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Bombe A ? Wikipedia

Bombe A

bombe dont l'energie provient de la fission nucleaire

Une bombe A , communement appelee bombe atomique , bombe a fission ou bombe nucleaire , est un engin explosif dans lequel la capacite offensive de la charge (composee d'une force de souffle, d'une hausse brutale et colossale de chaleur, ainsi que de radiations) est obtenue par la fission nucleaire d'un noyau suffisamment lourd pour atteindre une masse critique d'elements fissiles comme l' uranium 235 ou le plutonium 239 .

La bombe atomique de Hiroshima , Japon

Les bombes a fission furent les premieres armes nucleaires developpees?; c'est egalement l'explosion d'une masse critique fissile qui permet l'allumage d'une bombe H dans les engins modernes.

Dans l' histoire de l'arme nucleaire , c'est a ce jour le seul type de bombe ayant servi lors d'un conflit. Durant la Seconde Guerre mondiale , deux bombes A, baptisees respectivement Little Boy (a l' uranium ) et Fat Man (au plutonium ), furent utilisees par l' armee americaine pour bombarder les villes d'Hiroshima et Nagasaki en aout 1945 .

Histoire modifier

Un procede theorique imagine en France modifier

En 1939, Otto Hahn et Fritz Strassmann apporterent la preuve de la faisabilite de la fission de l'uranium par bombardement de neutrons, Frederic Joliot-Curie , Hans von Halban , et Lew Kowarski demontrent experimentalement que la reaction en chaine peut se produire. Le procede theorique et le principe de detonation amelioree par la force de separation des atomes fut elabore collectivement en France par Hans von Halban, Frederic Joliot-Curie et Lew Kowarski, qui sont a l’origine du depot du brevet d'invention portant sur le Perfectionnement aux charges explosives [1] sous le numero 971-324 le par la Caisse nationale de la recherche scientifique . Les co-inventeurs avaient evidemment cache l'existence de leur brevet aux occupants allemands. Le brevet est des son depot classe secret defense , grace a l’action de Frederic Joliot et de son equipe, qui fit de la France le premier pays a comprendre l’importance de l’energie nucleaire militaire et civile.

En raison de la guerre, le brevet ne sera que delivre le 12 juillet 1950, et tomba dans le domaine public en 1959 [ 1 ] . Ce brevet decrit, bien avant les travaux du projet Manhattan , le principe de fonctionnement d’une bombe A. Il etablit notamment le mecanisme de determination de la masse critique et de separation en masses sous-critiques rapprochees lors de la mise a feu. Il etait presente en vue de servir ≪?pour des travaux de mine et pour des travaux publics, mais encore pour la constitution d’engins de guerre?≫. S’y s'ajoutaient quatre autres brevets deposes de 1939 a 1940 et portant sur la production d'energie [ 2 ] . Ces brevets ont rapporte peu de redevances au regard de leur importance. Une part de l'argent obtenu est affectee a la recherche scientifique via l'attribution de bourses [ 2 ] .

Le projet Manhattan modifier

Du fait de la defaite de la France en 1940, c'est aux Etats-Unis que la premiere bombe atomique fut mise au point et assemblee durant le projet Manhattan . Ce projet est mis sur pied a la suite d'une lettre signee par Albert Einstein (aux opinions pacifistes ), adressee au president des Etats-Unis , Franklin Delano Roosevelt . Dans cette lettre (dite Lettre Einstein-Szilard ), datee du , Einstein ainsi que d'autres physiciens expliquent a Roosevelt que l' Allemagne nazie effectue des recherches sur la fission nucleaire et ses applications possibles dans le domaine militaire, comme la creation d'une bombe atomique. Einstein explique que cette bombe est capable de liberer une energie si colossale qu'elle pourrait detruire une ville entiere.

