オクロ天然原子炉

天然のウランは、核分裂しにくいウラン238がほとんどで、燃料になるウラン235は0.720%ほどしか含まれない。この割合は、地球の岩石でも月の石でも隕石でもほぼ同じだ。ところが1972年、フランスのピエールラットの工場で定期分析をしていた担当者は、ガボン産の試料が0.717%しかないことに気づいた。

わずか0.003ポイントの差だが、濃縮工場にとっては見過ごせない量だった。原料の出どころを調べると、ガボンのオクロ鉱山の鉱石にたどり着き、現地の鉱石からは0.44%まで下がった試料も見つかった。

20億年前のウランは、いまよりウラン235の割合が高く、およそ3%あった。いまの軽水炉の燃料とほぼ同じ濃さだ。そこへ地下水がしみこむと、水が中性子の速さを落とし、連鎖反応が始まる。熱で水が沸いて抜けると反応は止まり、冷えて水が戻るとまた始まる。メシクらの分析では、およそ30分動いて2時間半休むという周期だった。

手がかりは、核分裂でできる気体のキセノンだった。メシクらは、原子炉の跡にあるリン酸アルミニウムの鉱物に、自然界で知られる中で最も濃いキセノンが閉じ込められているのを見つけた。

キセノンの同位体は、でき方によって鉱物に入る時期がずれる。反応が止まって冷えたときにだけ鉱物に閉じ込められるものがあり、その割合から、動いていた時間と休んでいた時間を逆算できた。

ネオジムやルテニウムの同位体の割合も、ふつうの岩とは大きく違い、原子炉の使用済み燃料とよく似ていた。これが、ウランが「燃えた」ことの決め手になった。

反応は数十万年にわたって続き、およそ5トンのウラン235を消費したと見積もられている。メシクの解説では、2トンを超えるプルトニウム239もできた。一方で平均の出力は100キロワットに届かず、いまの原子力発電所とは比べものにならないほど小さかった。