Réacteur nucléaire naturel d’Oklo : comment l’uranium du Gabon a fissionné tout seul

Récit

Seize réacteurs nucléaires ont démarré seuls il y a 2 milliards d’années dans le sous-sol d’Oklo, au Gabon. Deux conditions ont suffi : un uranium qui contenait alors de l’ordre de 3 % d’uranium 235 fissile (Techno-Science), et une eau souterraine qui ralentissait les neutrons et entretenait la réaction en chaîne. On ne l’a découvert qu’en 1972, à cause d’une livraison où il manquait un peu d’uranium 235.

Comment a-t-on découvert le réacteur naturel d’Oklo ?

En juin 1972, l’uranium d’Oklo analysé à Pierrelatte ne contenait que 0,7171 % d’uranium 235, contre 0,7202 % dans l’uranium naturel ordinaire. Le compte n’y était pas (Connaissance des Énergies).

Le Commissariat à l’énergie atomique (CEA) remonte la filière jusqu’aux mines de Mounana et d’Oklo, exploitées par la Compagnie des mines d’uranium de Franceville (COMUF). Un échantillon tombe à 0,440 % d’uranium 235. En deux mois, le CEA avance une explication, que défend le physicien Francis Perrin : l’uranium manquant a été consommé par des réactions en chaîne naturelles. La roche en garde la preuve, avec 5,4 tonnes de produits de fission et 1,5 tonne de plutonium et d’autres éléments plus lourds que l’uranium.

Où se trouve le réacteur nucléaire naturel d’Afrique ?

Au Gabon, à Oklo, près de Franceville, dans la province du Haut-Ogooué. Les géologues y ont identifié seize réacteurs, et un dix-septième à Bangombé, à une vingtaine de kilomètres au sud-est (Gabonreview). Chacun a fonctionné entre 150 000 et 800 000 ans, entre 250 et 450 °C. Leur puissance par volume était près d’un million de fois plus faible que celle des réacteurs construits par les humains.

Comment fonctionnait le réacteur d’Oklo ?

Par à-coups : trente minutes de fission, puis deux heures et demie de pause. L’équipe d’Alex Meshik, à l’université Washington de Saint-Louis, a lu ce rythme en 2004 dans le xénon piégé par des grains de phosphate (Physical Review Letters). L’eau faisait l’arbitre. Elle ralentissait les neutrons ; la chaleur la faisait bouillir et la réaction s’arrêtait ; la vapeur se condensait, et tout repartait. Le réacteur étudié tournait ainsi en moyenne à 100 kilowatts (Physics Today).

La première réaction en chaîne déclenchée par des humains date du 2 décembre 1942, à Chicago (département américain de l’Énergie). La chaîne de vulgarisation AstronoGeek montre le cycle d’Oklo en images.

Pourquoi un réacteur naturel ne peut-il plus démarrer aujourd’hui ?

Parce que le minerai ne contient plus assez d’uranium 235. Cet isotope disparaît plus vite que l’uranium 238 : il n’en reste que 0,72 % dans l’uranium naturel, trop peu pour qu’une simple eau souterraine entretienne une réaction en chaîne.

Les réacteurs d’EDF ont besoin d’un combustible enrichi entre 3 et 5 % (Connaissance des Énergies). Le combustible du parc français reproduit par l’industrie la teneur que le minerai d’Oklo avait naturellement. Cet enrichissement, entre 3 et 6 %, se fait à l’usine Georges Besse II du Tricastin, un site aussi désigné sous le nom de Pierrelatte (rapport annuel de l’autorité de sûreté nucléaire). L’anomalie de 1972 avait été repérée là.

Que nous apprend Oklo sur les déchets nucléaires ?

Que la roche peut retenir des déchets radioactifs sur des durées qu’aucune expérience ne reproduit. Malgré l’eau qui a traversé le gisement, les produits de fission non volatils n’ont bougé que de quelques centimètres en 2 milliards d’années. L’équipe de Meshik note que les phosphates qui les ont piégés pourraient servir au stockage des déchets.

Les seize réacteurs d’Oklo ont été exploités jusqu’à épuisement par la COMUF, pendant une quarantaine d’années. Seul celui de Bangombé, jamais exploité, est resté intact dans sa roche.

Article créé en collaboration avec l’IA.