Le , le Comite consultatif pour l'uranium , un organisme federal cree par Roosevelt, apres avoir pris connaissance de la lettre, demande dans un memorandum la creation d'un projet de recherche sur le theme de la fission nucleaire et sur ses applications militaires. Une somme de 100?000? dollars est debloquee. La premiere etape consiste en l'enrichissement de l' uranium naturel en uranium 235 fissile, c'est-a-dire que son atome peut se ≪?casser?≫ et produire une reaction de fission nucleaire. Durant cette etape de recherche, un second element fissile est decouvert, le plutonium .

Alors que jusque-la, le projet avait uniquement un but experimental, avec pour objectif de valider la realisation d'une bombe atomique, il est decide en octobre 1941, au vu des resultats, de passer au stade du developpement. Le projet Manhattan vient de voir le jour. Des milliers de chercheurs, mis au secret, vont developper cette arme. Plusieurs laboratoires sont construits un peu partout aux Etats-Unis, comme dans le Tennessee , a Washington et enfin le plus celebre, le LANL de Los Alamos au Nouveau-Mexique en mars 1943 .

Le laboratoire national de Los Alamos (LANL) est dirige par le physicien Robert Oppenheimer , il sera entoure par une brillante equipe de physiciens, parmi lesquels quatre prix Nobel de physique ( Niels Bohr , James Chadwick , Enrico Fermi et Isidor Isaac Rabi ). Durant deux ans, ils vont surmonter un grand nombre de problemes techniques, aides par un budget de deux milliards de dollars. Ils developpent les deux filieres, uranium et plutonium en parallele. Au debut de , s'ils disposent de bombes operationnelles dans chacune des filieres, ils ont encore un doute sur la bombe au plutonium. Ils decident donc que le premier test portera sur cette technologie.

Le , sur la base aerienne d' Alamogordo , la premiere bombe atomique, Gadget , explose lors d'un test baptise Trinity . La petite histoire dit que Kenneth Bainbridge , le responsable des essais, glissa a l'oreille de Robert Oppenheimer, qui avait declare I am become Death, the Destroyer of Worlds ( ≪?Maintenant, je suis la Mort, le Destructeur des Mondes?≫ ) apres l'explosion?: Now we are all sons-of-bitches ( ≪?A partir de maintenant, nous sommes tous des fils de putes?≫ ) [ 3 ] .

L'emploi operationnel au Japon modifier

Trois semaines apres l'essai reussi Trinity, dans la matinee du , le president Harry Truman , qui a succede a Franklin Roosevelt decede le 12 avril , donne l'ordre de larguer une bombe atomique sur un objectif civil, la ville d' Hiroshima , avec pour objectif de faire capituler le Japon.

Cette bombe fut surnommee par l'armee americaine Little Boy (≪?Petit garcon?≫), du fait de sa petite taille, et Pikadon (≪?Lumiere et bruit?≫) par les japonais. La bombe A a l' uranium enrichi (de type revolver) detona en expulsant une energie equivalente a environ 15? kt de TNT. Il est difficile de connaitre avec precision le nombre de personnes tuees par l'explosion. Le departement de l'Energie des Etats-Unis (DOE) estime quant a lui le nombre de personnes tuees instantanement a environ 70?000 et environ 200?000?personnes supplementaires dans les cinq annees qui ont suivi [ 4 ] .

Le 9 aout , trois jours plus tard, Truman donne l'ordre de larguer une seconde bombe, la ville de Kokura (actuellement Kitakyushu ) etant la cible primaire. Mais celle-ci etant recouverte par des nuages, c'est Nagasaki , cible secondaire, qui est alors visee?: lors d'une eclaircie, le bombardier confond les usines Mitsubishi sur les quais du port avec la cathedrale chretienne. La bombe larguee, cette fois-ci, est au plutonium , a une puissance de 22 kt et est surnommee Fat Man (≪?Gros Bonhomme?≫). Tout comme pour Hiroshima, le nombre de deces est difficile a definir, le DOE estime qu'il y a eu environ 40?000?personnes tuees instantanement et 60?000?autres blessees. En janvier 1946 , il etait estime qu'environ 70?000?personnes etaient decedees des consequences de l'explosion et peut-etre le double dans les cinq annees suivantes [ 5 ] . Les deux bombes ont explose a environ 500?metres d' altitude afin de maximiser leurs effets.

