Wissenschaft & Technik · Wissenschaft · Geologie · Deep Dive

Oklo: Der zwei Milliarden Jahre alte Atomreaktor der Natur

Wie in Gabun 15 bis 17 natürliche Kernspaltungszonen über Hunderttausende Jahre wie ein Geysir im Dreistundentakt pulsierten

Text: RedaktionFaktencheck: freigegeben · geheimprojekte Faktencheck7 Quellen13 Min. LesezeitAktualisiert: 2026-10-271956–2022

Quick Story · Video · 60 Sek.

0:00 / 1:00

Direkt zum Deep Dive & Faktencheck ↓

Oklo: Der zwei Milliarden Jahre alte Atomreaktor der Natur

Wie in Gabun 15 bis 17 natürliche Kernspaltungszonen über Hunderttausende Jahre wie ein Geysir im Dreistundentakt pulsierten

Einstieg: Drei Tausendstel Prozent, die nicht fehlen durften

Einstieg: Drei Tausendstel Prozent, die nicht fehlen durften.

Im Frühsommer 1972 – in der Fachliteratur wird teils der Mai 1972 [Q5]↓, teils der Juni 1972 [Q1]↓ [Q2]↓ genannt – legte ein Massenspektrometer in der südfranzösischen Urananreicherungsanlage Pierrelatte eine Routinemessung vor, die nach den damals bekannten Gesetzen der Geochemie unmöglich schien [C1]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓. In einer Probe von Uranhexafluorid (UF6), das für die Herstellung von Kernbrennstoff vorbereitet wurde, betrug der Anteil des spaltbaren Isotops Uran-235 nicht wie gewohnt 0,7202 Atomprozent, sondern lediglich 0,7171 Atomprozent [C1]↓ [Q1]↓ [Q5]↓.

Für das Analyseteam in Pierrelatte – darunter H. Bouzigues, Koautor der wenig später folgenden Erstpublikation von R. Bodu et al. (1972) [Q2]↓ [Q3]↓ – war die Abweichung in der dritten Nachkommastelle ein Alarmsignal ersten Ranges. Bis zu diesem Tag galt das Isotopenverhältnis von natürlichem Uran als unverrückbare Konstante des Sonnensystems: Egal ob man Uranerz aus irdischen Lagerstätten, aus Meteoriten oder aus den von den Apollo-Missionen mitgebrachten Mondgesteinen untersuchte – überall lag der Anteil von Uran-235 gegenüber dem Hauptisotop Uran-238 exakt bei 0,7202 Prozent [C1]↓ [Q1]↓ [Q5]↓.

Kristalle des nach der Stadt Franceville benannten Uranminerals Francevillit (mit Curienit) aus der Lagerstätte Mounana neben Oklo im südostgabunischen Franceville-Becken: Aus diesem Sedimentbecken stammte das Uranerz, dessen rätselhaftes U-235-Defizit 1972 in Pierrelatte auffiel. Foto: Didier Descouens / Wikimedia Commons (File:Francevillite.jpg, CC BY-SA 3.0) [C1]↓ [C2]↓ [Q1]↓ [Q5]↓.

Das französische Atomenergiekommissariat (Commissariat à l’Énergie Atomique, CEA) überprüfte sofort die gesamte Lieferkette und stellte fest, dass sämtliche abgereicherten Chargen aus einer einzigen Quelle stammten: aus dem Tagebau von Oklo nahe Franceville im Südosten der zentralafrikanischen Republik Gabun, betrieben von der Compagnie des Mines d’Uranium de Franceville (COMUF) [C2]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓.

In den bereits gelieferten Erzpartien aus Oklo fehlten in der Bilanz insgesamt rund 200 Kilogramm Uran-235 – genug Spaltstoff für ein halbes Dutzend Kernwaffen [C3]↓ [Q5]↓. Zunächst prüfte das CEA eine Kontamination mit abgereichertem Uran aus der Nuklearindustrie [C3]↓ [Q1]↓ [Q6]↓. Doch Original-Bohrkerne direkt aus dem Gestein der Oklo-Mine zeigten noch weit stärkere Anomalien: In bestimmten hochkonzentrierten Erzlinsen war der Uran-235-Gehalt im Schnitt über rund 500 Tonnen Uran auf 0,62 Prozent (bzw. 0,600 Prozent in frühen Chargen) gesunken [C4]↓ [C11]↓ [Q1]↓ [Q2]↓; in der Referenzprobe Oklo M lag er bei 0,440 Prozent [C4]↓ [Q2]↓ [Q5]↓, in Reaktorzone RZ-13 bei einem Verhältnis 235U/238U von 0,3655 (~0,364 Atomprozent) [C4]↓ [Q3]↓ und in der am stärksten abgereicherten Einzelprobe bei nur 0,296 Prozent [C4]↓ [Q1]↓.

Historische Fotoplatte eines Funken-Massenspektrometers der Uranerzprobe »OKLO 311«: Die Aufnahme zeigt untereinander verschiedene Expositionszeiten mit dem Isotopenspektrum der Spalt- und Zerfallsprodukte bei den Massenzahlen 90 bis 165 sowie den Linien von Blei (206–208 Pb), Thorium (232 Th) und Uran (235 U, 238 U). Foto: JFZ0413 / Wikimedia Commons (CC BY-SA 4.0) [C4]↓ [C5]↓ [C6]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓.

