Vào năm 1972, một công nhân tại nhà máy chế biến nhiên liệu lò phản ứng đã quan sát thấy một điều gì đó kỳ lạ trong một cuộc phân tích thông thường về uranium được chiết xuất từ một khu mỏ tại Châu Phi.
Mẫu uranium từ mỏ Oklo bị mất đi khoảng 0,003% lượng uranium-235, chất đồng vị quý giá nhất trong 3 loại chất đồng vị trong uranium tự nhiên. Ba loại đồng vị đó là uranium-238 (99,2739–99,2752% số lượng đồng vị trong tự nhiên), uranium-235 ( với 0,7198–0,7202%) và uranium-234 (với 0,0050–0,0059%), uranium-235 có khả năng sản sinh nguồn năng lượng cực lớn. Con số 0.003% là rất bé, nhưng dựa vào độ lớn của những vỉa uranium này, tổng số lượng uranium-235 mất đi là hơn 200kg.
Giống như những mẫu uranium tự nhiên khác, mẫu vật đang được nghiên cứu chứa ba dạng đồng vị - ba dạng với các khối lượng nguyên tử khác nhau: uranium 238, loại phong phú nhất; uranium 234, hiếm nhất; và uranium 235, đồng vị có thể hỗ trợ chuỗi phản ứng hạt nhân.
Tuy nhiên, điều khiến các chuyên gia tại Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Pháp (CEA) đã bối rối là chúng ta có thể tìm thấy các nguyên tử uranium 235 trong tự nhiên, và chúng chỉ chiếm 0,720% tổng số nguyên tử trong vỏ Trái đất, trên mặt trăng và thậm chí trong các thiên thạch.
Thế nhưng trong các mẫu lấy từ mỏ Oklo ở Gabon, một thuộc địa cũ của Pháp ở Tây Phi, uranium 235 chỉ chiếm 0,717%.
Sự khác biệt về con số là 0.003%, có vẻ nhỏ, nhưng nó cũng đủ để cảnh báo các nhà khoa học Pháp rằng có điều gì đó bất thường đối với các mẫu khoáng chất này. Từ đó đặt ra câu hỏi, điều gì đã khiến cho những mẫu vật này có lượng uranium 235 thấp hơn tiêu chuẩn thông thường.
Để tìm ra câu trả lời, các chuyên gia và nhà khoa học từ khắp nơi trên thế giới đã cùng nhau đến Gabon để tìm hiểu điều gì đang xảy ra với uranium từ Oklo và điều gì khiến nó trở nên khác biệt như vậy. Sau khi tìm hiểu, họ kết luận rằng địa điểm bắt nguồn của uranium là một lò phản ứng hạt nhân dưới lòng đất, sở hữu công nghệ tiên tiến vượt ra ngoài tầm hiểu biết của kiến thức khoa học hiện tại của chúng ta.
Nhiều người tin rằng lò phản ứng hạt nhân cổ đại này có niên đại khoảng 1,8 tỷ năm tuổi và đã hoạt động ít nhất 500.000 năm trong quá khứ xa xôi.
Các nhà nghiên cứu đã tiến hành nhiều cuộc điều tra khác nhau tại mỏ uranium, và kết quả đã được công bố tại một hội nghị của Cơ quan Năng lượng Nguyên tử Quốc tế. Các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra dấu vết của các sản phẩm phân hạch và chất thải nhiên liệu tại các địa điểm khác nhau trong mỏ. Điều thú vị là các lò phản ứng hạt nhân ngày nay của chúng ta không thể so sánh với lò phản ứng hạt nhân này về các khía cạnh thiết kế và chức năng.
Theo các báo cáo, lò phản ứng hạt nhân cổ đại này dài vài km, nhưng dù là một lò phản ứng hạt nhân rất lớn, nhưng tác động nhiệt của nó lên môi trường chỉ giới hạn trong khoảng 40 mét ở hai bên.
Những vùng phản ứng hạt nhân (1) được tạo ra bởi những đường đá ong (2), nước chảy qua được những đường rãnh này (3) trên nền lớp đá granite rắn chắc (4).
Điều mà các nhà nghiên cứu phát hiện ra còn đáng ngạc nhiên hơn là các chất thải phóng xạ tại đây vẫn chưa di chuyển ra ngoài ranh giới của địa điểm, vì chúng vẫn được giữ nguyên nhờ địa chất của khu vực. Ngoài ra, phản ứng hạt nhân đã xảy ra theo cách mà plutonium, sản phẩm phụ, được hình thành, và bản thân phản ứng hạt nhân đã được kiểm soát hoàn hảo.
Khả năng điều chỉnh phản ứng diễn ra theo một quy trình khá bài bản: một khi phản ứng bắt đầu, nó có thể tận dụng công suất đầu ra một cách có kiểm soát, với khả năng ngăn chặn các vụ nổ thảm khốc hoặc giải phóng năng lượng tại một thời điểm.
Tuy nhiên chúng ta không thể giải thích được cụ thể cách vận hành của lò phản ứng hạt nhân này, hay ai đã tạo ra nó và nó được sinh ra với mục đích gì. Mọi thứ dường như đã vượt quá tầm hiểu biết của chúng ta. Do đó, các nhà nghiên cứu đã gán cho lò phản ứng hạt nhân ở Oklo với cái tên là "lò phản ứng hạt nhân tự nhiên".
Một số nhà nghiên cứu tham gia thử nghiệm lò phản ứng hạt nhân đã kết luận rằng các khoáng chất đã được làm giàu trong quá khứ xa xôi, khoảng 1,8 tỷ năm trước để tạo ra phản ứng dây chuyền một cách tự nhiên.
Họ cũng phát hiện ra rằng nước đã được sử dụng để làm giảm phản ứng giống như cách mà các lò phản ứng hạt nhân hiện đại hạ nhiệt bằng cách sử dụng các trục graphite-cadmium ngăn không cho lò phản ứng chuyển sang trạng thái tới hạn và phát nổ.
Tiến sĩ Glenn T. Seaborg, cựu lãnh đạo Ủy ban Năng lượng Nguyên tử Hoa Kỳ và người đoạt giải Nobel cho công trình tổng hợp các nguyên tố nặng, đã đề cập rằng các điều kiện phải phù hợp để uranium cháy trong một phản ứng.
Ví dụ, nước tham gia phản ứng hạt nhân phải là nước thô tinh khiết 100%, tuy nhiên nước tinh khiết lại không hề tồn tại trong tự nhiên ở bất kỳ đâu trên thế giới.
Một số chuyên gia đã thảo luận về lò phản ứng hạt bí ẩn ở Oklo, nói rằng không có thời điểm nào trong lịch sử địa chất ước tính về các mỏ ở Oklo là đủ dồi dào Uranium 235 để phản ứng hạt nhân tự nhiên xảy ra.
Khi những mỏ này được hình thành trong quá khứ, nếu đây là một lò phản ứng tự nhiên thì quá trình phân rã phóng xạ của U-235 sẽ diễn ra chậm, tuy nhiên vật liệu có thể phân hạch chỉ chiếm một chỉ số quá thấp về mặt toán học để phản ứng hạt nhân có thể xảy ra.
Và theo đó, cho tới tận thời điểm hiện tại, lò phản ứng hạt nhân này vẫn là một bí ẩn đối với chúng ta, và được coi là “chén thánh” của khoa học nguyên tử.