L'age de la proliferation modifier

La fin de la Seconde Guerre mondiale et la connaissance de la puissance destructrice de la bombe atomique ont pousse plusieurs gouvernements a vouloir acquerir, comme les Etats-Unis, l'arme nucleaire.

C'est ainsi que rapidement, l' Union sovietique a concu une bombe A a l' institut panrusse de recherche scientifique en physique experimentale , le RDS-1 , et l'a testee le . Elle est suivie le par le Royaume-Uni . Suivront ensuite les premieres bombes A de la France en 1960 et la Chine en 1964 .

Formation de la masse critique modifier

Masse critique et neutrons modifier

Une masse de materiau fissile est qualifiee de critique quand elle devient capable d'entretenir une reaction en chaine , compte tenu de sa taille, de sa forme, de la purete et de la composition isotopique du materiau.

Une mesure numerique du caractere critique est le coefficient multiplicateur de neutron k = f - l , ou f est le nombre de neutrons relaches en moyenne par chaque fission d'atome et l est le nombre moyen de neutrons perdus, soit parce qu'ils s'echappent du systeme ou parce qu'ils sont captures par d'autres atomes sans produire de fission. Quand k = 1, la masse est dite critique, quand k < 1 la masse est sous critique, et pour k > 1 la masse est dite super-critique.

La masse critique d'une boule de materiau pur (non modere) en l'absence de reflecteur est d'environ cinquante kilogrammes pour l' uranium 235 et de dix kilogrammes pour le plutonium 239 [ 6 ] . Si l'on dispose autour de la matiere fissile un revetement renvoyant une partie des neutrons vers elle ( reflecteur de neutrons ), on peut reduire la masse critique. De meme, si on comprime transitoirement cette matiere fissile d'un facteur important (sous l'effet d'une onde de choc d'une explosion exterieure), on peut egalement reduire la masse critique.

Pour eviter que la reaction ne se declenche n'importe quand, on donne a la matiere fissile une forme facilitant l'evasion des neutrons?: separation en deux morceaux, ou boule creuse, donc de plus grande surface. De cette maniere la masse critique n'est pas atteinte et il n'y a donc aucun risque qu'une reaction en chaine s'amorce sans qu'on le desire. Le declenchement de l'explosion a lieu lorsque toutes les parties de la matiere fissile sont brusquement reunies, sous une forme convenable, et atteignent ainsi une masse super-critique.

Importance de la mise en configuration critique modifier

Pour des raisons evidentes de securite, les elements fissiles d'une bombe atomique sont tenus en configuration sous-critique pour eviter toute explosion nucleaire accidentelle. C'est juste avant le declenchement de la bombe qu'on leve les differentes securites mises pour eviter que la forme critique soit atteinte?; on dit alors que la bombe est armee.

Dans une bombe atomique, il est important que les elements fissiles soient reunis le plus vite possible. En effet, les elements fissiles utilises sont par ailleurs radioactifs, et degagent naturellement des neutrons. De ce fait, une reaction de fission nucleaire peut se declencher avant que toute la matiere fissile n'ait la meilleure configuration. La puissance de l'explosion se trouve alors amoindrie, parce que la petite explosion qui en resulterait dissiperait le reste de la matiere fissible avant qu'elle ait pu prendre part a la reaction.

Il existe plusieurs techniques pour reunir la matiere fissile et ainsi atteindre la configuration sur-critique, qui declenche l'explosion nucleaire. On peut citer deux techniques?: par insertion, et par implosion.

Assemblage par insertion modifier

 
Schema de la bombe Little Boy .