Den endgültigen Beweis für eine abgelaufene Kernspaltung lieferte die massenspektrometrische Analyse der Seltenerd-Elemente durch Michèle Neuilly und ihr Team [C5]↓ [Q2]↓: In gewöhnlichem Gestein besteht Neodym zu 27,11 Prozent aus dem Isotop Neodym-142, das bei einer Kernspaltung nicht entsteht; in der Probe Oklo M lag Nd-142 dagegen bei nur 1,38 Prozent, während die Spaltisotope Nd-143 bis Nd-150 sowie die Verhältnisse 140Ce/142Ce (1,57 statt 7,99) und 149Sm/147Sm (0,003 statt 0,92) exakt den Fingerabdruck einer thermischen Neutronen-Kettenreaktion zeigten [C5]↓ [C17]↓ [Q2]↓.

Am 25. September 1972 gaben CEA-Chef André Giraud und der frühere Hochkommissar Francis Perrin vor der Pariser Académie des Sciences (sowie zeitgleich vor der IAEA-Generalkonferenz) die Entdeckung offiziell bekannt [C6]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓: Nicht Enrico Fermi hatte 1942 in Chicago den ersten Kernreaktor der Erdgeschichte gestartet – die Natur war ihm in Gabun um knapp zwei Milliarden Jahre zuvorgekommen [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓.

Hintergrund: Kurodas Prophezeiung und die Große Sauerstoffkatastrophe

Hintergrund: Kurodas Prophezeiung und die Große Sauerstoffkatastrophe.

Bereits im Jahr 1956 hatte der japanisch-amerikanische Kernchemiker Paul Kazuo Kuroda an der University of Arkansas im Journal of Chemical Physics berechnet, unter welchen Voraussetzungen sich auf der frühen Erde natürliche Kernreaktoren entzünden konnten [C9]↓ [Q2]↓ [Q5]↓. Weil das leicht spaltbare Uran-235 (Halbwertszeit ca. 710 Millionen Jahre) mehr als sechsmal schneller zerfällt als Uran-238 (Halbwertszeit ca. 4,51 Milliarden Jahre), lag der natürliche U-235-Anteil vor 1,95 ± 0,04 Milliarden Jahren weltweit noch bei über 3 Prozent (rund 3,65 Prozent) – genau wie in modernem angereichertem Reaktorbrennstoff [C8]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓.

Kuroda nannte vier Bedingungen für eine natürliche Kettenreaktion [C9]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓:

  1. Schichtdicke der Erzzone: mindestens zwei Drittel Meter (ca. 67 Zentimeter) [C9]↓ [Q5]↓.
  2. Spaltstoffanteil: mindestens 3 Prozent Uran-235 [C8]↓ [C9]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓.
  3. Neutronenmoderator: Grundwasser in den Poren und Klüften zum Abbremsen der schnellen Spaltneutronen [C9]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓.
  4. Abwesenheit starker Neutronengifte: kaum Bor, Lithium oder Seltene Erden im Ausgangsgestein [C9]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓.

Dass vor knapp zwei Milliarden Jahren im 35.000 Quadratkilometer großen Franceville-Becken alle vier Bedingungen zusammentrafen, war eine Folge der Großen Sauerstoffkatastrophe (Great Oxidation Event, GOE) vor rund 2,2 Milliarden Jahren [C10]↓ [Q1]↓ [Q2]↓: Erst der von photosynthetischen Cyanobakterien freigesetzte Sauerstoff oxidierte unlösliches vierwertiges U(IV) im Urgestein zu wasserlöslichem sechswertigem U(VI) [C10]↓ [Q2]↓. Flüsse spülten das gelöste Uran in das Sedimentbecken von Franceville, wo es an kohlenstoff-, methan- und eisenreichen Reduktionszonen wieder als kompaktes Uraninit (bis 60 Gewichtsprozent UO2) ausfiel [C4]↓ [C10]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓.

Geologische Übersichtskarte des Franceville-Beckens in Südost-Gabun aus El Albani et al. (2014): In den paläoproterozoischen Sedimenten dieses Beckens entstanden sowohl die mehrzelligen Fossilien der Francevillian Biota (Gabonionta; der Stern bei Franceville markiert den Fossilien-Steinbruch Moulendé) als auch rund 25 bis 30 Kilometer nordwestlich bei Mounana, Oklo, Okélobondo und Bangombé die natürlichen Kernreaktoren. Grafik: El Albani et al. (2014), PLoS ONE 9(6): e99438 / Wikimedia Commons (CC-BY-3.0) [C7]↓ [C10]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓.

Auf dem internationalen IAEA-Symposium in Libreville im Juni 1975 zog IAEA-Generaldirektor Dr. Sigvard Eklund im IAEA Bulletin folgende Bilanz:

The local high concentration of uranium, an 'enrichment' to over 3%, the absence of strongly neutron absorbing materials and the presence of water as a moderator – these four circumstances led, 1 800 million years ago, to chain reactions in certain parts of the mine, in which a total energy of about 10 000 MW years was probably generated over a period of some hundreds of thousands of years.
Dr. Sigvard Eklund, Generaldirektor der Internationalen Atomenergie-Organisation (IAEA), *IAEA Bulletin* Vol. 17, No. 3 (Juni 1975), S. 3 [C8]↓ [C9]↓ [C11]↓ [Q1]↓

Je nach Abgrenzung benachbarter Erzlinsen werden 15 bis 17 natürliche Reaktorzonen gezählt: Chefgeologe François Gauthier-Lafaye nennt 14 Zonen in Oklo/Okélobondo plus 1 Zone im 30 bis 35 Kilometer entfernten Bangombé (= 15 Zonen, andere Autoren in Q2 nennen 17) [C7]↓ [Q2]↓; Alex Meshik zählt 16 Zonen in Oklo/Okélobondo plus Bangombé (= 17 Zonen) [C7]↓ [Q5]↓, die IAEA nennt 16 Zonen in Oklo [C7]↓ [Q6]↓ und der Ausstellungstext im Saal 4 des NHM Wien spricht von 19 bekannten Reaktorkernen [C7]↓ [Q7]↓.

