Depuis 1942, il existe des machines conçues pour générer de l’énergie à partir de la fission nucléaire, que nous appelons des réacteurs nucléaires. Cependant, beaucoup pourraient être surpris de découvrir que, bien avant cela, la nature elle-même s’occupait de la fonction : des études indiquent que des réacteurs nucléaires naturels existaient depuis des milliards d’années dans différentes parties du globe.
Oklo, au Gabon, abrite 16 réacteurs nucléaires naturels, les seuls au monde. Crédit : MONDES
Seize d’entre eux ont été découverts au Gabon, un pays situé sur la côte atlantique de l’Afrique centrale, où ils auraient pu générer environ 100 kilowatts d’électricité, de quoi allumer environ un millier d’ampoules à la fois.
publicité
Beaucoup se demandent comment les réacteurs nucléaires du Gabon ont vu le jour, ainsi que la probabilité que de futurs réacteurs nucléaires naturels se forment ailleurs sur Terre.
Le Gabon, le nom abrégé de la République gabonaise, a une population de près de 2,2 millions d’habitants et est né en tant que territoire français en 1800. Par conséquent, la langue principale y est le français. Le pays a obtenu son indépendance de la France en 1960, avec plusieurs autres pays africains.
Ludovic Ferrière, conservateur du Muséum d’histoire naturelle de Vienne, où se trouvent des échantillons de roches provenant de réacteurs nucléaires naturels du Gabon, pays situé sur la côte atlantique de l’Afrique centrale. Image : L. Gil/IAA – via Ancient Origins
Géologiquement, le Gabon est principalement constitué de roches ignées et métamorphiques datant de près de deux milliards d’années de l’ère paléoprotérozoïque. Cette ancienne croûte contient des ressources naturelles précieuses, notamment du magnésium, du fer, de l’uranium, de l’or et du pétrole. Le long du paysage, les explorateurs et les chercheurs peuvent trouver d’anciennes formations terrestres, telles que les bassins de rift remplis d’hydrocarbures formés lors de l’éclatement de la Pangée il y a 175 millions d’années.
Au cours des années 1970, des mineurs sont tombés sur ces 16 réacteurs nucléaires à Oklo, une région du sud-est du Gabon, alors qu’ils cherchaient de l’uranium pour alimenter les centrales nucléaires françaises.
L’uranium est le principal élément utilisé pour générer de l’énergie par fission nucléaire. Dans les centrales nucléaires artificielles, l’uranium est transformé en pastilles pour être utilisé comme combustible dans les réacteurs nucléaires.
Ces pastilles d’uranium sont ensuite placées sur des crayons qui sont conditionnés pour former des assemblages combustibles. Les assemblages combustibles sont logés à l’intérieur de la cuve du réacteur, qui est immergé dans l’eau pour agir comme un refroidisseur.
Des échantillons de roche d’Oklo ont été donnés au Musée d’histoire naturelle de Vienne. Image : Ludovic Ferrière via Ancient Origins
Contents
Comment explique-t-on les réacteurs nucléaires naturels d’Oklo ?
Dans la fission nucléaire, un premier atome d’uranium est divisé, ce qui libère un neutron. Ce neutron frappe ensuite d’autres atomes d’uranium, les séparant. À mesure que davantage de neutrons divisent davantage d’atomes d’uranium, de la chaleur est générée à partir de ces réactions chimiques, qui sont utilisées pour transformer l’eau en vapeur.
À son tour, la vapeur est utilisée pour faire tourner des turbines afin de produire une énergie renouvelable respectueuse de l’environnement. L’eau de la cuve du réacteur est immergée pour refroidir les éléments et diminuer les neutrons afin que les réactions ne se produisent pas trop rapidement. L’uranium est très recherché par les centrales nucléaires en raison de sa capacité à se décomposer facilement en atomes plus petits par rapport aux autres éléments.
Lorsque de l’uranium naturel a été trouvé par des mineurs français à Oklo, des chercheurs appelés sur place ont remarqué qu’il y avait une concentration plus faible d’235U (isotope de l’uranium 235, qui est principalement utilisé dans la fission nucléaire car il se décompose facilement).
Ils ont également trouvé des preuves de césium, d’américium, de curium et de plutonium, qui sont généralement considérés comme des résidus de la décomposition de l’uranium dans les réacteurs nucléaires. Cela indiquait qu’une fission nucléaire naturelle s’était produite dans les mines.
C’était la première étape de la découverte qui indiquait que la fission nucléaire pouvait se produire naturellement dans la Terre. Les chercheurs ont continué à enquêter plus avant sur la fission qui se produit dans les réacteurs nucléaires du Gabon, pour comprendre comment le phénomène se produisait avec tant de désinvolture.
Dans les réacteurs nucléaires artificiels, des éléments de refroidissement tels que l’eau sont nécessaires pour ralentir les réactions chimiques en ralentissant le mouvement des neutrons. Comme expliqué ci-dessus, la diminution du mouvement des neutrons réduit la division des atomes d’uranium, ce qui se traduit par une production plus gérable de chaleur et de vapeur. Sans un refroidisseur comme l’eau, la fission nucléaire se produirait si rapidement que la cuve du réacteur pourrait devenir suffisamment chaude pour fondre, brûler ou même exploser.
