为什么说20亿年前就存在核反应堆？
1972年的一天，法国皮埃尔拉特铀矿分析实验室里，化验员被眼前异常的现象惊呆了！他们发现在一批铀矿石中铀-235的含量最低的竟然只有0.29%！而正常的铀-235含量应该为0.72%，这个含量无论从世界上哪一个铀矿中开采出来都是一样的，即使是从海水中提炼出来的铀-235也无一例外。
铀-235含量的“突变”使实验人员百思不得其解。开始时，他们以为是实验发生了误差，后来经过反复核实，证明这些从非洲中西部的加蓬采掘来的铀矿石都存在这个现象。于是，研究人员亲自来到加蓬弗朗斯维尔的奥克洛进行实地调查，结果发现了20亿年前发生自然裂变反应后留下来的天然原子核反应堆。据考察，在20亿年前，这里至少有6个天然核反应堆在运行。而且，这些天然核反应堆在裂变中并未出现失控的痕迹，一切都显得井然有序。研究者后来在《自然》杂志撰文，认为相当于100万千瓦核电站的奥克洛天然核反应堆裂变的进行和停止是有周期性的，每30分钟的裂变反应后就会有2.5小时的间歇。其裂变过程大致为：铀原子裂变释放出中子，引发其他铀原子发生链式裂变，导致核裂变释放出热能之类的能量，把矿石中的水分蒸干，反应堆也随即停止运行；当矿石冷却且水得到补充后，核反应又会继续进行。如此反复循环，这些天然核反应堆竟然自然运行了非常长久。
天然核反应堆的形成需具备三个条件：第一，天然铀矿中的铀-235含量是否已达到发生链式反应的标准，铀-235的半衰期为7亿年，可以计算出要达到相当于现今核反应堆的浓缩铀核燃料，至少要18亿年；第二，在铀矿石中含有一定数量的重水，就可能有助于铀-235裂变链式反应发生；第三，天然铀矿层的厚度必须达到一定的数值。据推测，在距今18亿至46亿年前应该有更多的天然核反应堆生成，只不过因遭到破坏、剥蚀和掩埋，至今仅发现这一处。
此外，科学家还发现奥克洛矿区的水的调节作用是核反应能持续的关键因素之一。河水缓缓渗入富含铀的岩床内，相当于现代核反应堆中的控制棒角色，河水的渗入加大了铀裂变的效率，从而引发了铀裂变的一系列链式反应。这种链式反应会放出大量热量，使岩床上的河水沸腾，进而使河水被烘干，铀裂变也就随之结束。当又有河水渗进岩床，核反应会再次启动。但核反应会在一个适当的时候得到控制，不会陷入核心区熔毁甚至发生大爆炸。