## Ablauf und Funktionsweise: Der nukleare Geysir im Dreistundentakt

Ablauf und Funktionsweise: Der nukleare Geysir im Dreistundentakt.

Über eine Betriebsdauer von 100.000 bis 500.000 Jahren (in den Zonen RZ-10, RZ-13 und Bangombé rund 100.000 bis 300.000 Jahre) setzten die Reaktoren in rund 500 Tonnen Uran insgesamt 10.000 Megawattjahre (Q1) bis 15.000 Megawattjahre (Q4, Q5; rund 130 Mrd. kWh bzw. rechnerisch ~5 Tonnen gespaltenes U-235) Wärme frei – bei einer sanften Durchschnittsleistung von weniger als 100 Kilowatt [C11]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓.

Warum die Reaktoren niemals explodierten, erklärte 1977 der Physiker Juri V. Petrov durch den negativen Dampfblasenkoeffizienten [C12]↓ [Q2]↓: Solange flüssiges Wasser die Gesteinsporen füllte, moderierte es die Neutronen; sobald die Spaltungswärme das Wasser auf 200 bis 400 °C (typisch ~300 °C) erhitzte und verdampfte, fehlte der Moderator und die Kettenreaktion schaltete sich von selbst ab, bis nach Abkühlung wieder Wasser nachsickerte [C12]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓.

Schematischer Querschnitt durch die 15 bis 17 natürlichen Reaktorzonen von Bangombé (10–12 m Tiefe), Oklo (RZ 1, 2, 10, 13) und Okélobondo (bis 500 m Tiefe) sowie Darstellung des selbstregulierenden Dreistunden-Pulszyklus: 30 Minuten aktive Spaltung mit Grundwasser-Moderator, anschließend 2,5 Stunden Abkühlpause nach dem Verdampfen des Wassers. Grafik: KI-Rekonstruktion, keine Originalaufnahme (Geheimprojekte.eu) [C7]↓ [C11]↓ [C12]↓ [C13]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓.

Im Oktober 2004 entschlüsselten Alex P. Meshik, Charles M. Hohenberg und Olga V. Pravdivtseva (Washington University in St. Louis) in den Physical Review Letters mittels Laser-Mikrosonden-Massenspektrometrie an einer Millimeterprobe aus Reaktorzone RZ-13 den exakten Takt dieses Zyklus [C13]↓ [Q2]↓ [Q3]↓ [Q4]↓ [Q5]↓. Sie entdeckten in sekundären, uranfreien Körnern aus Aluminiumphosphat (AlPO4) mit rund 8×10^17 Atomen pro Gramm die höchste je in einem Naturmaterial gemessene Konzentration von Spalt-Xenon [C14]↓ [Q3]↓ [Q4]↓ [Q5]↓. Weil die schnell aus kurzlebigen Tellur- und Iod-Vorläufern (wie Te-134 mit 0,7 Stunden Halbwertszeit) gebildeten Isotope Xe-136 und Xe-134 noch während der heißen Dampfphase entwichen, während langsamer entstehende Isotope wie Xe-132 (aus Te-132 mit 78,2 Stunden Halbwertszeit), Xe-131 und Xe-129 in den kühleren Ruhephasen im Kristallgitter eingeschlossen wurden, wirkte das Mineral wie eine Stoppuhr [C14]↓ [Q2]↓ [Q5]↓:

The big question we addressed was: When it reached criticality, why didn’t it blow up? We found the answer in the xenon.
Dr. Alex P. Meshik, Washington University in St. Louis (11. November 2004) [C13]↓ [C14]↓ [Q4]↓

In ihrer Physical Review Letters-Studie beschrieben die Autoren den Geysir-Takt wörtlich so:

This similarity (to a geyser) suggests that a half an hour after the onset of the chain reaction, unbounded water was converted to steam, decreasing the thermal neutron flux and making the reactor sub-critical. It took at least two-and-a-half hours for the reactor to cool down until fission Xe (xenon) began to retain. Then the water returned to the reactor zone, providing neutron moderation and once again establishing a self-sustaining chain.
A. P. Meshik, C. M. Hohenberg & O. V. Pravdivtseva, *Physical Review Letters* 93, 182302 (zitiert nach WashU *The Source*, 11. November 2004) [C12]↓ [C13]↓ [C14]↓ [Q4]↓

Jeweils 30 Minuten aktiver Kettenreaktion folgte eine Abkühlpause von mindestens 2,5 Stunden (150 Minuten) [C13]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓.

