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L'ére atomique a débuté avec l'explosion de la première bombe atomique en 1945 à Alamogordo, au Nouveau Mexique, aux USA. Puis la bombe fut utilisé à deux reprises contre les Japonais à Iroshima et à Nagasaki. Ce sont les seules fois où l'arme atomique a réellement été utilisée contre un ennemi.
Il s'agissait au départ de bombes de type fission (bombe A), d'une puissance de 20 kT (kilo Tonnes, 20 mille tonnes d'équivalent TNT). Leur puissance a alors très vite augmenté jusqu'à atteindre 70 kT (les Français). Puis la bombe à fusion dite thermonucléaire (bombe H) fut développée. La plus puissante jamais testée a été la Tsar Bomba des Russes, d'une puissance de 50 MT (Méga Tonnes, 50 millions de tonnes d'équivalent TNT).
La course aux armements continua ensuite pendant deux décennie avec la bombe à neutrons, capable de tuer des soldats sans endommager le matériel. Puis avec des mini-bombes tactiques, utilisable sur des champs de bataille. La plus petite était d'un calibre de 0.1 kT.
C'était l'époque de la guerre froide entre l'Est et l'Ouest. Afin de maintenir la dissuasion nucléaire, des avions et des sous-marins furent équipés de missiles atomique et parcouraient en permanence le globe. Il y eut des accidents et le monde passa très près d'une guerre atomique généralisée en 1962, lors de la crise des missiles de Cuba. Par la suite, le nombre de bombes devint tellement élevé dans le monde (capable de détruire plusieurs fois toute vie sur terre), que la peur incita les pays possédant la bombe à s'accorder pour en diminuer le nombre et à en interdire l'accès à de nouveaux pays, ils étaient déjà neuf. Ce furent les accords de non-prolifération nucléaire signés en 1968, dont un de mes amis, André Gsponer, avait été un ardent propagateur jusqu'en 2009, l'année de son décès.
En 2023, ces 9 pays disposent toujours de leurs bombes. On les croyait oubliées, mais non puisque le président de la Russie actuelle, Vladimir Poutine, a menacé explicitement de les utiliser contre les Ukrainiens. Va-t-on devoir retaper nos vieux abris anti-atomiques? L'avenir nous le dira.
Mais revenons un peu en arrière!
Pour qu'une explosion atomique ait lieu, il faut que les deux demi-masses critiques soient mises en contact très rapidement, typiquement quelques centaines de micro secondes. Pour ce faire, les deux masses de matière fissile se trouvent dans une sphère, une au centre et une au pourtour. Une des deux masses est alors projetée contre l'autre au moyen d'un explosif standard, ce qui démarre instantanément une réaction en chaîne et la fission nucléaire a lieu, provoquant l'explosion atomique en forme de champignon bien connue.
La rapidité de mise en contact les deux masses sous-critiques est la principale différence entre une bombe atomique et une centrale atomique productrice d'électricité. Dans le premier cas on utilise un explosif pour projeter une masse sur l'autre ce qui provoque une explosion, et dans le second cas, la montée en réaction en chaîne est trop lente et ne finit que par faire fondre le coeur radioactif. Les explosions constatées à Tchernobyl et à Fukushima ont été due à l'excès de chaleur qui a provoqué un dégagement d'hydrogène et c'est ce dernier qui a explosé.
Tous les pays donnaient un nom de code à leurs essais d'explosions atomiques. Cela évitait d'écrire le mot "atomique" qui aurait pu attirer l'attention des espions et faire peur à la population. La première bombe expérimentale explosée au Nouveau mexique faisait partir du projet Manhattan, nom de code Trinity et surnom de la bombe donnée par les chercheurs: le Gadget.
Le projet Manhattan
Le projet Manhattan est le nom de code utilisé par les USA pour développer la première bombe atomique entre 1942 et 1946. Il devait culminer avec le bombardement des villes japonaises d'Hiroshima et de Nagasaki. Il était dirigé par le major-général Leslie Richard Groves et le physicien Robert Oppenheimer. La ville de Los Alamos fut construite dans le secret le plus total dans le désert du Nouveau Mexique pour y abriter les laboratoires qui devaient développer la bombe.
Le major-général Leslie Richard Groves et le physicien Robert Oppenheimer
Premières recherches, la bombe à insertion
Les premières recherches portèrent sur un modèle ayant la forme d'un tube dans lequel un bloc d'uranium U235 était projeté contre un autre à l'aide d'un explosif conventionnel ce qui déclenchait la réaction en chaîne. C'était une bombe à insertion dont le principe était de projeter 2 masses sous-critiques l'une contre l'autre afin de former une masse critique explosive.
L'U235 était produit dans le laboratoire d'Oak Ridge, dans le Tennessee à partir d'uranium naturel U238. C'était une opération difficile car l'U235 a la même composition chimique et presque la même masse que l'U238 qu'on trouve dans la nature. L'U235 en représente le 0.7%, mais c'est lui qu'on doit obtenir par séparation car c'est le seul qui soit fissile et qui soit en mesure de produire une réaction en chaîne.
