Réaction en chaîne, énergie maximale : bombe atomique

Il me semble bien que ce soit un privilège, le fait de pouvoir admirer la végétation présentée ses tenues au fil des saisons : tantôt elle se pare d’impressionnantes couleurs vives comme pour célébrer la venue des beaux jours ; tantôt elle arbore des tons chauds, comme pour défier la fraîcheur naissante ; tantôt elle range tout, à cause des températures devenues trop négatives, ne souhaitant pas exposer et abîmer ses précieuses et fragiles parures.
Poussons la hardiesse en confirmant que c’est une faveur, parce que nous nous rappelons que l’Homme, sans doute sous une influence particulière (je ne vois pas d’autres explications!) a mis en place des méthodes toujours plus ingénieuses pour réduire à néant tout ce qu’il a bâti et tout ce que la nature lui offre pour lui faire du bien. La liste est longue mais pour aujourd’hui, penchons-nous sur le cas de la bombe atomique, encore appelée « bombe A ». Une allure simplette mais un cœur sans cesse en ébullition. Désireuse de tout ravager sur son passage : homme, femme, enfant, faune, flore…
Comment fonctionne-t-elle ? Pourquoi est-elle toujours prête à démarrer au quart de tour ?

 

La découverte des physiciens dans le contexte de la Deuxième Guerre mondiale : 1939-1945

Les États-Unis entreprirent très tôt d’investir dans la recherche nucléaire.Manhattan Pr Effectivement, en 1939, suite au courrier du collège de physiciens comptant Albert Einstein, Leo Szilard, Edward Teller et Eugen Wigner, expliquant que l’uranium pourra désormais être converti en une nouvelle et conséquente source d’énergie, les États-Unis, sous la gouvernance du Président Roosevelt lance en 1942 « Manhattan Project ». Le but étant de créer au moins trois bombes atomiques.

Série de bombes à fissions nucléaires

Sous la responsabilité du directeur scientifique Robert Oppenheimer, surnommé « le père de la bombe atomique », la première bombe à fissions nucléaires voit le jour. Cette bombe atomique  fut nommée « Gadget », une bombe test. Elle était constituée de plutonium et explosa le 16 juillet 1945 dans le désert du Nouveau-Mexique.

Schéma d'un atome
Schéma d’un atome

Comme son nom l’indique, la  bombe atomique  a un fonctionnement basé sur les caractéristiques physiques des atomes. L’atome est le constituant fondamental de la matière. Les atomes sont composés d’un noyau situé au centre, contenant des protons chargés positivement et des neutrons non chargés. Autour se trouvent les électrons chargés négativement et organisés en cortège électronique.

Comme tous les atomes instables, la désintégration naturelle du plutonium obéit à une loi exprimée sous forme d’équation.

Schéma d'un atome de plutonium
Schéma d’un atome de plutonium

Ce dernier possède également une période radioactive qui lui ait propre et qui correspond au temps nécessaire pour que la moitié des atomes présents initialement dans un échantillon se soient désintégrés.

Mais ce n’est pas le phénomène de désintégration qui intervient dans le fonctionnement de la bombe A, c’est plutôt le phénomène de fission.
La fission nucléaire est la rupture, sous l’impact d’un neutron, d’un gros noyau qui se scinde en deux noyaux plus petits. Elle s’accompagne d’un grand dégagement d’énergie et de la libération de deux ou trois neutrons.
Ceux-ci vont à leur tour provoquer la fission d’autres noyaux et la libération d’autres neutrons, et ainsi de suite… On obtient une réaction en chaîne : en partant d’une fission, on aura au moins 2 fissions, qui vont en provoquer 4, puis 8, 16, 32, 64 …
Il est possible que les neutrons s’évadent sans provoquer de fissions.

Réaction de fission en chaîne
Réaction de fission en chaîne

Pour que la réaction en chaîne se mette en place, il faut donc rassembler en un même volume une masse suffisante de noyaux fissiles, appelée “masse critique”. Cette réaction en chaîne au sein de la masse critique se produit en quelques secondes, voire microsecondes et il en résulte une énergie colossale.

La première bombe A qui fut larguée se nommait « Little Boy ». Elle explosa à Hiroshima le 6 août 1945 et rasa la ville dans un rayon de 2 kilomètres.
Elle n’était pas composée de plutonium comme la bombe test Gadget, mais d’uranium-235 : 92 protons, 92 électrons, 143 neutrons. L’ uranium-235 a 17 isotopes naturels et artificiels.

Little Boy était constitué d’un fusil qui tira une masse d’uranium-235 sur une autre masse d’uranium-235. Cela créa la masse critique. Une fois que les deux morceaux d’uranium furent réunis, l’initiateur introduisit une rafale de neutrons et la réaction en chaîne commença. Elle continua jusqu’à ce que l’énergie libérée devint si grande que la bombe explosa.

Schéma de Little boy
Schéma de Little boy

Il était nécessaire que le temps mis par l’assemblage des deux pièces soient plus court que le temps requis pour que toutes les fissions spontanées se fassent.

La deuxième bombe atomique qui fut larguée s’appelait « Fat Man ». Elle explosa le 9 août 1945 à Nagasaki. Comme la première bombe test, elle était composée de plutonium.
À cause de quelques problèmes techniques, le scientifique Seth Neddermeyer développa l’idée d’utiliser des charges explosives pour compresser la sphère de plutonium très rapidement jusqu’à ce qu’elle atteigne une densité critique et produise une explosion nucléaire.

Schéma de Fat man
Schéma de Fat man

 

La course à l’armement nucléaire

Le 29 août 1949, l’URSS largue sa première bombe atomique au Kazakhstan.

Le 18 mars 1950, 3 millions de signatures pour l’appel de Stockholm : appel contre la bombe atomique.

Un nouveau type de bombe voit le jour : la bombe thermonucléaire. Elle est appelé « Mike » et est testée le 1er novembre 1952 par les États-Unis. Elle explose sur un îlot près des îles Marshall dans le Pacifique. 1000 fois plus puissante que la bombe atomique lancée sur Hiroshima, « Mike » ne laissera rien de l’îlot.

La Russie testa elle aussi sa première bombe thermonucléaire en 1953.

Le Royaume-uni et la France testèrent leurs premières bombes atomiques dans les années qui suivirent, respectivement en 1957 et 1960.

En 1968 la France teste sa première bombe thermonucléaire.

En 1997, signature du Traité d’interdiction complète des essais nucléaires.

L’Inde-Pakistan se lance dans des essais nucléaires.

 


Sources

linternaute.com

irsn.fr

larousse.fr

cea.fr

world-nuclear.org

atomicarchive.com

Crédit

« Pièce bombe A » vient de scarc.library.oregonstate.edu

« Schéma d’un atome » vient de vikidia

« Schéma d’un atome de plutonium » vient de irsn.fr

«  Réaction de fission en chaîne » de cosmologie.wordpress.com

« Schéma de Little boy » et « Schéma de Fat man » viennent de atomicarchive.com via moruroa.org

 

 

 

 

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