Réacteur nucléaire naturel d'Oklo
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Pour l'uranium le taux d'isotope 235 par rapport au 238 dans la nature est aujourd'hui de 0,7%.
- La demi-vie de l'isotope 238 est 4,5 milliards d'années
- La demi-vie de l'isotope 235 n'est que de 710 millions d'années
Le uranium 235 représentait donc sans doute plus de 1,5% de l'uranium il y a 2 milliards d'années, ce qui pouvait théoriquement assurer l'allumage spontané et naturel de réactions en chaîne de type fission, possibilité suggérée dès 1956 par Paul K. Kuroda aux États-Unis, aux conditions suivantes :
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De tels réacteurs naturels se caractériseraient par des teneurs beaucoup plus faibles en uranium 235, qui se serait consommé lors du processus. Ce cas de figure a été rencontré sur ce qui est aujourd'hui le Gabon, où il semble que plusieurs réacteurs spontanés d'une puissance moyenne de 10 kW chacun aient fonctionné pendant plusieurs milliers d'années chacun, en particulier à Oklo.
La découverte d'une anomalie de teneur isotopique dans un échantillon d'uranium naturel (au cours d'une analyse effectuée à l'usine d'enrichissement de Pierrelatte en juin 1972) est à l'origine de la découverte du phénomène.
Les sites d'origine des minerais « anormaux » étaient Oklo et Mounana.
Un forage carotté du site d'Oklo montra en effet des teneurs en isotope 235 de 0,4 % au lieu des 0,7 % habituels.
Plusieurs hypothèses furent envisagées pour expliquer cette anomalie de teneur, mais la trace d'une ancienne présence de résidus de fission dans des zones jadis à plusieurs centaines de métres de profondeur accrédita, et fit en fin de compte adopter, la thèse des réacteurs nucléaires spontanés.
La période où cette réaction en chaîne pouvait s'amorcer spontanément s'étendait sur une plage allant de 1 500 millions à 2 200 millions d'années avant aujourd'hui :
- en deça, la teneur en uranium 235 n'atteignait pas le seuil critique
- au-delà, les eaux superficielles n'étaient pas assez oxydantes pour entraîner l'uranium et le concentrer ensuite dans des pièges réducteurs.
L'irrigation du minerai par l'eau d'infiltration a assuré un rôle comparable aux circuits modérateurs actuels. Les réacteurs du site d'Oklo se sont créés par eux-mêmes en concentrant l'uranium de proche en proche par désilicification du minerai.
Le plutonium est resté intégralement sur place, jusqu'à disparition complète par désintégration alpha (demi-vie de 24 000 ans), donnant naissance... à de l'uranium 235 qui s'est ainsi en partie reconstitué.
Les conditions de stockage naturel du plutonium à Oklo sont étudiées avec soin afin de suggérer des solutions au problème des déchets de l'industrie nucléaire, qui vont persister même s'il ne s'agit que d'une énergie de transition en attendant la généralisation des énergies renouvelables.