Chapitres
La bombe nucléaire est aussi appelée l'arme nucléaire, elle est l'arme de destruction massive qui utilise l'énergie de l'atome. Celle-ci est produite soit par la fission de noyaux atomiques lourds (uranium, plutonium dans le cas des bombes atomiques 'A') soit par la fusion de noyaux atomiques légers (hydrogène dans le cas des bombes hydrogènes 'H').
A ce jour, la bombe nucléaire n'a été utilisée qu'à une seule occasion, par les Etats-Unis durant la Seconde Guerre Mondiale en 1944. Depuis ce temps, l'arme nucléaire est surtout utilisée en temps qu'arme de dissuasion. En effet, le monde entier a eu peur en voyant les dégâts qu'elle pouvait causer.
Il existe trois types d'armes nucléaires différentes. On y retrouve la bombe A, la bombe H et la bombe à neutrons. Vous trouverez les détails de ces trois bombes plus bas dans cet article.
Sa mise au point est intervenue lors de la Seconde Guerre Mondiale, les Etats-Unis ayant effectué de nombreux travaux sur le nucléaire, avec le projet Manhattan. Le développement de bombes toujours plus puissantes et toujours plus petites a continué lors de la Guerre Froide mais heureusement plus aucune n'a été utilisée depuis cette époque même si plusieurs essais ont eu lieu.
Plusieurs traités ont été signés pour prévenir d'un armement nucléaire massif qui pourrait conduire à une nouvelle guerre. On retrouve le traité START I en 1991, le traité SORT en 2002 et le traité New Start en 2010. Ces traités ont pour but de réguler le nombre de têtes produits et le déploiement de lanceurs.
Ce tableau récapitule l'état au début de l'année 2018 des stocks en armes nucléaires des pays les plus importants du monde.
| Pays | Armes stratégiques déployées | Armes tactiques déployées | Inventaire total |
|---|---|---|---|
| Russie | 2000 | 6600 | |
| Etats-Unis | 1880 | 150 | 6450 |
| France | 300 | 300 | |
| Chine | 250 | 270 | |
| Royaume-Uni | 150 | 215 | |
| Pakistan | 100 | 140 | |
| Inde | 90 | 130 | |
| Israël | 80 | 80 | |
| Corée du Nord | 10 | 15 |
La radioactivité
Qu'est ce que la radioactivité ?
Un noyau radioactif est un noyau instable qui va se désintégrer et ainsi se transformer en un autre noyau plus stable ou non.
Cette désintégration est un phénomène aléatoire, spontané et inéluctable (qu'on ne peut empêcher).
La désintégration s'accompagne de l'émission d'une particule et d'un rayonnement électromagnétique.
Il existe trois types de radioactivités.
Radioactivité bêta
La radioactivité bêta est un type de désintégration radioactive où une particule bêta (électron ou positron) est émise. On parle de radioactivité bêta + quand un positron est émis mais on parle de radioactivité – quand c’est un électron qui est émis.
Radioactivité alpha
La radioactivité alpha est un rayonnement provoqué par une désintégration alpha qui est une désintégration radioactive où un noyau atomique éjecte une particule alpha qui se transforme en un autre noyau dont le nombre de masse est diminué de 4 et le numéro atomique de 2 à cause de la particule alpha manquante qui est analogue au noyau d’hélium 4.
Radioactivité gamma
La radioactivité gamma est un rayonnement provoqué par une désintégration gamma. Le plus souvent, ces désintégrations accompagnent des désintégrations alpha ou bêta. En effet, quand il émet un rayon alpha ou bêta, le noyau devient excité. Lors de l’émission d’un rayonnement électromagnétique gamma, le noyau peut donc redescendre à un état plus stable.
Sa découverte
Comme beaucoup d'autres découvertes scientifiques, le phénomène de radioactivité a été découvert complètement par hasard.