Zeitraum / Datum Ereignis / Befund zum Naturreaktor Oklo Quellen
vor ~2,2 Mrd. Jahren Große Sauerstoffkatastrophe: Oxidation von U(IV) zu löslichem U(VI) und Ablagerung im 35.000 km² großen Franceville-Becken. [C10]↓ [Q1]↓ [Q2]↓
vor 1,95 ± 0,04 Mrd. J. Bei ~3,65 % U-235 zünden in Oklo, Okélobondo und Bangombé 15 bis 17 Reaktorzonen und laufen im Geysir-Takt (30 Min. an / 2,5 Std. aus). [C7]↓ [C8]↓ [C11]↓ [C13]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓
1956 Paul K. Kuroda berechnet im Journal of Chemical Physics die vier Bedingungen für präkambrische Naturreaktoren. [C9]↓ [Q2]↓ [Q5]↓
Mai / Juni 1972 In Pierrelatte fällt in UF6 aus Gabun 0,7171 % statt 0,7202 % U-235 auf; in Erzkernen sinkt der Wert auf 0,440 % (Probe M) bis 0,296 %. [C1]↓ [C2]↓ [C4]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓
25. September 1972 Offizielle Bekanntgabe durch CEA-Chef André Giraud und Francis Perrin vor der Pariser Académie des Sciences und der IAEA. [C6]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓
Juni 1975 & 1976 IAEA-Symposium in Libreville; Alexander I. Schljachter schlägt 1976 die Sm-149-Resonanz als Test für die Feinstrukturkonstante alpha vor. [C11]↓ [C17]↓ [Q1]↓ [Q2]↓
Okt. / Nov. 2004 Meshik, Hohenberg und Pravdivtseva weisen in Physical Review Letters anhand von Spalt-Xenon in AlPO4 den 3-Stunden-Pulszyklus nach. [C13]↓ [C14]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓
Anfang 2018 / 2019 Orano und CEA übergeben zwei halbierte Oklo-Bohrkernproben an das NHM Wien; seit 2019 in Saal 4 ausgestellt (~40 µSv/h in 5 cm Abstand). [C20]↓ [Q6]↓ [Q7]↓

Folgen und heutiger Stand: Natürliches Atommüll-Endlager und ein Bohrkern in Wien

Folgen und heutiger Stand: Natürliches Atommüll-Endlager und ein Bohrkern in Wien.

Durch Neutroneneinfang in Uran-238 erbrüteten die Oklo-Reaktoren außerdem mehr als zwei Tonnen Plutonium-239 (Halbwertszeit 24.000 Jahre), das vollständig vor Ort wieder zu Uran-235 zerfiel [C15]↓ [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓. Sowohl das Plutonium als auch die Seltenerd-Spaltprodukte sowie Xenon, Cäsium und Barium blieben über fast zwei Milliarden Jahre hinweg in Uraninit, Aluminiumphosphaten, Tonmineralen und metallischen Aggregaten eingeschlossen – weshalb Oklo zum wichtigsten natürlichen Vorbild für geologische Tiefenlager hochradioaktiver Abfälle wurde [C16]↓ [Q2]↓ [Q3]↓ [Q4]↓ [Q5]↓.

Rund 2,1 Milliarden Jahre altes Sedimentgestein mit pyritisiertem Gabonionta-Makrofossil aus dem Franceville-Becken in Gabun im Naturhistorischen Museum Wien (Foto: Markus Köllner / Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0). Die Anfang 2018 von Orano und CEA dem NHM Wien geschenkten radioaktiven Bohrkern-Proben direkt aus dem Naturreaktor Oklo sind separat im Mineraliensaal 4 ausgestellt [C19]↓ [C20]↓ [Q6]↓ [Q7]↓.

Nach einer zweijährigen Bergbaupause für das Forschungsprogramm „Projet Franceville" (1973–1975) wurden sämtliche Reaktorzonen von Oklo und Okélobondo im kommerziellen Tage- und Tiefbau vollständig abgebaut; vor Ort erhalten blieb allein die 10 bis 12 Meter flache Zone von Bangombé [C19]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓. Anfang 2018 schenkten Orano und das CEA mit Unterstützung Frankreichs und der IAEA zwei halbierte Bohrkern-Proben aus dem Pariser Orano-Hauptquartier dem Naturhistorischen Museum Wien (Kurator Dr. Ludovic Ferrière), wo sie mit einer Dosisleistung von rund 40 Mikrosievert pro Stunde in 5 Zentimetern Abstand (vergleichbar mit einem Acht-Stunden-Flug von Wien nach New York) seit 2019 in Saal 4 öffentlich ausgestellt sind [C20]↓ [Q6]↓ [Q7]↓.

Was wir wissen – und was bis heute diskutiert wird

Was wir wissen – und was bis heute diskutiert wird.

Was gesichert ist

Was in der Physik diskutiert wird: Die Feinstrukturkonstante alpha

1976 erkannte Alexander I. Schljachter (Nature 264, 340), dass die starke Abreicherung von Samarium-149 in Oklo (149Sm/147Sm = 0,003 statt 0,92) auf einer Neutronen-Einfangresonanz bei 97,3 meV beruht und einen empfindlichen Test dafür liefert, ob sich die elektromagnetische Feinstrukturkonstante alpha (~1/137) seit zwei Milliarden Jahren verändert hat [C17]↓ [Q2]↓. Während Steve K. Lamoreaux und Justin R. Torgerson (2004) eine winzige Änderung postulierten, zeigten realistische Monte-Carlo-Simulationen (MCNP) der Reaktorgeometrien RZ-2 und RZ-10 durch Gould, Sharapov und Lamoreaux (2006) sowie Davis, Gould und Sharapov (2014), dass die Oklo-Daten innerhalb von 10^-8 bis 10^-9 vollständig mit einer unveränderten Naturkonstante (Delta alpha / alpha = 0) verträglich sind, wobei eine zweite mathematische Zweiglösung bei negativer Resonanzverschiebung experimentell noch nicht restlos ausgeschlossen ist [C18]↓ [Q2]↓ [Q5]↓.

Quellen & Faktencheck

Faktencheck bestanden

21 geprüfte Aussagen (19 gesichert · 2 widersprüchlich), 7 verifizierte Quellen – alle Archivlinks gesichert

Prüfer: geheimprojekte Faktencheck · Freigabe: 2026-10-27 · Protokoll: faktencheck.md

Recherche und Übersetzung englischsprachiger Fachquellen (IAEA, Physical Review C/Letters, Scientific American, NHM Wien) wurden KI-gestützt aufbereitet und an den Originalquellen geprüft. Alle Fotografien und Fachkarten sind frei lizenziert; nur die schematische Querschnittsgrafik ist als »KI-Rekonstruktion, keine Originalaufnahme« gekennzeichnet.