La technique la plus simple pour declencher une explosion est de projeter un bloc de matiere fissile contre un autre bloc, constitue de la meme matiere, ou mieux, un bloc cylindrique a l'interieur d'un bloc creux. C'est la technique de l'insertion, aussi appelee la technique du pistolet ? ou du canon. Ainsi, les conditions critiques sont atteintes et la reaction en chaine est amorcee.

Le bloc de matiere fissile est projete a l'aide d'un explosif tres puissant, pour permettre que la forme soit atteinte rapidement. L'inconvenient de cette technique est que bien que cette forme soit atteinte rapidement (de l'ordre d'une milliseconde), elle ne l'est pas assez pour du plutonium 239 , qui contient toujours des isotopes, notamment le plutonium 240 , degageant spontanement des neutrons, ce qui amorce l'explosion prematurement, juste au moment ou les conditions deviennent critiques. C'est pour cette raison que la technique de l'insertion n'est utilisee que pour les bombes a uranium 235 .

La bombe larguee sur Hiroshima , Little Boy , utilisait cette technique. Le fait que cette technique ait ete employee sans essai prealable (contrairement au type a implosion utilise sur Nagasaki ) montre a quel point ce mode de fonctionnement est fiable, et relativement facile a maitriser.

Architecture d'une bombe par insertion (Little Boy)
 
Architecture d'une bombe par insertion (Little Boy).
  1. Ailerons stabilisateurs
  2. Cone de queue
  3. Entree d'air
  4. Detonateur par pression
  5. Conteneur en plomb (protection)
  6. Bras du detonateur
  7. Tete du detonateur
  8. Charge explosive ( cordite )
  9. Projectile en uranium 235
  10. Cylindre du canon
  11. Cible en uranium 235 avec receptacle, le reflecteur de neutrons se trouve a son sommet
  12. Sondes pour la telemetrie (altimetre)
  13. Fusibles d'armement de la bombe (inseres peu avant le largage)

Assemblage par implosion modifier

 
Schema de la bombe Fat Man .
 
Schema de la propagation des ondes de choc et de leur changement de forme dans les explosifs.

La technique de l'implosion est plus complexe a mettre en œuvre. Elle consiste a rassembler la matiere fissile disposee en boule creuse, puis a la comprimer de maniere a augmenter sa densite et ainsi atteindre une configuration supercritique, qui declenchera la reaction de fission nucleaire et donc l'explosion.

Sa mise en œuvre est tres delicate?: la compression de la matiere fissile est realisee a l'aide d'explosifs tres puissants disposes tout autour. Mais la detonation de ces explosifs est declenchee par un ensemble de detonateurs qui doivent etre rigoureusement synchronises. De plus, chaque explosion a tendance a creer une onde de choc spherique, centree sur le detonateur. Or on doit obtenir une onde de choc aboutissant simultanement a tous les points externes de la matiere fissile, que l'on peut imaginer comme une boule creuse. Ces ondes de choc doivent se deformer pour passer de spheres centrees a l'exterieur a une sphere de centre commun. On aboutit a ce resultat en utilisant des explosifs dont l'onde de choc se deplace a des vitesses differentes, ce qui amene a sa deformation. L'usinage des formes de ces explosifs doit donc etre fait avec precision.

Un probleme semblable se pose avec le plutonium, qui peut revetir plusieurs etats ( phases ) de caracteristiques mecaniques differentes, et qui a donc tendance a devenir heterogene, ce qui aboutirait a une deformation de l'onde de choc. On y remedie, comme dans la metallurgie du fer ? ou un additif commun est le carbone ? par l'addition de faibles quantites d'un autre element, souvent le gallium .

La technique de l'implosion permet d'atteindre la disposition supercritique bien plus rapidement que par celle de l'insertion. Par implosion, le delai est de l'ordre de deux a trois microsecondes, ce qui est environ cent fois plus rapide que par insertion. Cette technique permet d'utiliser le plutonium 239 comme matiere fissile. La technique de l'implosion est egalement plus sure puisque la configuration critique n'est atteignable qu'en cas de mise en œuvre de l'explosif classique et non par simple deplacement d'une piece de metal comme dans le systeme a insertion.

