Lettre nucléaire n° 20

Des réacteurs nucléaires ont fonctionné sur terre il y a 2 milliards d’années !

Grâce aux bonnes dispositions de la nature, nous savons que le principe de fonctionnement d’un réacteur nucléaire, fondé sur le processus de réaction en chaîne contrôlée, est relativement simple à mettre en œuvre.

Il y a 2 milliards d’années, le taux d’uranium 235 présent dans l’uranium naturel était de 3,6 %, donc beaucoup plus important qu’aujourd’hui (0,7 %) du fait que la période (demi-vie) de l’isotope 235 (710 millions d’années) est plus courte que celle de l’isotope 238 (4,5 milliards d’années). Par conséquent, l’uranium naturel pouvait fort bien servir de combustible à un réacteur modéré à l’eau légère.

Aussi extraordinaire que cela puisse paraître, les conditions nécessaires pour atteindre la criticité (enrichissement ad hoc, forte concentration de l’uranium dans le minerai, présence d’eau en quantité suffisante, absence d’éléments trop absorbants) furent effectivement réunies il y a 1950 millions d’années sur le site d’Oklo au Gabon, où plusieurs réacteurs naturels ont pu fonctionner spontanément durant plusieurs milliers d’années en dégageant de la chaleur (quelques dizaines de kilowatts) par fission comme le font aujourd’hui les centrales nucléaires conçues par l’homme !

L’observation d’une légère anomalie de teneur isotopique d’un échantillon d’uranium naturel au cours d’une analyse de routine effectuée à l’usine d’enrichissement de Pierrelatte en juin 1972 est à l’origine de la découverte du phénomène d’Oklo.

L’enquête qui fut aussitôt menée permit de remonter le cycle du combustible jusqu’à l’extraction du minerai effectuée par la société COMUF (Compagnie des mines d’uranium de Franceville) qui exploitait au Gabon les 2 sites uranifères de Oklo et Mounana.

C’est alors qu’on découvrit par forage carotté du site d’Oklo, des échantillons de minerai d’uranium dont la teneur en uranium 235, étonnamment basse, pouvait atteindre 0,4 % au lieu de 0,7 % !

Les spéculations fusèrent tous azimuts pour tenter d’expliquer ce phénomène singulier : certains avancèrent l’hypothèse d’une contamination du terrain par de l’uranium en provenance d’une centrale nucléaire, ou encore la possibilité de fractionnement de la teneur isotopique de l’uranium. D’autres évoquèrent l’éventualité d’un impact de fragments d’antimatière. Des esprits imaginatifs avancèrent même que cette découverte apportait la preuve irréfutable de la venue sur notre planète de voyageurs extraterrestres …

En fait l’hypothèse de réactions en chaîne au sein du gisement d’uranium d’Oklo à une époque très ancienne fut vite validée par les experts chargés du dossier, qui mirent notamment en évidence l’existence de produits de fission qui, bien que disparus depuis longtemps étant donné leurs courtes périodes radioactives, avaient laissé l’empreinte de leur passage à travers le témoignage de leurs descendants stables.

Le phénomène d’Oklo a pu être observé grâce à la conjonction de circonstances incroyablement favorables : les zones de réaction sont en effet restées confinées en profondeur (plusieurs centaines de mètres) dans une région qui n’a connu aucun bouleversement géologique important en 2 milliards d’années, et ce n’est qu’à une époque très récente que des phénomènes d’érosion ont amené les réacteurs au voisinage de la surface, permettant alors leur découverte par l’homme.

Par ailleurs, les conditions nécessaires à l’entretien de la réaction en chaîne n’avaient qu’une très faible probabilité d’être réunies simultanément. En effet, le période pendant laquelle la réaction en chaîne avait une chance de s’amorcer spontanément s’étendait sur une plage étroite allant de 1500 millions à 2200 millions d’années avant notre ère : en deça de cette plage, la teneur en uranium 235 était trop faible pour atteindre la criticité et au delà, les eaux superficielles n’étaient pas assez oxydantes pour entraîner l’uranium et le concentrer ensuite dans des pièges réducteurs.

En outre, à cette même époque, l’ouverture des structures tectoniques a permis l’écoulement d’une quantité suffisante d’eau dans les concentrations d’uranium déjà constituées. Plus précisément, la bonne irrigation du minerai par l’eau d’infiltration, qui a pu ainsi jouer le rôle de modérateur, provenait de la très grande porosité des terrains provoquée par la désilicification du grés en présence d’eau. C’est également cette réaction chimique qui fut à l’origine de la reconcentration de l’uranium et donc du déclenchement de la réaction en chaîne.

Finalement, les réacteurs du site d’Oklo se sont créés par eux-mêmes en concentrant l’uranium de proche en proche par désilicification du minerai.

Les éléments chimiques résultant de la fission des réacteurs du site d’Oklo ont, soit été retenus sur place, soit migré hors du site d’origine. Il est intéressant de noter à ce sujet que le plutonium est resté intégralement dans l’uranium qui lui a donné naissance, jusqu’à sa disparition complète par désintégration alpha ( avec une période de 24000 ans) vers l’uranium 235 qui s’est ainsi en partie reconstitué.

L’exemple des réacteurs d’Oklo constitue une base d’informations particulièrement intéressante pour l’étude du stockage géologique des déchets radioactifs.

Il montre notamment que les déplacements observés des déchets radioactifs après 2 milliards d’années sont minimes bien que l’environnement du site soit extrêmement agressif.

Beaucoup de gisements d’uranium ou de thorium, exceptionnellement riches, dans des contextes géologiques divers, permettent d’identifier les processus de confinement et de transport : Cigar Lake (Canada), Poços de Caldas (Brésil), Alligator River (Australie).

La nature offre ainsi de nombreux exemples de situations où les matières radioactives ont été parfaitement confinées pendant des millions d’années.

Aujourd’hui, l’homme a l’avantage par rapport à la nature de pouvoir choisir les emplacements pour le stockage géologique des déchets nucléaires en fonction de critères spécifiques :

- Capacité à confiner les éléments radioactifs

- Imperméabilité de la roche haute

- Résistance à la déformation, pour pouvoir supporter les futures structures du stockage en profondeur

- Stabilité géologique

Dans ces conditions, on a de bonnes raisons de penser que l’homme sera capable de confiner ses déchets nucléaires au moins aussi bien que la nature a su le faire.

Cependant ce jugement ne constituant pas en soi une démonstration de sûreté, l’actuelle construction par l’ANDRA d’un laboratoire souterrain d’études géologiques à Bures (Meuse) vise à effectuer toutes les vérifications nécessaires avant une éventuelle autorisation de création d’un stockage à l’horizon 2006.

BWM Conseil
Section Communication
bmwconseil@nucleaire.net

Pour en savoir plus, lire l'ouvrage " l'Atome Ecologique " de Bernard Wiesenfeld. 1998, Editions EDP Sciences ( customers@edpsciences.com ).

Si vous voulez revenir au menu, cliquez sur ACCUEIL

Si vous voulez vous exprimer sur la question nucléaire, cliquez sur FORUM

Si vous voulez en savoir plus sur l’activité des entreprises nucléaires, cliquez sur le logo ci-dessous :

PRECEDENT

SUIVANT