Το Μάη του 1972, ένας εργαζόμενος σε εργοστάσιο επεξεργασίας πυρηνικών καυσίμων στη Γαλλία, παρατήρησε κάτι ύποπτο. Η τυπική εξέταση ενός τυχαίου δείγματος ουρανιούχου ορυκτού έδειξε ότι η ισοτοπική του σύνθεση ήταν εντελώς ασυνήθιστη. Ενώ το φυσικό ουράνιο αποτελείται μόλις κατά 0,720% από το σχάσιμο ουράνιο 235 (το υπόλοιπο είναι κυρίως ουράνιο 238 και ελάχιστο ουράνιο 234), στο δείγμα που εξέτασε ο επιστήμονας η συγκέντρωση ουρανίου 235 (²³⁵U) ήταν 0,717%, δηλαδή λίγο μικρότερη. Παραπέρα έρευνα έδειξε ότι από τη συγκεκριμένη «φλέβα» ουρανιούχων ορυκτών «έλειπαν» 200 κιλά ²³⁵U, ποσότητα αρκετή για την κατασκευή 6 ατομικών βομβών.

Μετά από αρκετές βδομάδες ψάξιμο, οι επιστήμονες θυμήθηκαν την πρόβλεψη που είχαν κάνει προ εικοσαετίας δυο συνάδελφοί τους, ο Γ. Γουέδεριλ και ο Μ. Ινγκραμ, σύμφωνα με την οποία ορισμένα κοιτάσματα ουρανίου μπορεί στο μακρινό παρελθόν να λειτούργησαν σαν φυσικοί αντιδραστήρες σχάσης, καταναλώνοντας κατά τη λειτουργία τους ένα μέρος του ²³⁵U.

Η αλυσιδωτή πυρηνική αντίδραση σχάσης αρχίζει όταν ένα μεμονωμένο ελεύθερο νετρόνιο χτυπήσει πάνω στον πυρήνα ενός σχάσιμου ατόμου, όπως το ²³⁵U. Η σχάση του πυρήνα δημιουργεί δυο νέα μικρότερα άτομα και απελευθερώνει ταχέα νετρόνια, που αν επιβραδυνθούν με κάποιο τρόπο μπορούν να οδηγήσουν σε σχάση ενός άλλου πυρήνα κ.ο.κ. Ο επιβραδυντής των νετρονίων μπορεί να είναι το νερό, όπως στην περίπτωση του Οκλο.

Στους κατασκευασμένους από τον άνθρωπο τεχνητούς πυρηνικούς αντιδραστήρες σχάσης χρησιμοποιούνται ράβδοι ελέγχου που απορροφούν τα νετρόνια για να ελέγχεται ή και να διακόπτεται κατά βούληση η πυρηνική αντίδραση. Αντίθετα, οι φυσικοί αντιδραστήρες του Οκλο απλώς ζεσταίνονταν τόσο που έβραζε το νερό και έπαυε να υπάρχει ο επιβραδυντής που χρειάζεται για τη συνέχιση της αλυσιδωτής αντίδρασης.

Φυσικοί αντιδραστήρες σχάσης έχουν βρεθεί προς το παρόν μόνο στο κράτος της Γκαμπόν, στην Κεντροδυτική Αφρική. Το κοίτασμα στο Οκλο σχηματίστηκε πριν από 2 δισεκατομμύρια χρόνια, εποχή που το ουράνιο στον πλανήτη μας αποτελούνταν κατά 3% από το ισότοπο 235. Επιπλέον, το ουρανιούχο υλικό στο κοίτασμα αυτό είναι συγκεντρωμένο σε χοντρές «φλέβες». Αυτά τα δύο χαρακτηριστικά δημιούργησαν τις συνθήκες ώστε να ενεργοποιηθεί ο φυσικός αντιδραστήρας σχάσης.

Οι υπολογισμοί έδειξαν ότι η παρατηρούμενη σήμερα συγκέντρωση του ισοτόπου 235 στο κοίτασμα είναι η προβλεπόμενη με βάση τη λειτουργία του αντιδραστήρα (το μεγαλύτερο μέρος του ²³⁵U διασπάστηκε όχι στο φυσικό αντιδραστήρα, αλλά με αυθόρμητη ραδιενεργό διάσπαση). Υπολογίζεται ότι κατά τη διάρκεια μερικών εκατοντάδων χιλιάδων χρόνων που λειτούργησε ο αντιδραστήρας του Οκλο παρήγαγε 130.000 γιγαβατώρες ενέργειας, με ισχύ παραγωγής 100 κιλοβάτ.

Ωστόσο, οι λεπτομέρειες της λειτουργίας των φυσικών αντιδραστήρων σχάσης παρέμεναν άγνωστες μέχρι πρόσφατα και δεν μπορούσαν να εξηγηθούν ορισμένα ευρήματα, που σχετίζονταν κυρίως με την ισοτοπική σύνθεση του ευγενούς αερίου ξένο (στο οποίο τελικά οδηγούν μερικές από τις πυρηνικές αντιδράσεις σχάσης), αλλά και τα σημεία που εντοπίστηκε το ξένο (μέσα σε κρυστάλλους φωσφορικού αργιλίου, αντί μέσα στους κόκκους του ουρανιούχου πετρώματος).

Ο Ρώσος πυρηνικός φυσικός Α. Μέσικ και οι συνεργάτες του, στο πανεπιστήμιο του Σεντ Λιούις των ΗΠΑ, έδειξαν ότι πιθανότατα ο αντιδραστήρας του Οκλο είχε διαλείπουσα και όχι συνεχή λειτουργία, που εξελισσόταν σε τρεις φάσεις, με ρυθμιστή ένα φυσικό επιβραδυντή: τα υπόγεια ύδατα που εισχωρούσαν μέσα στους πόρους των ουρανιούχων πετρωμάτων, για να εκτοπιστούν στη συνέχεια όταν αυξανόταν η θερμοκρασία, με αποτέλεσμα τη διακοπή της αλυσιδωτής αντίδρασης. Κατά τη διαδικασία αυτή, τα πρόδρομα του ξένου στοιχεία (κυρίως το ιώδιο) σχημάτιζαν ενώσεις που διαλύονταν στο νερό και στη συνέχεια εγκλωβίζονταν μέσα στους κρυστάλλους φωσφορικού αργιλίου.

Η εμπειρία από το Οκλο ανέδειξε έναν ενδεχόμενο τρόπο ασφαλούς αποθήκευσης κάποιων πυρηνικών αποβλήτων, που μέχρι τώρα θεωρούνταν αδύνατο να μη μολύνουν αργά ή γρήγορα το περιβάλλον. Τα ραδιενεργά αέρια ξένο-135 και κρυπτό-85, που είναι υποπροϊόντα των αντιδράσεων σχάσης στους πυρηνικούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής, μπορούν αντί να απελευθερώνονται στην ατμόσφαιρα, να δεσμεύονται σε κρυστάλλους φωσφορικού αργιλίου, που αποδεδειγμένα μπορούν να τα συγκρατήσουν επί δισεκατομμύρια χρόνια.