On peut encore ameliorer le rendement et/ou diminuer la masse critique en placant entre l'explosif et la matiere fissile diverses couches qui peuvent soit avoir un effet mecanique par leur inertie ou en etalant dans le temps l'onde de choc (prolongeant ainsi l'explosion), soit ralentir la perte de neutrons (reflecteur a neutrons diminuant la masse critique).

La premiere bombe atomique de l'Histoire, Gadget , et la troisieme, Fat Man , contenaient du plutonium et utilisaient la technique de l'implosion.

Explosion d'une masse critique modifier

 
Les premieres armes nucleaires, telles Fat Man , etaient tres difficiles a transporter et leur mise a feu etait complexe.

Passage en assemblage supercritique modifier

Si la presence d'une masse critique suffit a declencher une reaction en chaine, celle-ci n'est pas necessairement explosive?: elle ne l'est pas dans une centrale nucleaire , ni lors d' accident de criticite . Le principal probleme technique a resoudre pour assurer l'efficacite de l'explosion est de maintenir le materiau fissile dans une configuration supercritique suffisamment longtemps pour qu'une fraction substantielle de sa masse ait subi la fission et produise de l'energie.

Pour obtenir une explosion atomique, il faut declencher une reaction en chaine dans un materiau fissile, de maniere que les neutrons libres puissent se multiplier exponentiellement , en le faisant passer rapidement d'une configuration sous critique ( k = 0,9) a une configuration nettement supercritique (typiquement, k = 3). On parle alors de masse sur-critique.

Pour cela, il faut avoir une quantite suffisante de matiere fissile, c'est la masse critique , et sous la forme la plus compacte possible, une boule , pour eviter que trop de neutrons ne s'echappent par la surface.

Dans les bombes atomiques, la quantite de matiere fissile doit meme etre superieure a la masse critique, de l'ordre de trois fois en general [ 7 ] .

Pour caracteriser l'evolution de la reaction de fission, on utilise un coefficient ≪?alpha?≫ defini comme le coefficient de la croissance exponentielle de la population de neutrons [ 7 ] , qui ne depend que de la geometrie et de l'etat de la matiere, et est donc sensiblement constant aux echelles de temps considerees?:

  , ou encore, dα/d t etant negligeable?:  

Ce coefficient est nul a la criticite, negatif si l'assemblage n'est pas critique, et d'autant plus positif que la reaction en chaine sera rapide. Il a la dimension d'une frequence. Quand il est positif, il est inversement proportionnel au temps de doublement de la population neutronique.

Les seules valeurs accessibles a l'experience pour le projet Manhattan etaient evidemment celles inferieures a la criticite prompte. Par extrapolation aux densites visees pour l'assemblage supercritique, l'alpha calcule etait de 270/μs pour l'assemblage a uranium, et 252/μs pour celui a plutonium [ 7 ] ?; ce qui represente un temps de doublement de 0,002?57?a 0,002?75? μs .

Chaque fission libere de l'ordre de 2,93 ×10 -11  J . Pour produire par fission une energie equivalente a 20  kt de TNT , soit 8,367 ×10 13  J , la reaction en chaine doit porter sur environ 2,856?×?10 24 ?fissions, soit donc de l'ordre de 2 81,2 . Si le temps de doublement est de l'ordre de 0,002?66? μs , l'ensemble du degagement d'energie prendra de l'ordre de 0,216? μs .

Amorcage de la reaction modifier

Pour assurer une explosion efficace, le materiau fissile doit etre maintenu suffisamment longtemps dans une configuration supercritique. Mais l'energie degagee par la reaction en chaine tend a chauffer et disperser la masse critique, diminuant sa criticite. Il faut donc que le passage en criticite soit suffisamment brutal pour que la criticite atteinte soit elevee, et que l'inertie de la masse fissile soit suffisante pour qu'elle puisse rester critique le plus longtemps possible avant d'etre finalement dispersee par l'explosion.