  1. Q1primaryDr. Sigvard Eklund: The International Oklo Phenomenon Symposium (IAEA Bulletin Vol. 17, No. 3, Juni 1975, S. 2–4)

    International Atomic Energy Agency (IAEA), Wien, Dr. Sigvard Eklund (Generaldirektor der Internationalen Atomenergie-Organisation, IAEA) · 1975-06-01 · S. S. 2–4

    Originalquelle öffnen ↗Archiv-Link ↗

  2. Q2academicE. D. Davis, C. R. Gould & E. I. Sharapov: Oklo reactors and implications for nuclear science (International Journal of Modern Physics E 23, 1430007 / arXiv:1404.4948)

    World Scientific (International Journal of Modern Physics E, Vol. 23, No. 4) / Cornell University arXiv, E. D. Davis (North Carolina State University / University of Kuwait), C. R. Gould (NC State / TUNL) & E. I. Sharapov (JINR Dubna) · 2014-04-20 · S. S. 1–40

    Originalquelle öffnen ↗Archiv-Link ↗

  3. Q3academicA. Meshik, O. Pravdivtseva & E. Groopman: Natural Nuclear Reactors – prediction, search, discovery, operation and implications (ICHLERA Conference Abstract, Straßburg, Juni 2022)

    International Atomic Energy Agency (IAEA) / ICHLERA Conference 2022, Alex Meshik & Olga Pravdivtseva (Washington University in St. Louis), Evan Groopman (NIST) · 2022-06-26 · S. S. 1

    Originalquelle öffnen ↗Archiv-Link ↗

  4. Q4academicTony Fitzpatrick (Washington University in St. Louis): Researchers describe how natural reactor worked (The Source, 11. November 2004)

    Washington University in St. Louis (The Source), Tony Fitzpatrick / Washington University in St. Louis (zu Meshik, Hohenberg & Pravdivtseva, Physical Review Letters 93, 182302) · 2004-11-11

    Originalquelle öffnen ↗Archiv-Link ↗

  5. Q5academicAlex P. Meshik: The Workings of an Ancient Nuclear Reactor (Scientific American, Oktober/November 2005)

    Scientific American (Vol. 293, Issue 5, S. 82–91), Dr. Alex P. Meshik (Washington University in St. Louis) · 2005-10-26 · S. S. 1–5 (Online-Ausgabe)

    Originalquelle öffnen ↗Archiv-Link ↗

  6. Q6archiveLaura Gil (IAEA Office of Public Information and Communication): Meet Oklo, the Earth’s Two-billion-year-old only Known Natural Nuclear Reactor

    International Atomic Energy Agency (IAEA), Wien, Laura Gil (Internationale Atomenergie-Organisation, IAEA) · 2018-08-10

    Originalquelle öffnen ↗Archiv-Link ↗

  7. Q7archiveNaturhistorisches Museum Wien: Hall 1–4 Minerals & Gemstones – Oklo specimen: Core from a natural nuclear reactor

    Naturhistorisches Museum Wien – Mineralogisch-Petrographische Abteilung, Naturhistorisches Museum Wien – Mineralogisch-Petrographische Abteilung · 2019-01-01

    Originalquelle öffnen ↗Archiv-Link ↗

Alle 21 geprüften Aussagen & Einzelbelege (C1–C21) im Detail anzeigen

  1. C1gesichert

    Im Mai 1972 (laut Q5) bzw. Juni 1972 (laut Q1 und Q2) stellte das Analyselabor der französischen Urananreicherungsanlage Pierrelatte (u. a. H. Bouzigues, Koautor der Erstpublikation Bodu et al. 1972) bei einer Routineprüfung von Uranhexafluorid (UF6) einen anomal niedrigen Gehalt des spaltbaren Isotops Uran-235 von 0,7171 Atomprozent statt des sonst in irdischem Gestein und selbst in Mondgestein konstanten Standardwerts von 0,7202 Atomprozent fest.

    Fundstelle: Q1: S. 2 (Until June 1972, 0.7202% vs. 0.7171%); Q2: S. 3 (in June 1972, Ref. [12]); Q5: S. 1 (In May 1972, 0.717% vs. 0.720%)

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓

  2. C2gesichert

    Die systematische Rückverfolgung der Lieferkette durch das französische Atomenergiekommissariat (CEA) ergab, dass das abgereicherte Uranerz ausschließlich aus dem Tagebau von Oklo nahe Franceville im südostgabunischen Sedimentbecken des Ogooué stammte, der von der Compagnie des Mines d’Uranium de Franceville (COMUF) betrieben wurde.

    Fundstelle: Q1: S. 2; Q2: S. 3–4; Q5: S. 1–2; Q6: Abschnitt An anomaly

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓

  3. C3gesichert

    Da in den betroffenen Erzlieferungen aus Oklo insgesamt rund 200 Kilogramm spaltbares Uran-235 fehlten – genug für ein halbes Dutzend Kernwaffen –, prüfte das CEA zunächst eine Verunreinigung mit abgereichertem Uran aus der Nuklearindustrie oder eine künstliche Kernspaltung, bevor geochemische Analysen der Original-Bohrkerne einen natürlichen Ursprung bewiesen.