Le premier à l’avoir mis en évidence, c’est Henri Becquerel. Celui-ci faisait des recherches sur les liens potentiels entre les rayons X et la fluorescence. Pour cela, il utilisait une préparation de sel phosphorescent d’uranium. Tout d’abord, il déposa ce sel sur des plaques photographiques enveloppées dans du papier noir. Ensuite, il exposa cette préparation au soleil puis développa les plaques. Les photographies montrent l’image des cristaux de sel d’uranium. Henri Becquerel en déduit que cette image a été créée par les rayons X découverts quelques temps plus tôt par Wilhelm Conrad Röntgen, un physicien allemand. Le raisonnement de Becquerel est simple : il pense que l’énergie solaire est absorbée par l’uranium avant d’être réémise sous forme de rayons X. Pour confirmer ses hypothèses, il souhaita poursuivre ses expériences. Mais ces expériences impliquaient la présence du Soleil qui se montra timide plusieurs jours durant. Henri Becquerel a donc été contraint de repousser ses expérimentations et rangea ses plaques photographiques imprégnées de sel d’uranium dans un placard. Quelques jours plus tard, il les ressortit et décida de les développer bien qu’il ne s’attende pas à trouver grand chose. En conclusion, la radioactivité a été découverte en 1896 par Henri Becquerel lors d'une étude concernant l'uranium et cette découverte sera confirmée plus tard par Marie Curie après une étude du radium.
Marie Skłodowska-Curie est une physicienne et chimiste d’origine polonaise. Elle est très connue pour sa découverte de la radioactivité naturelle et des éléments 84 et 88 : le polonium et le radium. Elle reçut de multiples prix et distinctions pour ses recherches. Elle reçut en 1903 le prix Nobel de physique et en 1911 le prix Nobel de chimie. C’était la première femme à recevoir ce genre de distinction et encore à ce jour elle est la seule à en avoir reçu deux
La bombe atomique A
La bombe atomique (A) est appelée aussi « bombe à fission ». La théorie de la relativité, établit par Albert Einstein, est à l'origine du fonctionnement de la bombe atomique
La bombe atomique est ultra puissante et fonctionne grâce à l'énergie nucléaire. Elle est fondée sur le principe de la fission nucléaire. Elle utilise des éléments fissiles comme l'uranium 235 et le plutonium 239 (l'absorption d'un neutron par l'uranium 238 aboutis à un nouvel élément le plutonium 239)
Les bombes à fission furent les premières armes nucléaires construites au cours de la Seconde Guerre Mondiale.
Le fonctionnement de la bombe atomique a été préparé lors du projet " Manhattan ", par les Américain.
L'explosion est due à une fission nucléaire. La réaction nucléaire engendre toute la création de la bombe atomique. Celle-ci se crée en libérant cent millions de fois plus d'énergie qu'une molécule de carburant en moins d'un centième de seconde. Pour provoquer davantage dégâts possible la bombe n'explose pas au contact du sol mais environ à 500 mètres d'altitude pour que le diamètre de l'explosion soit plus large.
La première explosion expérimentale du 16 juillet 1945 est celle d'une bombe au Pu 239. La puissance de cette bombe équivalait à l'explosion de 22000 tonnes de TNT (Trinitrotoluène), explosifs utilisé dans les bombes classiques.
Ce sont deux bombes A qui ont été lâchées sur les villes japonaises Hiroshima et Nagasaki en 1945. Elles ont été nommées respectivement Little Boy et Fat Man.
La bombe à hydrogène H
La bombe hydrogène (H) est aussi appelé "bombe à fusion" ou encore "bombe thermonucléaire" La fusion nucléaire libère extrêmement plus d'énergie que la fission nucléaire, elle est utilisée dans les centrales nucléaires actuellement et les bombes atomiques (A). L'énorme puissance thermique est produite par l'explosion de la bombe à fission qui engendre le processus de la fusion nucléaire.
La bombe à hydrogène explose en trois étapes. Dans un premier temps il y a une fission nucléaire pour commencer une réaction de fusion. La réaction de fusion se produit à de très hautes pressions et à des températures proches de 100 millions de degrés dans le noyau pour pouvoir surmonter les répulsions atomiques.
Dans un second temps, la deuxième étape est la fusion nucléaire (thermonucléaire) d'atome légers comme l'hydrogène.
Enfin dans un troisième temps, la dernière étape se forme pendant la réaction de la fusion au moment de laquelle les neutrons sont libérés rapidement avec une énergie si puissante qu'ils sont capables de fissionner les atomes d'uranium-235 et donc de réduire leur concentration. Ce phénomène à lieu seulement à haute température. Cette dernière étape double et même plus la puissance de l'explosion et produit des retombées radioactives (dangereuses) de la bombe (H).
Ces trois étapes ce produisent environ en 600 milliardièmes de secondes (550 milliardièmes de secondes pour la réaction de fission et 50 milliardièmes de secondes pour la réaction de fusion).