Pendant que le systeme evolue vers l'etat vise, il est d'abord sous-critique, puis passe par un etat juste critique. Des que la criticite est atteinte, les reactions nucleaires peuvent se developper exponentiellement, initiees par des neutrons provenant de la fission spontanee du materiau employe, et faire exploser l'assemblage avant qu'il n'ait atteint son etat optimal. C'est ce que l'on appelle une ≪?pre-detonation?≫.

Pour que la probabilite d'une telle pre-detonation reste faible, la probabilite qu'un seul neutron puisse etre emis entre le passage a l'etat critique et l'etat optimal doit etre negligeable. Pour cela, la conception de l'engin doit etre telle que le temps de passage a l'etat de reactivite maximal soit le plus court possible, et l'on utilise des matieres fissiles qui n'ont qu'un faible taux d'emissions spontanees de neutrons. Pour realiser une explosion nucleaire, il faut amener la matiere fissile dans son etat supercritique optimal tres rapidement .

Plus le materiau fissile utilise aura de fission spontanee , et plus il sera necessaire de passer rapidement en mode supercritique, de maniere que la probabilite d'une fission spontanee avant l'optimum soit la plus faible possible, ou que la reaction en chaine entrainee par une fission spontanee n'ait pas eu le temps de se developper significativement.

Par kilogramme de matiere fissile, l' uranium 235 produit 0,3 neutron par seconde, le plutonium 239 en produit 22, pratiquement cent fois plus?; mais surtout le Pu-239 contient toujours une fraction de Pu-240 qui produit 920?neutrons par gramme . C'est a cause du Pu-240 qu'il n'est pas possible de realiser une arme par rapprochement en utilisant du plutonium comme matiere fissile?: le temps necessaire au rapprochement est trop long pour que l'arme soit fiable. C'est egalement pour cette raison que le taux de plutonium 240 doit etre le plus faible possible pour un plutonium dit ≪?de qualite militaire?≫.

Inversement, pour avoir une arme dont la puissance soit previsible, il n'est pas possible a la fois d'eviter une pre-detonation, et d'attendre un amorcage spontane?: l'assemblage n'atteint son etat optimal que pendant un temps tres court?; et la probabilite que l'amorcage soit fait par une fission spontanee precisement au moment ou on en a besoin est encore plus faible que celle d'un pre-amorcage.

Pour cette raison, les armes nucleaires comportent une source de neutrons , qui envoient une bouffee de neutrons au moment optimal, tel qu'il est determine par la conception de l'arme. La quantite de neutrons etant d'ordre molaire represente l'equivalent de ~ 80 doublements de la population neutronique, ce qui represente la marge maximale entre le passage a la criticite et l'amorcage pour une arme fiable.

Explosion nucleaire modifier

Une fois la masse critique atteinte, la reaction en chaine est declenchee. Dans une reaction complete, chaque noyau de la matiere fissile se divise en deux noyaux plus legers ( produits de fission ) et libere en plus des neutrons . Ces derniers vont alors percuter d'autres atomes de matiere fissile, qui a leur tour vont liberer des neutrons et ainsi de suite. La reaction en chaine est declenchee, et la matiere degage une energie colossale en comparaison de la quantite de matiere fissile mise en jeu. Cependant, dans une bombe atomique, seule une petite fraction (parfois tres faible) du materiau fissible est effectivement consommee avant d'etre dissipee par l'explosion, ce qui diminue d'autant la puissance de l'explosion au regard de l'energie potentielle de la masse fissible.

A quantite egale de reactifs , l'energie degagee lors d'une reaction de fission peut etre de l'ordre de la centaine de millions de fois plus grande que celle degagee par une reaction chimique. Cette energie se transforme tres rapidement en chaleur, par freinage de ces produits de fission dans la matiere avoisinante.

