Oklo, le réacteur nucléaire que la nature a fait tourner seule 2 milliards d’années avant nous

Nous croyons avoir inventé la fission nucléaire en apprivoisant l’atome à coups de barres de contrôle et de circuits de refroidissement. La roche gabonaise raconte autre chose. Il y a près de 2 milliards d’années, longtemps avant qu’un ingénieur ne dessine le moindre réacteur, un gisement d’uranium enfoui à Oklo entretenait déjà des réactions nucléaires en chaîne. Sans tuyauterie, sans vanne, sans personne aux commandes. L’eau souterraine amorçait la fission, la chaleur dégagée finissait par la freiner, puis tout repartait.

Le plus troublant tient au rythme. Les traces figées dans le minéral indiquent qu’au moins une de ces zones fonctionnait par cycles d’environ trois heures : la réaction restait active près de 30 minutes, s’arrêtait ensuite pendant deux heures et demie, puis reprenait quand l’eau revenait. Pas une explosion, pas une technologie oubliée d’une civilisation disparue, mais un enchaînement géologique d’une précision qui donne le vertige.

Rien ne prédisposait ce phénomène à sortir de terre. Il a fallu qu’un contrôle de routine tombe sur une anomalie que personne ne savait expliquer.

Une anomalie repérée dans un laboratoire français en 1972

En mai 1972, un technicien d’une usine française de traitement de combustible nucléaire vérifie un lot de minerai et lit un chiffre qui n’aurait pas dû exister. Partout dans la croûte terrestre, sur la Lune, jusque dans les météorites, l’uranium naturel affiche la même proportion d’isotope fissile, l’uranium-235 : 0,720 %. L’échantillon posé devant lui, remonté jusqu’au gisement d’Oklo, au Gabon, affichait 0,717 %^[4]. Un écart minuscule. Dans ce métier, un écart minuscule est un cri.

Les mesures suivantes ont confirmé le soupçon. Dans certaines parties du gisement, l’appauvrissement était bien plus marqué. En 1976, le Service géologique des États-Unis calculait une abondance d’uranium-235 tombée à 0,54 % atomique sur un échantillon, d’autres matériaux descendant encore plus bas^[1]. On ne pouvait plus parler d’erreur de laboratoire.

La roche portait en outre des proportions anormales d’éléments produits pendant la fission, néodyme, xénon, ruthénium. Une seule explication tenait debout : une part de l’uranium-235 avait été consommée par des réactions nucléaires naturelles. Oklo reste à ce jour le seul système de fission nucléaire naturel confirmé sur Terre.

Pourquoi cela n’a pu se produire qu’une fois

Le calendrier a tout décidé. L’uranium-235 se désintègre plus vite que l’uranium-238. Il y a près de 2 milliards d’années, il représentait environ 3 % de l’uranium naturel, contre 0,72 % aujourd’hui^[3]. Une teneur proche de celle utilisée dans certains combustibles de réacteurs modernes. Enrichi par le seul écoulement du temps, l’uranium gabonais était alors mûr pour s’allumer tout seul.

Encore fallait-il réunir le reste. Un minerai très concentré, une géométrie favorable, peu d’éléments capables de capturer les neutrons sans relancer de fissions, et de l’eau circulant dans les pores et les fractures de la roche. Quand un noyau d’uranium-235 se casse, il libère de l’énergie et plusieurs neutrons ; si ces neutrons provoquent de nouvelles fissions au bon rythme, la chaîne s’entretient et le gisement atteint la criticité. Une fission en déclenche une autre, sans étincelle extérieure.

Restait un obstacle. Les neutrons libérés filent trop vite pour casser facilement d’autres noyaux d’uranium-235. C’est l’eau souterraine qui les ralentissait, jouant le rôle de modérateur, exactement la fonction assurée aujourd’hui dans nos réacteurs à eau. Avec assez d’eau dans la roche, la réaction pouvait se maintenir.

Un thermostat géologique de 30 minutes

La chaleur faisait le reste. La fission réchauffait le minerai, l’eau s’évaporait ou quittait la zone active, le modérateur disparaissait, les neutrons redevenaient inefficaces et la réaction s’éteignait presque complètement. La roche refroidissait, l’eau revenait peu à peu, la chaîne repartait. Un thermostat entièrement minéral : plus il y avait de fission, plus il y avait de chaleur, plus vite s’évaporait l’eau nécessaire pour l’entretenir. L’emballement était mécaniquement impossible.

Ce n’est pas une reconstitution théorique. En 2004, Alex Meshik et ses collègues ont mesuré dans le minéral des concentrations de xénon et de krypton de fission parmi les plus élevées jamais observées dans un matériau naturel. C’est la structure isotopique de ce xénon qui a permis de reconstituer le fonctionnement par cycles : des impulsions actives de 30 minutes séparées par des périodes de repos de deux heures et demie^[5].

Cette lecture précise n’a pu se faire que grâce à la stabilité du site. Les argiles entourant les réacteurs ont formé un bouclier imperméable, la présence de matières organiques a maintenu un milieu réducteur favorable, et l’ensemble a piégé pendant 2 milliards d’années des produits de fission qui, ailleurs, se seraient dispersés^[3]. Voilà pourquoi les spécialistes voient dans Oklo un analogue naturel des sites de stockage de déchets nucléaires : la nature a démontré, sur des échelles de temps qui dépassent l’entendement, qu’une roche bien choisie sait confiner l’atome.

Il y a quelque chose de salutaire dans cette leçon de géologie pour une filière que l’on n’a cessé de suspecter. La fission maîtrisée, le confinement des déchets sur le temps long, la modération par l’eau : le socle de notre nucléaire civil, la nature l’avait déjà éprouvé au Gabon, sans mode d’emploi et sans erreur. Reste que ce qu’une roche a fait par hasard, des ingénieurs le pilotent aujourd’hui à dessein. C’est toute la différence, et c’est aussi toute la fierté d’un savoir-faire.