vị uranium 235 tại khu vực phải cao hơn nhiều. Trên hết, khu vực này phải chứa đầy nước ngầm để duy trì phản ứng, tương tự nước được sử dụng trong lò phản ứng hạt nhân hiện đại để làm chậm neutron sản sinh bởi phản ứng phân hạch. Khi nước nóng lên và thoát đi dưới dạng hơi, neutron không di chuyển chậm nữa và thất thoát, không tạo thêm phản ứng khiến quá trình phân hạch dừng lại. Cuối cùng, sau hàng nghìn năm, lò phản ứng hạt nhân đầu tiên trên thế giới dần dần ngừng hoạt động.
An Khang (Theo IFL Science)