L'énergie des bombes atomiques est limitée de quelques milliers de tonnes de TNT alors que les bombes hydrogènes n'ont pas de limite pratique. Si l'on rajoute à la deuxième étape du processus de la bombe (H) plus de deutérium et de tritium la bombe sera plus puissante contrairement a la bombe atomique (c'est pour cela que l'on exprime l'énergie d'une bombe à fusion en méga tonnes et l'énergie d'une bombe à fission en kilo tonnes). Comme cette bombe (H) explose en trois partie on peut aussi la nommer de la bombe "fission, fusion, fission".
La bombe (H) est dite bombe "propre" par les militaires quand 50% de son l'énergie totale provient de la réaction de la fission. Les retombées de ces bombes sont beaucoup moins dangereuses que les bombes hydrogène classique.
La bombe à neutrons N
La bombe à neutrons et souvent appelée bombe N ou bombe à rayonnement renforcé. Il s'agit d'une bombe nucléaire qui explose avec de puissantes émissions neutroniques. Sa différence face aux bombes atomiques et aux bombes à hydrogène est qu'elle laisse moins de retombées radioactives et qu'elle cause des dégâts sur les tissus organiques et les appareils électroniques.
Son invention date de 1958 par un physicien américain. Son développement va courir jusque dans les années 1960 et il se soldera par les premiers essais dans le Nevada en 1963.
Côté français, nous avons aussi produit des bombes N et les avons mêmes essayées sur le site d'essai de Moruroa en Polynésie Française. Cependant, toutes les ogives, appelées missiles Hadès du nom du dieu de la guerre, ont été détruites.
A ce jour, aucun pays du monde n'est connu pour posséder de bombe à nucléons.
Ces bombes peuvent avoir plusieurs applications. Elles peuvent servir comme anti-missiles grâce à leurs capacités de bombe électronique. On les retrouve également dans la lutte anti-personnelle. En effet, même si ses effets radioactifs sont limités dans le temps, la radioactivité libérée par une bombe N lors de son explosion est très importante et cause le décès immédiat de toutes les personnes présentes.
Les réactions au sein d'une bombe nucléaire
La radioactivité correspond à un phénomène physique au cours duquel des noyaux atomiques considérés comme instables, on les appelle alors radionucléides ou encore radioisotopes, se transforment, et ce de façon spontanée, en d'autres atomes tout en émettant par la même occasion des particules de matières comme des électrons, des noyaux d'hélium ou encore des neutrons et en émettant de l'énergie sous la forme de photons et d'énergie cinétique. On appelle cela une désintégration.
Composition du noyau
Le noyau d'un atome se compose d'éléments que l'on appelle les nucléons. Ce sont eux qui définissent le nombre de massa d'un atome. Le nombre de masse d’un atome est le nombre de nucléons qu’il contient. Il s’agit donc de la somme du nombre de protons et du nombre de protons qui constituent le noyau de l’atome Dans ces nucléons se trouvent des protons dont la charge est positive et des neutrons à charge neutre. Ces deux composants sont très fortement liés entre eux. Le rayon d'un nucléon est d'environ 10-15 m alors que l'atome tout entier a un diamètre avoisinant les 10-10 m.
Les isotopes
Des noyaux isotopes sont des noyaux que renferment le même nombre de protons mais un nombre de neutrons différents, ils ont le même symbole.
Certains de ces isotopes sont radioactifs.
En résumé, des isotopes sont des atomes qui possèdent le même nombre de protons mais un nombre différent de neutrons
La demie-vie
La demie-vie d'un isotope se caractérise par la période au bout de laquelle la moitié des atomes d'un certain échantillon initial radioactif se sera désintégré.
Période radioactive
On appelle période radioactive le temps nécessaire pour que la moitié des noyaux d’un isotope radioactif se désintègrent de manière naturelle. Cette période n’est influencée en aucun cas par les conditions de l’environnement, que ce soit la température, la pression ou encore le champ magnétique, elle est propre à l’isotope en question. Statistiquement, on peut dire que la période radioactive est le temps à l’issue duquel le noyau de l’atome a 50 % de chances de s’être désintégré.
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Salut,
Je suis vraiment ravis d’avoir réussi cette partie du cours et surtout aux explications claires de ce cours.
Merci.
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