L’idée d’un réacteur nucléaire vieux de 2 milliards années résonne comme un mythe fabriqué. Peut-être parce le terme réacteur implique pour beaucoup de personnes une structure artificielle conçue par l’humain. Au lieu de cela, le réacteur auquel nous faisons référence est une région où l’on trouve de l’uranium naturel dans la croûte de la Terre, située à Okla, au Gabon. La radioactivité de l’uranium présent et les conditions environnantes aidant, des réactions nucléaires s’y produisaient.
Le premier réacteur nucléaire pour produire de l’électricité a été conçu en 1951 alors que le tas de pierre dans le sol dans d’Okla, produit de l’énergie nucléaire depuis près de 2 milliard d’années. Il a été découvert en 1972, lorsque des scientifiques français ont extrait du minerai d’uranium de la mine au Gabon pour tester sa teneur en uranium. Or, en général, le minerai d’uranium est constitué de trois types (isotopes) d’uranium, chacune avec un nombre différent de neutrons: uranium 238, qui est le plus abondant, l’uranium 234, qui est le plus rare, et de l’uranium 235, le plus intéressant pour la cause nucléaire, car il peut engendrer des réactions nucléaires en chaîne. Or, dans la mine, on s’attendait à trouver que le minerai d’uranium soit composé de 0,720% d’uranium 235 comme dans la plupart des échantillons de roche de la croûte de la Terre, de la Lune et même des météorites. Cependant, les scientifiques français ont découvert quelque chose de louche: l’échantillon d’uranium ne contenait que 0,717% d’uranium 235. Ce qui pourrait sembler être une petite différence de 0,003% est très important en ce qui concerne l’uranium. Cela signifiait que la mine contenait environ 200 kilogrammes d’uranium 235 de moins que prévu. Il ne pouvait avoir été perdu ou volé. En vérité, ce manque de 0,003% était dû au fait qu’une partie de l’uranium s’était divisé en d’autres substances. Des réactions de fissions nucléaires avaient transformé les atomes d’uranium, le plus gros atome naturel, en atomes plus petits. Cette conclusion a tout d’abord fait sourciller plusieurs scientifiques car il y a trois conditions très précises qui se doivent d’être présentes dans un réacteur pour que la fission puisse se faire. Comme les scientifiques avaient dû travailler très fort pour reproduire ces conditions dans un réacteur nucléaire artificiel, il semblait peu probable que la nature puisse y parvenir, par accident. Peu probable, mais pas impossible, car c’est exactement ce qui est arrivé.
Les conditions que le réacteur naturel est arrivé à remplir sont les suivantes : La première a été de posséder un bon pourcentage de l’uranium 235 pour alimenter la réaction. Alors que 0,720% peut sembler minime, il est parfait pour la fission nucléaire, et quand les échantillons de minerai de Okla sont comparés à d’autres échantillons provenant de partout dans le monde, il est probable que ce fut le pourcentage il y a plus de 2 milliards ans, lorsque le réacteur a commencé.
La seconde condition est une source de neutrons. L’uranium 235 se désintègre naturellement en thorium et libère un neutron dans le processus. Ce neutron peut alors être éjecté vers un autre atome d’uranium 235 pour y induire le processus de fission. La fission nucléaire consiste en un atome à gros noyau (uranium) qui se brise en atomes avec des noyaux plus petits, généralement avec libération d’énergie … et d’autres neutrons qui peuvent alors se diriger vers d’autres atomes et continuer la réaction en chaîne.
Le réacteur nucléaire naturel, comme ceux pour produire de l’électricité, se devait aussi d’être approvisionné d’une substance de régulation pour ralentir la course des neutrons : une source souterraine d’eau jouait ce rôle. Quand les atomes se divisent, ils produisent des neutrons ainsi que l’énergie. L’eau présente ralentissait les neutrons et absorbait l’énergie, se réchauffant par le fait même. Le fait que les neutrons soit ralentis augmente la performance de la réaction en chaîne. L’écoulement naturel de la source souterraine d’eau alimentait continuellement le réacteur pour que le phénomène puisse perdurer pendant des centaines de milliers d’années. Malheureusement, toutes bonnes choses ayant une fin, même pour un réacteur naturel, le niveau d’uranium 235 a diminué et est éventuellement devenu trop faible pour soutenir une réaction en chaîne continue. Le réacteur a finalement ralenti jusqu’à l’arrêt, ne laissant que quelques traces de son existence passé, y compris l’énigme de la « uranium manquant. »
La vidéo ci-dessous présente un historique rapide de la fission nucléaire, une animation pour mieux comprendre celle-ci et le rôle du Canada dans le développement de l’industrie nucléaire. Très bien fait! (Musée des sciences et de la technologie du Canada)