L’uranium est très recherché par les centrales nucléaires en raison de sa capacité à se décomposer facilement en atomes plus petits par rapport aux autres éléments. Dans l’art, la réaction de fission de l’uranium 235. Image : Adison Pangchai – Shutterstock
Fission nucléaire incontrôlée pour générer des catastrophes environnementales
Un excellent exemple de fission nucléaire incontrôlée serait la catastrophe de Tchernobyl, qui a fait fondre le cœur du réacteur et provoqué de multiples explosions, entraînant de multiples victimes et une grave contamination radioactive dans la région. Un certain nombre d’autres décès sont survenus ces dernières années en raison d’une exposition radioactive causant divers types de cancer et d’autres maladies chez les personnes touchées.
En analysant les réacteurs nucléaires du Gabon, les scientifiques ont réalisé pour la première fois que pour que la fission nucléaire naturelle se produise, une concentration significativement plus élevée de 235U devait être présente à un moment donné pour déclencher cette réaction en chaîne.
Compte tenu de la longue demi-vie de l’uranium (700 millions d’années), cette concentration aurait été présente près de deux milliards d’années avant la découverte des minerais d’uranium. La demi-vie correspond au temps nécessaire à la moitié des noyaux radioactifs pour se désintégrer, c’est-à-dire au temps qu’il faut à un échantillon radioactif pour se réduire de moitié.
Avec une concentration aussi élevée, les atomes seraient entrés en collision et se seraient séparés naturellement, ce qui aurait conduit à d’autres réactions. Les chercheurs pensent que cette concentration élevée d’uranium aurait probablement été causée par une combinaison d’un déséquilibre des roches ignées et d’une activité bactérienne élevée dans les temps anciens.
La zone autour des réacteurs nucléaires naturels d’Oklo suggère que l’apport d’eau souterraine pourrait être un ingrédient clé pour un minerai d’uranium riche capable de fission spontanée. Image: Université Curtin
Avec une concentration aussi élevée de 235U, une sorte de refroidisseur aurait été nécessaire pour contrôler les réactions et les empêcher de provoquer une explosion à l’intérieur de la mine. On pense qu’il y avait auparavant une quantité importante d’eau à Oklo qui aurait agi comme liquide de refroidissement naturel pour les mines il y a deux milliards d’années. Cela aurait empêché toute réaction incontrôlable dans la mine au fil du temps.
Lire la suite:
La région n’a aucun signe de radioactivité
Selon le site Internet Ancient Origins, certains scientifiques trouvent que la partie la plus fascinante des réacteurs nucléaires du Gabon n’est pas le fait qu’ils produisent spontanément de l’énergie nucléaire. Le fait le plus intéressant est que les tests n’ont montré aucune preuve de radioactivité élevée dans la région. Le césium et le plutonium, autrefois toxiques, se sont décomposés en baryum, inoffensif pour l’homme.
Il n’y a également aucun signe d’exposition radioactive de la faune dans la région, ce qui serait naturellement attendu autour de 16 réacteurs nucléaires naturels. Une telle découverte sur les réacteurs nucléaires du Gabon suggère que la nature a trouvé un moyen de débarrasser la zone d’une radioactivité importante au fil du temps.
Les chercheurs pensent que les réacteurs nucléaires du Gabon ont fonctionné pendant plus d’un million d’années après leur formation, il y a près de deux milliards d’années. Les réacteurs auraient fonctionné correctement sous l’eau, jusqu’à ce que l’eau finisse par s’évaporer en raison de la chaleur élevée des réactions nucléaires. C’est la même réaction qui se produit dans les réacteurs artificiels, sauf que l’eau est recyclée plutôt que d’être complètement évaporée.
Après environ un million d’années, la concentration auparavant élevée de 235U aurait été considérablement épuisée. À ce stade, il est probable que les réacteurs aient cessé de produire activement de l’électricité. Bien que les réacteurs naturels aient cessé de fonctionner, ils ont été miraculeusement préservés pendant des millions d’années plus tard grâce à la protection contre l’argile et les substances carbonées environnantes. Ces substances protégeaient les réacteurs des sources élevées d’oxygène qui auraient corrodé ou dissous toute trace d’une réaction nucléaire au cours des derniers millions d’années.
Actuellement, les mines sont épuisées de la majeure partie de leur uranium utilisable, ce qui a éliminé toute chance que les réacteurs produisent plus d’énergie un jour dans le futur. Les scientifiques appellent désormais ces mines des réacteurs à fission nucléaire naturelle « fossiles », car elles ne fonctionnent plus, mais contiennent toujours des preuves qui prouvent leur capacité antérieure à générer de l’énergie.
Bien que les réacteurs nucléaires du Gabon aient été extraits de tout leur uranium utilisable, des mesures de récupération des mines ont été mises en place. La récupération minière consiste à minimiser les effets environnementaux de l’exploitation minière en remettant les zones minées dans leur état d’origine.
Pour les réacteurs nucléaires fossiles naturels d’Oklo, la récupération de la mine est toujours en cours. Le plan pour la région n’est pas tout à fait clair compte tenu de son histoire en tant que site de réacteur nucléaire naturel, mais les scientifiques travaillent activement dans la région pour mettre en œuvre le meilleur plan possible.
Ces plans de relance ont amené certains à se demander si les mines pourraient un jour recommencer à produire de l’électricité. Compte tenu de la concentration significativement faible d’uranium sur le site aujourd’hui, il est hautement improbable que des réactions en chaîne aient lieu dans un avenir proche. Étant donné que l’uranium est une ressource limitée dans le sol et ne peut être fabriqué, il est également impossible que la concentration d’uranium dans les mines augmente avec le temps.
Avez-vous regardé nos nouvelles vidéos sur Youtube? Abonnez-vous à notre chaîne !
