Intensité radioactive au cœur de la planète

[zebular]

Bonjour
j'ai lu que dans les planètes de type telluriques,la terre était le sujet en fait,les matériaux s'organisent plus ou moins en strates ordonnées selon leurs masses volumiques.
Je me disais donc que si on considère des matières denses et souvent radioactives comme l'uranium ou plutonium,elles doivent atteindre la masse critique facilement surtout avec la pression qui règne vers le noyau.Je suppose qu'il y a des notions de "section efficace" dans ce genre de situation avec des impuretés qui empêchent une proximité suffisante des matériaux.
Mais qu'en est il réellement,pourquoi la planète n'a jamais explosée depuis 5 milliards d'années que ça se mélange là dedans?
-----

[XK150]

Bonjour ,

Voilà qui peut résumer ( peut être ... ) la question que vous soulevez . Avec beaucoup d'hypothèses invérifiables :
https://www.space.com/13795-natural-...2C%20in%201972.

On connaît un et un seul réacteur nucléaire naturel , ce qui ne veut pas dire qu'ils n'en a pas existé d'autres : Oklo a la chance de s'être trouvé au niveau de notre sol actuel ,
les autres sont érodés ou encore enfouis sous 50 m de sédiments ...

2 points à corriger dans votre texte :

Le plutonium n'est pas un élément naturel , le seul candidat potentiel connu ( à mon avis ) , c'est l 'uranium 235 .

Autre erreur très très répandue et très très fausse : une masse critique " ne fait pas tout exploser " : une masse critique qui se construirait naturellement va devenir critique très lentement ( si l'on peut dire .... ) .
Supposons que dans les conditions que vous envisagez la masse critique soit de 5 kg de 235U :
A 4.9 kg , il ne se passe rien , ce n'est pas critique .
A 4.999 kg , toujours rien .
Puis à 5 kg + 10000 atomes 235U : c'est critique . Oui , mais que se passe t il ? Presque rien : vous allez consommer les 10000 atomes excédentaires au dessus de la masse critique ,
qui redevient sous critique et c'est fini jusqu'à la prochaine fois . Les systèmes critiques naturels s'éteignent d'eux mêmes sans beaucoup de dégâts . Comme les accidents de criticité qui ont pu se produire dans les labos :
les effets détruisent immédiatement la cause . D'où , au pire , l'effet du réacteur à fonctionnement intermittent tel Oklo .

Avoir des réacteurs naturels de type Oklo n'est déjà pas banal et relèvent de conditions exceptionnelles .
Avoir une réaction nucléaire type bombe , il faut VRAIMENT vouloir le faire exprès ( et avec quelles difficultés ! ) et ( pour moi ) une bombe nucléaire naturelle de forte puissance est IMPOSSIBLE et n'a jamais existé .

[Deedee81]

Salut,

La concentration n'est tout de même pas si énorme. Pas assez pour atteindre une masse critique. Déjà, l'uranium par exemple, c'est 99.2 % d'uranium 238 non fissile !!!! Et seulement 0.72% d'uranium 235 fissile. On fabrique des réacteurs à "uranium non enrichi", mais une bombe, faut pas rêver.

De plus, le noyau terrestre c'est 80% de fer et 20% de nickel, et seulement un pouillème d'uranium et thorium. Et comme il est liquide (au moins initialement, il cristallise progressivement) tout ça est furieusement brassé par la convection, empêchant toute ségrégation plus "forte".

En outre il y a diverses affinités chimiques qui font que la ségrégation n'est pas purement massique. L'uranium et le thorium sont ainsi présent essentiellement dans le manteau. L'uranium en particulier forme facilement des liaisons avec l'oxygène, le carbone, etc formant surtout des carbonates et des sulfates. Il a même une très forte affinité pour l'oxygène, bien plus que le fer et le nickel, ainsi sous forme de microparticules il peut même s'enflammer spontanément à l'air libre ! Il a donc tendance à se retrouver en compagnie d'autres carbonates et sulfates métalliques.

Tout au plus peut on avoir des concentrations en surface, par des processus de remaniement de la croute, d'uranium naturel. D'où les gisements et comme cité par Xk150, l'exceptionnel réacteur d'Oklo.
EDIT j'ai croisé Xk150 en rédigeant, nos messages sont assez complémentaires

Il faut aussi noter que séparer l'uranium fissile du non fissile est extrêmement difficile : masse extrêmement proche, propriétés chimiques encore plus proches. C'est pourquoi ça ne se produit jamais dans la nature.

