天然核反应堆是指在铀矿层中发现的铀的同位素能够在过去自然发生自持核连锁反应的一种现象。1956年日裔美籍物理学家黑田和夫预言了在某种条件下存在天然核反应堆的可能性。这种现象由法国物理学家弗朗西斯·佩兰于1972年在非洲加蓬的奥克洛发现。这些天然核反应堆的自然条件与先前的预言非常相似。