    Fundstelle: Q1: S. 2; Q5: S. 2 (200 kilograms of U-235 missing); Q6: Abschnitt An anomaly

    [Q1]↓ [Q5]↓ [Q6]↓

  4. C4gesichert

    In den hochkonzentrierten Uranerzlinsen von Oklo (mit bis zu 60 Gewichtsprozent UO2/Uraninit) war der U-235-Anteil im Durchschnitt über rund 500 Tonnen Uran auf 0,62 % (Q1) bzw. in frühen Chargen auf 0,600 % (Q2) gesunken; in der Referenzprobe Oklo M lag er bei 0,440 % (Q2 Tab. I), in Reaktorzone RZ-13 bei einem Verhältnis 235U/238U von 0,3655 (~0,364 %, Q3) und in der am stärksten abgereicherten Einzelprobe bei nur 0,296 % (Q1).

    Fundstelle: Q1: S. 2–3 (average 0.62%, one sample 0.296%); Q2: S. 3 (0.600%), S. 7 Tab. I (Oklo M: 0.440%), S. 9 (up to 60%); Q3: S. 1 (235U/238U = 0.3655 in RZ-13); Q5: S. 1 (0.440%)

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q3]↓ [Q5]↓

  5. C5gesichert

    Den endgültigen Beweis für eine abgelaufene Kernspaltung lieferte das Isotopenspektrum der Seltenerd-Elemente und Edelgase im Oklo-Erz: In der Probe Oklo M bestand Neodym nur zu 1,38 % aus dem nicht durch Spaltung erzeugten Isotop Nd-142 (statt 27,11 % im natürlichen Neodym), während die Spaltisotope Nd-143 bis Nd-150 sowie die Verhältnisse 140Ce/142Ce (1,57 statt 7,99) und 149Sm/147Sm (0,003 statt 0,92) exakt die Signatur der U-235-Kernspaltung und des Neutroneneinfangs zeigten.

    Fundstelle: Q2: S. 5–7 & Tab. I (Neuilly et al. 1972); Q5: S. 2

    [Q2]↓ [Q5]↓

  6. C6gesichert

    Am 25. September 1972 gaben der Leiter des französischen Atomenergiekommissariats (CEA), André Giraud, und der frühere CEA-Hochkommissar Francis Perrin vor der Pariser Académie des Sciences (sowie zeitgleich auf der IAEA-Generalkonferenz) offiziell die Entdeckung prähistorischer natürlicher Kernreaktoren in Oklo bekannt, gestützt auf die zeitgleich eingereichten Erstpublikationen von Bodu et al. und Neuilly et al.

    Fundstelle: Q1: S. 2–3 (September 1972 at the French Academy of Science and IAEA General Conference); Q2: S. 3 (25 September 1972, André Giraud, Refs. [12, 13]); Q5: S. 2 (Francis Perrin); Q6: Abschnitt An anomaly (Francis Perrin 1972)

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓

  7. C7widersprüchlich

    Je nach geologischer Abgrenzung benachbarter Erzlinsen werden im Raum Franceville 15 bis 17 natürliche Reaktorzonen gezählt: Nach dem langjährigen Chefgeologen François Gauthier-Lafaye (zitiert in Q2) sind es 14 Zonen in Oklo/Okélobondo plus 1 Zone im rund 30 bis 35 Kilometer entfernten Bangombé (= 15 Zonen), während Alex Meshik (Q5) und andere Autoren 16 Zonen in Oklo/Okélobondo plus 1 in Bangombé (= 17 Zonen) bzw. die IAEA (Q6) 16 Zonen in Oklo und der Ausstellungstext des NHM Wien (Q7) 19 bekannte Reaktorkerne nennen.

    Fundstelle: Q2: S. 5 Kap. II.A (14 in Oklo-Okélobondo + 1 in Bangombé = 15, or 17 by other authors); Q5: S. 2 (16 in Oklo/Okelobondo + Bangombé 35 km away); Q6: Haupttext (16 zones); Q7: Hall 4 (19 known reactor cores)

    [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓ [Q7]↓

  8. C8gesichert

    Vor 1,95 ± 0,04 Milliarden Jahren – als die natürlichen Reaktoren von Oklo kritisch wurden – lag der Anteil des kürzerlebigen Isotops Uran-235 (Halbwertszeit ca. 710 Mio. Jahre) gegenüber Uran-238 (Halbwertszeit ca. 4,51 Mrd. Jahre) weltweit noch bei über 3 Prozent (rund 3,65 Prozent), was dem Anreicherungsgrad moderner Leichtwasserreaktoren entspricht.

    Fundstelle: Q1: S. 3 (over 3%); Q2: S. 3 (710 Myr vs. 4.51 Gyr, 3.6%), S. 6 (1950 ± 40 Myr); Q4: S. 2 (~3 percent); Q5: S. 2 (~3 percent)

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓

  9. C9gesichert

    Bereits 1956 hatte der japanisch-amerikanische Kernchemiker Paul K. Kuroda an der University of Arkansas im Journal of Chemical Physics berechnet, dass sich in präkambrischen Uranlagerstätten selbsttragende Kettenreaktionen entzünden konnten, sofern vier Bedingungen zusammentrafen: ein U-235-Anteil von mindestens 3 Prozent, eine kompakte Erzzone von mindestens zwei Drittel Metern (ca. 67 Zentimetern) Dicke, Grundwasser als Neutronenmoderator sowie die Abwesenheit starker Neutronengifte wie Bor, Lithium oder Seltener Erden.

