Les réacteurs naturels d’Oklo ont gardé leur plutonium deux milliards d’années, une leçon pour le stockage géologique

Au Gabon, des gisements d’uranium ont entretenu des réactions en chaîne il y a environ deux milliards d’années. Leurs résidus, restés en place, servent depuis des décennies de laboratoire naturel pour les ingénieurs des déchets nucléaires. Ce que la roche a retenu, ou laissé fuir, éclaire les choix actuels de stockage profond, comme le projet Cigéo.

Repérée en 1972 par le CEA, une teneur de 0,717 % en uranium 235 a révélé une quinzaine de foyers de fission fossiles

En 1972, des analyses du Commissariat à l’énergie atomique relèvent dans du minerai d’Oklo une proportion d’uranium 235 de 0,717 %, contre 0,720 % partout ailleurs. Ce déficit trahissait une fission ancienne. Selon le géochimiste François Gauthier-Lafaye, du CNRS de Strasbourg, quatorze réacteurs ont été identifiés à Oklo et un à Bangombé, à 30 kilomètres.

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Leur fonctionnement aurait duré 100 000 à 500 000 ans. À cette époque, l’isotope 235 dépassait 3 % de l’uranium naturel, et l’eau infiltrée ralentissait les neutrons. Cependant, l’intérêt majeur du site tient moins à cette curiosité physique qu’au devenir des produits formés.

Plutonium, terres rares et zirconium sont restés dans l’uraninite, tandis que le césium et le strontium ont quitté les cœurs

Dans un bilan paru en 2002 aux Comptes Rendus Physique, ce chercheur distingue deux familles. D’un côté, le plutonium, le thorium, les terres rares, le zirconium et les platinoïdes sont restés pour l’essentiel dans les cœurs. Ces éléments se logent dans les cristaux d’uraninite et se dissolvent très peu dans une eau réductrice.

De l’autre, les gaz rares, l’iode, le cadmium, les alcalins comme le césium et le strontium ont presque totalement disparu des réacteurs. Par ailleurs, du plutonium a été retrouvé piégé dans des apatites et des chlorites. Surtout, des agrégats métalliques de ruthénium, rhodium et tellure ressemblent à ceux des combustibles usés des réacteurs à eau pressurisée.

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Des phosphates d’aluminium ont conservé du xénon et dévoilé un cycle de 30 minutes d’activité pour 2 h 30 de repos

En 2004, Alex Meshik, Charles Hohenberg et Olga Pravdivtseva, de l’université Washington à Saint-Louis, publient leurs résultats dans Physical Review Letters. Ils ont analysé le xénon de fission enfermé dans des grains de phosphate d’aluminium. Or ce gaz, d’ordinaire très mobile, est resté prisonnier de ces minéraux.

Ses compositions isotopiques racontent une pulsation régulière : environ une demi-heure de réaction, puis au moins deux heures et demie d’arrêt. De fait, l’eau qui modérait les neutrons s’évaporait sous l’effet de la chaleur, puis revenait. Dès lors, Oklo montre que l’eau souterraine reste l’acteur central de tout confinement.

Le programme européen Oklo et le projet Cigéo misent sur l’argile, mais l’analogie naturelle conserve ses limites

Dans les années 1990, la Commission européenne finance deux phases d’un programme baptisé Oklo, analogue naturel, coordonné avec le CEA. Les travaux attribuent la préservation des réacteurs à la stabilité géologique, à des argiles imperméables et à un milieu réducteur. À Bangombé, à seulement 12 mètres de profondeur, l’altération a au contraire libéré des terres rares.

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Ces conditions rappellent celles recherchées à Bure, où l’Andra prévoit Cigéo dans une couche d’argilite d’environ 160 millions d’années, vers 500 mètres de profondeur. Sa demande d’autorisation, déposée en janvier 2023, a fait l’objet d’une enquête publique en 2026, et le décret reste attendu.

Cependant, les chercheurs du programme européen soulignent qu’Oklo fournit rarement des données directement utilisables dans les calculs de sûreté. Le site valide des mécanismes, sans garantir le comportement d’un stockage artificiel. Reste une preuve rare : une roche argileuse et réductrice peut retenir certains déchets sur des durées géologiques.