Plus de précision si un géophysicien passe par ici

[XK150]

Salut DD ,

Oui , mais cela c'est aujourd'hui : la concentration en 235U ne fait que décroître , elle était de 3.44 % du temps d'Oklo , mais de 62 , 66 % à l'origine .
Donc , il aurait pu se passer des choses qui ne peuvent plus se produire aujourd'hui .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

EDIT, décidément, c'est le jour des chassés croisés Merci pour ces chiffres sur Oklo.

Une autre précision utile. Fait péter un matériau fissile, comme le signale Xk150, n'a rien de facile. Souvent l'explosion débutante ne fait que souffler le reste du combustible. C'est même un problème aussi avec la fusion inertielle !!!!

Rappelons un terrible accident qui s'était produit pendant le projet Manhattan. Ils avaient reçu deux demi-sphères d'uranium enrichi. Il fallait mesurer la masse critique. Donc ils les placèrent l'une au-dessus de l'autre avec un dispositif micrométrique pour les rapprocher. Ils les rapprochaient et mesuraient le taux de production de neutrons afin de déterminer l'approche de la "divergence" et ainsi calculer la masse critique. Mais un des physiciens heurta la table et la demi-sphère supérieur tomba sur l'autre !!!!! Il eut le bon réflexe, il balaya tout du bras pour faire tomber les demi-sphères sur le sol, séparément. Il demanda aux physiciens de ne pas bouger. Il traça à la craie sa position exacte puis celle des autres. Et, mesures en main, effectua quelques calculs. Et il annonça : "ça va, vous être tous sauvé... sauf moi". Quelques jours après, il perdait tous ses cheveux et mourrait de manière atroce.

Mais que ce serait-il passé s'il n'avait pas balayé ? Boum ? Non, ou au plus un gros "shproumpf" local qui aurait écarté les deux demi-sphères. Mais tous les physiciens auraient été irradiés à mort et peut-être même aussi ceux du voisinage.

Provoquer des explosions est toujours difficile car c'est atteindre un équilibre instable assez longtemps pour que ça fasse BOUM et pas "shproumpf" (j'ai pas trouvé de meilleur mot ). La nature n'y est arrivée que d'une seule manière : les supernovae (qui sont d'ailleurs bel et bien des explosions thermonucléaires !!!! Même si c'est sous une forme très différente d'une bombe H, d'ailleurs leur coeur n'en contient plus, c'est du fer)

[Tawahi-Kiwi]

j'ai lu que dans les planètes de type telluriques,la terre était le sujet en fait,les matériaux s'organisent plus ou moins en strates ordonnées selon leurs masses volumiques.
Je me disais donc que si on considère des matières denses et souvent radioactives comme l'uranium ou plutonium,elles doivent atteindre la masse critique facilement surtout avec la pression qui règne vers le noyau.

C'est une erreur. Bien que ce soit correct pour les elements/composes majeurs (de l'ordre du pourcent donc essentiellement des oxydes (+ alliages metalliques et quelques sulfures) de fer, nickel, silicium, magnesium, calcium et aluminium; les elements mineurs (0,1 a 1%, soit Na, K, P, Ti, Co, Mn, Cr, C, H) n'ont pas un tel comportement a l'echelle globale d'une planete; les elements en trace (tout le reste du tableau periodique, a <0,1%) se comportent selon les regles de Goldschmidt (affinite des elements geochimiques pour differents environnements planetaires).

Les regles simplifiees de Goldschmidt donne que les elements siderophiles suivent le fer dans le noyau (cela inclut donc le nickel, le cobalt, les platinoides), les elements lithophiles suivent le silicium dans les silicates (cela inclut les majeurs Mg, Ca, Al et une bonne partie des elements), les elements chalcophiles suivent le cuivre dans des associations generallement sulfurees (cela inclut le zinc, le plomb, l'argent, l'etain, etc.), les derniers (H, N, F, Cl,...) sont les atmophiles qui finissent dans l'atmosphere et l'hydrosphere.


https://en.wikipedia.org/wiki/Goldsc...classification

L'uranium la dedans (present a raison de 15mg/kg sur Terre, donc clairement un element en trace, meme il y a 5 milliards d'annees), est un lithophile dans presque toute les conditions (des concentrations en dessous du ppm dans le noyau). Il n'a donc jamais eu l'occasion de se retrouver dans le noyau a aucun moment (car il n'a jamais ete emprisonne dans le fer metallique en premier lieu). Meme chose pour le plutonium-244, le curium-247, iode-129, l'aluminium-26, le manganese-53, le potassium-40. etc. tous presents lors de la formation de la Terre.
Au final, seul quelques isotopes ont pu participer, tot dans l'histoire de la Terre, a un rechauffement consequent du noyau par radioactivite: le fer-60 et peut etre le technetium.