Bombe A dopee modifier

Une arme a fission dopee est un type d' arme nucleaire qui utilise une petite quantite de combustible destinee a fusionner , afin d'en augmenter le taux de fission et donc la puissance. Dans une bombe H , la puissance de l'etage primaire, et sa capacite a provoquer l'explosion du secondaire, sont augmentees (dopees) par un melange de tritium , qui subit une reaction de fusion nucleaire avec du deuterium . L'idee du dopage a ete initialement developpee entre l'automne 1947 et automne 1949, a Los Alamos [ 8 ] . Une autre signification concerne un type de bombe nucleaire obsolete a un seul etage, qui utilise la fusion thermonucleaire sur une grande echelle pour creer des neutrons rapides, pour provoquer la fission d' uranium appauvri , mais qui n'est pas une bombe a hydrogene en deux etages.

Le dopage repose sur la reaction suivante?:

D + T → 4 He + n + 17,6  MeV
(D etant un noyau de deuterium 2 H, T un noyau de tritium 3 H, n un neutron et p un proton )

Cette reaction (fusion deuterium-tritium) est relativement facile a demarrer, les conditions de temperature et de compression sont a la portee d'une reaction de fission. Le taux de reaction de fusion devient generalement significatif a partir de 20 a 30 megakelvins. Cette temperature est atteinte a des niveaux d'efficacite tres faibles, alors que moins de 1?% de la matiere fissile a fissionne (correspondant a une puissance de l'ordre de quelques centaines de tonnes de TNT). Elle est par elle-meme insuffisante pour demarrer une explosion thermonucleaire, mais peut etre employee pour doper la reaction.

Quelques grammes de deuterium et de tritium sont places au centre du cœur fissible, ou l'explosion de la masse fissile cree des conditions de temperature et de pression suffisantes pour declencher la fusion. Le processus de fusion en lui-meme ne fait qu'ajouter une petite quantite d'energie dans le processus, peut-etre 1?% [ref.?necessaire] . La fusion cree surtout un flux important de neutrons tres energetiques.

Les neutrons liberes par les reactions de fusion ajoutes aux neutrons liberes par la fission provoquent un emballement accru des reactions de fission, dans la mesure ou ce flux de neutrons arrive a un moment ou le cœur est encore tres sur-critique. Les neutrons augmentent substantiellement le taux de combustion du materiau fissible present, plutonium ou uranium hautement enrichi [ 9 ] . Les neutrons produits ont une energie de 14,1  MeV , ce qui est suffisant pour provoquer la fission de l'U-238. Le nombre de reactions de fission augmente ainsi fortement avant que le cœur n'explose veritablement.

Pour donner une idee de l'efficacite du dopage, la fusion (supposee complete) d'une mole de tritium ( 3  g ) et d'une mole de deuterium ( 2  g ) peut etre declenchee avec moins de 1?% de l'energie de fission et produit de l'ordre de 1?% de l'energie de fission. Mais elle produit surtout une mole de neutrons ( 1  g ), qui, en negligeant les pertes, pourrait fissionner une mole ( 239  g ) de plutonium directement, produisant 4,6?moles de neutrons secondaires, qui fissionneraient a leur tour 4,6 autres moles de plutonium ( 1?099  g ). Au total, la fission de 1,338  kg de plutonium en deux generations ajoute 23? kilotonnes d'equivalent TNT [ 10 ] a l'explosion du cœur.

Cette approche est utilisee dans les armes modernes pour assurer une puissance suffisante a l'etage primaire, tout en autorisant une diminution importante de la taille et du poids [ 11 ] et l'immunite aux rayonnements. De plus, les bombes a fission dopee peuvent plus facilement etre immunisees des rayonnements neutroniques parasites issus d'explosions nucleaires proches.

Notes et references modifier

Annexes modifier

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Bibliographie modifier

Articles connexes modifier

Liens externes modifier