Oklo, reaktor nuklir purba
Oklo adalah nama tempat di Gabon, Afrika tengah, dimana di tempat tersebut terdapat reaktor nuklir alami berupa deposit uranium yang telah berusia milyaran tahun. Mengapa dikatakan sebagai reaktor nuklir, bukan sekedar tambang uranium biasa?
Uranium di alam terdiri dari beberapa isotop yaitu U-238 (99,2745 %), U-235 (0,7200 %) dan U-234 (0,0055 %). Dari isotop-isotop tersebut, hanya isotop U-235 yang dapat digunakan memulai untuk reaksi pembelahan inti berantai, itupun dengan konsentrasi yang lebih tinggi, sekitar 3%.
Nah, di Oklo ini terdapat deposit uranium dengan kelimpahan U-235 yang rendah (depleted) yaitu sekitar 0,44% sehingga disimpulkan ada proses lain selain peluruhan radioaktif yang menyebabkan deplesi tersebut. Lebih lanjut lagi, juga ditemukan produk-produk pembelahan inti seperti Xe-136 sampai Xe-129 (lihat gambar) serta unsur-unsur aktinida lain (seperti Nd) yang menunjukkan bahwa di tempat tersebut pernah terjadi reaksi pembelahan inti berantai, sebagaimana yang terjadi di dalam reaktor nuklir modern.
Kandungan isotio Xe mirip dengan hasil reaksi di reaktor modern
Komposisi isotop Nd juga mirip hasil reaktor modern
Berdasarkan kelimpahan U-235 tersebut, waktu paruh (0,7 milyar tahun) dan kandungan minimalnya (3%), maka diperkirakan bahwa di Oklo pernah terdapat reaktor nuklir alami sekitar 1,8 milyar tahun yang lalu! Tapi tunggu dulu, kok bisa tau reaktor tersebut alami? Jangan-jangan memang pada 1,8 milyar tahun yang lalu sudah ada peradaban manusia yang canggih?
Sebenarnya jauh sebelum ditemukannya tambang Oklo ini, adanya reaktor nuklir alami sudah diprediksi oleh beberapa ilmuwan. Pada tahun 1953, Goerge Wetherhill dan Mark Inghram mengajukan usulan bahwa deposit uranium di alam mungkin saja pernah beroperasi sebagai reaktor nuklir alami, namun usulan ini kurang mendapat tanggapan mengingat kurangnya argumentasi. Usulan yang lebih detail diajukan oleh ilmuwan berdarah Jepang yang bernama profesor Paul Kuroda pada tahun 1956 bahwa hipotesis adanya reaktor nuklir secara alami mungkin terjadi pada awal sejarah terbentuknya bumi. Berdasarkan perhitungannya, ia mengajukan beberapa kondisi yang memungkinkan terjadinya reaktor nuklir alam antara lain:
- Geometri deposit. Kuroda menghitung bahwa ukuran deposit uranium harus lebih panjang dari rata-rata jejak difusi neutron fisil yaitu sekitar 70 cm.
- Adanya moderator neutron, dalam hal ini airtanah. Moderator adalah bahan yang berfungsi untuk memperlambat kecepatan neutron menjadi neutron termal sehingga dapat memulai reaksi pembelahan inti berantai.
- Kelimpahan U-235 yang cukup, yaitu sekitar 3%.
Dengan ditemukannya reaktor Oklo pada tahun 1972 (eksplorasi uranium di Oklo sudah dimulai sejak tahun 60-an), maka prediksi Kuroda ternyata terbukti benar karena memenuhi persyaratan yang diajukannya. Di Oklo ini ditemukan ”reaktor” pada 16 titik yang berbeda, dengan ketebalan zona mineralisasi uranium berkisar antara 5 hingga 8 meter. Bukan hanya itu, tetapi juga jejak-jejak terjadinya reaksi nuklir seperti telah dijelaskan di atas.
skema reaktor Oklo dibandingkan reaktor modern
Rekonstruksi terjadinya reaktor Oklo
Berdasarkan dating radioaktif, reaktor Oklo mulai beroperasi pada 1,8 milyar tahun yang lalu, pada era proterozoic (atmosfer yang kaya oksigen terbentuk pada era ini). Jauh sebelum itu, uranium pada awalnya terdapat dalam batuan granit. Uranium tersebut tererosi, kemudian terakumulasi dan akhirnya terdeposisi di dasar aliran sungai (stream bed). Sampai tahap ini, uranium ter-immobilisasi dalam bentuk tereduksi yang tidak larut. Munculnya algae dalam era proterozoic menaikkan tingkat oksigen di atmosfer menyebabkan uranium teroksidasi (uranium oksida) dan menjadi lebih larut dalam air sehingga terbawa ke muara sungai (delta) dan diendapkan disana. Sedimen di delta sungai kaya akan ooze yang mengkonsumsi oksigen sehingga terjadi deplesi oksigen dan uranium kembali tereduksi dan terimobilisasi di lingkungan ini.
Deposit uranium tersebut terus mengalami pengendapan dan kompaksi dan seiring berjalannya waktu (skala geologis) terangkat kembali ke permukaan (uplifted), mengalami pelipatan, patahan sehingga memungkinkan mineral uranium termobilisasi kembali membentuk urat-urat (veins) uranium oksida dengan lebar lebih dari 1 meter. Disini, dengan adanya airtanah sebagai moderator neutron, reaksi nuklir berlangsung dengan kontrol keseimbangan antara kehilangan air (akibat panas reaksi) dengan masukan airtanah dingin. Reaksi nuklir ini diperkirakan menghasilkan energi rata-rata 20 kWatt selama 800 juta tahun atau total energi 15000 MW-tahun (menghabiskan 6 ton U-235).
Sumber:
wikipedia, Curtin univ., dll…