    Fundstelle: Q1: S. 3 (four circumstances); Q2: S. 3–4 (P. K. Kuroda 1956, Ref. [18]) & S. 8; Q5: S. 2 (four conditions, two-thirds of a meter)

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓

  10. C10gesichert

    Erst die Große Sauerstoffkatastrophe (Great Oxidation Event) vor rund 2,2 Milliarden Jahren – ausgelöst durch photosynthetische Cyanobakterien – machte das im Urgestein fein verteilte, unlösliche vierwertige Uran U(IV) durch Oxidation zu sechswertigem U(VI) wasserlöslich, sodass Flüsse es in das 35.000 Quadratkilometer große Sedimentbecken von Franceville transportieren konnten, wo es in sauerstoffarmen, kohlenstoff-, methan- und eisenreichen Zonen wieder als kompaktes Uranerz ausfiel.

    Fundstelle: Q1: S. 2 (35 000 sq. km sedimentary basin); Q2: S. 3 (Great Oxidation Event 2.2 billion years ago, reduction of U(VI) to U(IV)); Q5: S. 2; Q6: Abschnitt How is this possible?

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓

  11. C11gesichert

    Über eine aktive Gesamtbetriebsdauer von 100.000 bis 500.000 Jahren (in den detailliert untersuchten Zonen RZ-10, RZ-13 und Bangombé rund 100.000 bis 300.000 Jahre) setzten die Oklo-Reaktoren in rund 500 Tonnen abgereichertem Uran eine thermische Energie von insgesamt etwa 10.000 Megawattjahren (Q1) bis 15.000 Megawattjahren (Q4, Q5; entsprechend rund 130 Milliarden Kilowattstunden bzw. rechnerisch rund 5 Tonnen gespaltenem U-235) frei – bei einer mittleren thermischen Dauerleistung von weniger als 100 Kilowatt.

    Fundstelle: Q1: S. 2–3 (~500 t uranium, ~10 000 MW years over some hundreds of thousands of years); Q2: S. 6 (100,000 to 300,000 years); Q4: S. 2 (100 kilowatts); Q5: S. 2 (15,000 megawatt-years, less than 100 kilowatts)

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓

  12. C12gesichert

    Die thermische Selbstregulierung der Oklo-Reaktoren beruhte auf einem negativen Dampfblasenkoeffizienten (erstmals 1977 von Juri V. Petrov modelliert): Sobald die Spaltungswärme das Poren- und Kluftwasser im Gestein auf rund 200 bis 400 °C (typisch ~300 °C) erhitzte und verdampfte, fehlte der Moderator zum Abbremsen der schnellen Spaltneutronen, sodass die Kettenreaktion von selbst unterkritisch wurde und erlosch, bis frisches Grundwasser nachströmte.

    Fundstelle: Q2: S. 6–7 (negative void temperature coefficient, Yu. V. Petrov 1977, Ref. [32]) & S. 12 (200–400 °C); Q4: S. 1–2; Q5: S. 3 (~300 °C)

    [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓

  13. C13gesichert

    Im Oktober 2004 rekonstruierten Alex P. Meshik, Charles M. Hohenberg und Olga V. Pravdivtseva (Washington University in St. Louis, Physical Review Letters 93, 182302) durch hochpräzise Laser-Mikrosonden-Edelgasmassenspektrometrie an einer Millimeterprobe aus Reaktorzone RZ-13 den exakten Pulsrhythmus des Naturreaktors: Jeweils rund 30 Minuten aktiver Kettenreaktion folgte eine Abkühlpause von mindestens 2,5 Stunden (150 Minuten) – ein Dreistundentakt analog zu einem geothermischen Geysir.

    Fundstelle: Q2: S. 7 (Meshik et al. 2000–2004, delta_t_on = 0.5 hours, delta_t_off = 2.5 hours); Q4: S. 1–2; Q5: S. 3–4 (30-minute active pulses / 2.5 hours dormant)

    [Q2]↓ [Q4]↓ [Q5]↓

  14. C14gesichert

    Den Schlüssel zur Zeitmessung des Pulsbetriebs lieferten durch das 300 °C heiße Wasser gebildete, uranfreie Körner aus Aluminiumphosphat (AlPO4) in Zone RZ-13, die mit rund 8×10^17 Atomen pro Gramm die höchste je in einem Naturmaterial gemessene Konzentration von Spalt-Xenon einschlossen: Weil das Phosphat das Edelgas nur während der kühleren Ruhephasen einbaute, war es stark an jenen Xenon-Isotopen (Xe-136, Xe-134) verarmt, die rasch aus kurzlebigen Tellur- und Iod-Vorläufern (wie Te-134 mit 0,7 Stunden Halbwertszeit) noch während der heißen Dampfphase entstanden und entwichen, während langsamer gebildete Isotope wie Xe-132 (aus Te-132 mit 78,2 Stunden Halbwertszeit), Xe-131 und Xe-129 im abgekühlten Kristallgitter festgehalten wurden.

    Fundstelle: Q2: S. 7 (132Te: 78.2 h, 134Te: 0.7 h, Al phosphates); Q3: S. 1 (~8×10^17 atoms/g fission Xe in RZ-13); Q4: S. 1–2; Q5: S. 3–4

    [Q2]↓ [Q3]↓ [Q4]↓ [Q5]↓

  15. C15gesichert

    Durch Neutroneneinfang im nicht-spaltbaren Hauptisotop Uran-238 erbrüteten die Oklo-Reaktoren im Lauf ihres Betriebs insgesamt mehr als zwei Tonnen des künstlich geglaubten Transurans Plutonium-239, das mit einer Halbwertszeit von rund 24.000 Jahren über die Jahrmilliarden vollständig an Ort und Stelle wieder zu Uran-235 zerfiel.