T-K

[Tawahi-Kiwi]

On connaît un et un seul réacteur nucléaire naturel , ce qui ne veut pas dire qu'ils n'en a pas existé d'autres : Oklo a la chance de s'être trouvé au niveau de notre sol actuel ,
les autres sont érodés ou encore enfouis sous 50 m de sédiments ...

Y'a aussi Okelobondo et Bangombe, mais c'est tellement juste a cote (quelques kilometres), que ce n'est pas vraiment un autre exemple. En dehors de ces trois sites a Franceville, ce sont en effet les seuls cas connus.

T-K

[XK150]

Oui , tout cela est juste T-K , mais tu sais bien que parfois l'uranium est concentré ( dans les mines , par exemple ! ) , avec pour résultat des réacteurs naturels .
D'où peut être le questionnement pas totalement hors cadre du primo posteur .

PS : rédigé avant 11h 12 ....

[Tawahi-Kiwi]

Oui , tout cela est juste T-K , mais tu sais bien que parfois l'uranium est concentré ( dans les mines , par exemple ! ) , avec pour résultat des réacteurs naturels .

Je repondais surtout a l'idee fausse (ou en tout cas pas tout a fait exacte) que les elements lourds finissent au centre de la Terre. L'enrichissement en uranium dans les gisements crustaux, c'est chimique, de l'oxydo-reduction principalement.

D'où peut être le questionnement pas totalement hors cadre du primo posteur .

Tout a fait, parce que si c'etait vrai, on aurait une boule d'une trentaine de kilometre de diametre au centre de la Terre faite d'uranium metallique.....

T-K

[Deedee81]

on aurait une boule d'une trentaine de kilometre de diametre

Ah, tant que ça quand même. Qui a dit que l'uranium était rare ? (je rigole évidemment, ce serait trop simple si la recherche minière marchait comme ça)

[zebular]

Merci à tous pour cette multitude d'infos,j'en connaissais certaines comme le réacteur naturel d'oklo sans me poser plus de questions.
Je note que le Pu-144 est un élément existant naturellement.Mais je ne connais pas ses propriétés niveau fissile,ma journée a été bien remplite et bien longue..je me garde un peu de mystére en attendant le temps libre.
à bientôt

[Tawahi-Kiwi]

Je note que le Pu-144 est un élément existant naturellement.

A l'heure actuelle, tres (tres) peu dans le systeme solaire.
Sur Terre, le Pu-244 est present au mieux a raison de diziemes d'attogramme par gramme dans certains minerais. Un extrapolation a toute la Terre donne au mieux, 1 gramme (naturel) de Pu-244 present sur Terre, ce qui nous donnerait quelques dizaines de Gt lors de la formation de la Terre.

Le meme raisonnement s'applique a de nombreux systemes isotopiques eteints (voir le wiki sur le sujet pour plus de details). De maniere generale, sans processus concentrateur adequat et efficace, tout ce qui est au dela de 10 demi-vies n'est plus detectable.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Radioa...9_%C3%A9teinte

T-K

[XK150]

Il vaut mieux ne pas laisser croire ( donc , ne pas l'écrire ....) qu'il y a du Pu ( et de plus , quel isotope ? ) dans les sols en info " grand public " , d'où le texte de mon premier message .
Car ce genre d'info de type sensationnel se retient mieux que le reste ...
Oui , les ultra mini traces , ça existe dans les sols , mais ce n'est pas le sujet d'aujourd'hui !
Bon , c'est juste mon avis , n'est ce pas T-K , ce n'est pas un procès !!!

[Tawahi-Kiwi]

Il vaut mieux ne pas laisser croire ( donc , ne pas l'écrire ....) qu'il y a du Pu ( et de plus , quel isotope ? ) dans les sols en info " grand public " , d'où le texte de mon premier message .

J'ose esperer qu'on a depasser le stade grand public lorsque l'on commence a evoquer Oklo, la differentiation planetaire, des absorbeurs de neutrons etc.
Mais je suis d'accord avec toi que sans des notions de demi-vies, de dose letale mediane et d'un effort de representation des quantites reelles en jeu, autant ne pas le dire.

Je reprends donc :

Je note que le Pu-144 est un élément existant naturellement.

Comme tout les elements et isotopes qui sont crees dans les supernovae (tout le tableau periodique y passe, y compris les transuraniens lointains).



T-K

[Deedee81]

Salut,

On en trouve maintenant du plutonium à certains endroits. Mais devinez qui en est responsable. Le gagnant aura une récompense : il deviendra lumineux comme une luciole et aura trois yeux