    Fundstelle: Q1: S. 3 (plutonium-239, half-life 24 000 years); Q2: S. 15 & S. 28; Q5: S. 2 (more than two tons of plutonium 239)

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓

  16. C16gesichert

    Obwohl die Reaktorzonen von Oklo über fast zwei Milliarden Jahre hinweg von Grundwasser durchströmt wurden, blieben das erbrütete Plutonium-239, Seltenerd-Spaltprodukte (Neodym, Samarium, Cer) sowie die in sekundären Aluminiumphosphaten und metallischen Aggregaten eingefangenen Spaltprodukte Xenon, Cäsium und Barium nahezu unverrückt im Gestein eingeschlossen – weshalb Oklo (und insbesondere die oberflächennahe Zone Bangombé) in großen internationalen Forschungsprogrammen als wichtigstes natürliches Langzeit-Analogon für die Sicherheit geologischer Tiefenlager für hochradioaktiven Atommüll untersucht wurde.

    Fundstelle: Q2: S. 9 & S. 15 Kap. V (Geological Repository of Nuclear Wastes); Q3: S. 1 (Cs and Ba captured in Al-phosphates and metallic aggregates); Q4: S. 2; Q5: S. 4

    [Q2]↓ [Q3]↓ [Q4]↓ [Q5]↓

  17. C17gesichert

    Im Jahr 1976 erkannte der Leningrader Kernphysiker Alexander I. Schljachter (Nature 264, 340), dass die extreme Abreicherung des Samarium-Isotops Sm-149 in Oklo (Verhältnis 149Sm/147Sm = 0,003 statt natürlich 0,92) auf einer tiefliegenden Neutronen-Einfangresonanz bei nur 97,3 Millielektronenvolt (meV) beruht und damit den empfindlichsten geologischen Präzisionstest dafür erlaubt, ob sich die elektromagnetische Feinstrukturkonstante alpha (rund 1/137) seit zwei Milliarden Jahren verändert hat.

    Fundstelle: Q2: S. 7 Tab. I (0.003 vs. 0.92) & S. 15–16 Kap. VI (A. I. Shlyakhter, Nature 264, 340, 1976; 97.3 meV resonance)

    [Q2]↓

  18. C18widersprüchlich

    Während eine Studie von Steve K. Lamoreaux und Justin R. Torgerson (Los Alamos National Laboratory, Physical Review D 69, 2004) aus den Oklo-Samariumdaten eine scheinbare zeitliche Änderung der Feinstrukturkonstante alpha ableitete, zeigten realistische Monte-Carlo-Neutronentransportsimulationen (MCNP) der Reaktorgeometrien RZ-2 und RZ-10 durch Gould, Sharapov und Lamoreaux (2006) sowie Davis, Gould und Sharapov (2014), dass die Messdaten vollständig mit einer unveränderten Naturkonstante (Delta alpha / alpha = 0 innerhalb einer Schranke von rund 10^-8 bis 10^-9) verträglich sind, wobei eine zweite mathematische Zweiglösung bei negativer Resonanzverschiebung experimentell noch nicht restlos ausgeschlossen ist.

    Fundstelle: Q2: S. 28–33 & Tab. VII; Q5: S. 4

    [Q2]↓ [Q5]↓

  19. C19gesichert

    Nachdem der Uranabbau an den Reaktorzonen von Oklo ab 1973 für ein zweijähriges französisch-gabunisches Forschungsprogramm (‚Projet Franceville') unterbrochen worden war, wurden sämtliche Reaktorzonen von Oklo und Okélobondo im Zuge des kommerziellen Tage- und Tiefbaus vollständig abgebaut; vor Ort im Gestein erhalten blieb allein die nur 10 bis 12 Meter unter der Oberfläche liegende Reaktorzone von Bangombé, die auf Initiative von Chefgeologe François Gauthier-Lafaye für die Langzeitforschung verschont wurde.

    Fundstelle: Q2: S. 4–5 (mining paused for two years in 1973, all zones of Oklo and Okélobondo mined out, Bangombé at 10–12 m depth spared, Ref. [24]); Q5: S. 2 & S. 4; Q6: Einleitung

    [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓

  20. C20gesichert

    Anfang 2018 schenkten der französische Nuklearkonzern Orano und das CEA mit Unterstützung der Ständigen Vertretung Frankreichs bei den Vereinten Nationen und der IAEA zwei halbierte Bohrkern-Proben des Naturreaktors Oklo aus dem Pariser Orano-Hauptquartier dem Naturhistorischen Museum Wien (Kurator Dr. Ludovic Ferrière), wo sie mit einer Dosisleistung von rund 40 Mikrosievert pro Stunde in 5 Zentimetern Abstand (vergleichbar mit einem Acht-Stunden-Flug von Wien nach New York) seit 2019 in Saal 4 öffentlich ausgestellt sind.

    Fundstelle: Q6: Abschnitte Preserving the remnants & How radioactive are the samples?; Q7: Hall 4 (Oklo specimen)

    [Q6]↓ [Q7]↓

  21. C21gesichert

    Trotz gezielter isotopenphysikalischer Suche in anderen alten Uranlagerstätten – darunter Pechblende aus Katanga im Kongo (Wetherill & Ingram 1953), aus Johanngeorgenstadt in Sachsen (Kuroda) sowie den auf dem Oklo-Symposium 1975 diskutierten präkambrischen Formationen Brasiliens, die vor der Öffnung des Südatlantiks mit Westafrika verbunden waren – wurde außerhalb des Franceville-Beckens in Gabun weltweit bis heute kein einziger weiterer natürlicher Kernreaktor entdeckt.

    Fundstelle: Q1: S. 4 (Brazil / South American and African continent); Q2: S. 3–4 (Congo, Johanngeorgenstadt in Saxony) & S. 8 (only known place on Earth); Q5: S. 2; Q6: Titel & Text

    [Q1]↓ [Q2]↓ [Q5]↓ [Q6]↓