Nom de code "Trinity", la bombe à implosion
Et puis on passa à la bombe au plutonium dans laquelle on faisait imploser la matière fissile toujours à l'aide d'explosifs conventionnels. Le principe était de compresser une sphère de plutonium sous-critique avec des explosifs afin de la rendre critique et donc explosive.
Le plutonium était produit dans le Laboratoire National de Hanford, dans l'Etat de Washington, en irradiant de l'U238 afin de le transmuter en plutonium, qui était ensuite séparé chimiquement de l'Uranium naturel. Cette matière est extrêmement toxique, quelques microgrammes suffisent pour tuer un être humain.
Le "gadget" équipé de capteurs afin de
mesurer les différents paramètres de l'explosion. Les bombes
destinées
La description qui suit est celle de Trinity, surnommée le "Gadget" par les scientifiques, la première bombe atomique à avoir explosé, mais s'applique également à la Fat Man larguée sur Nagasaki, qui était identique en conception. De plus, la première bombe soviétiques appelée Joe-1 par les Américains et RDS-1 (ReakTivnyi Dvigatel Stalina, =; moteur-fusée de Staline) par les Russes, était une copie presque parfaite du Gadget car des Russes avaient des espions à Los Alamos et ces derniers avaient réussi à transmettre les plans essentiels de la bombe en développement à Lavrenti Beria, le responsable du Parti communiste à la tête du projet soviétique.
Ces deux espions, on le sut plus tard, s'appelaient Theodore Alvin Hall et Klaus Fuchs. Un troisième, David Greenglass, avait également transmis des informations mais de moindre importance. Hall avait divulgué les premièrs secrets du concept de l'implosion car il travaillait sur ce sujet à Los Alamos. Fuchs, chercheur également, avait, lui, révélé les détails les plus importants sur la fabrication de la bombe. Ce n'est donc pas étonnant que Joseph Staline n'ait pas eu la moindre réaction lorsque le président Harry Truman lui avait annoncé que les USA avaient fait exploser une bombe d'une puissance extraordinaire le jour précédent! C'était à la Conférence de Potsdam le 17 juillet 1945.
"Trinity" la première arme (surnommée le "Gadget") Le cœur de la bombe était le noyau de plutonium dont la fission à l'état comprimé libérerait l'énergie explosive de la matière. Le noyau contenait 6,15 kg d'un alliage plutonium-gallium recouvert de 0,005" de nickel. Le noyau était une sphère de 9,17 cm, solide à l'exception d'une cavité libre de 2,1 cm au centre laissée pour y insérer pour l'initiateur de neutrons. La conception solide était une conception traditionnelle pour minimiser les problèmes d'asymétrie et d'instabilité lors de l'implosion. Elle avait un trou de 2,1 cm en son centre, avec un bouchon en plutonium pour permettre l'insertion de l'initiateur après l'assemblage de la sphère.
Bombe à implosion (source Wikipedia)
Le noyau de la bombe était constitué de 2 hémisphères pressées à chaud dans une matrice en acier. Le fait d'utiliser un alliage plutonium-gallium rendait le mélange plus facile à mouler (à 400 degrés). Le plutonium provenait du réacteur de Hanford, dans l'état de Washington, qui devait en produire une quantité maximale en un minimum de temps, 150 jours. De ce fait, il s'agissait d'un plutonium de qualité supérieure qui ne contenait que 1% de Pu-240.
Le coffre contient les deux demi masses
critiques de la première explosion atomique en 1945 à Alamogordo,
L'ensemble du système d'implosion hautement explosif était composé de couches de lentille et de rappel et avait une épaisseur de 45 cm. Ces couches étaient chacune constituées de 32 blocs explosifs (20 blocs hexagonaux et 12 blocs pentagonaux) qui s'emboîtaient selon le même motif qu'un ballon de football. L'ensemble mesurait 150 cm de diamètre et pesait 2.4 Tonnes. Il a été assemblé à partir d'éléments séparés.
Les 64 détonateurs (chaque lentille avait le sien) étaient constitués de fils fins vaporisé par une surtension générée par un condensateur, ce qui permettait de synchroniser plusieurs déclenchements simultanés avec une précision de +/- 10 nanosecondes. L'inconvénient de ce système était de nécessiter de gros condensateurs alimentés en haute tension par plusieurs batteries. Tout cela pesait lourd, 180 kg.
L'assemblage de Gadget a duré cinq jours et a commencé le 11 juillet 1945. Le 13 juillet, le montage de la lentille explosive, du réflecteur d'uranium et du noyau de plutonium de Gadget était terminé à Ground Zero. Le 14 juillet, Gadget était hissée au sommet de la tour d'essai de 30 mètres et les détonateurs été connectés, après quoi les derniers préparatifs des tests ont commencé. Le 16 juillet 1945, à 5 h 29 min 45 s le gadget a explosé. Sa puissance était de 20 à 22 kT, vaporisant la tour en acier et vitrifiant le sol à sa verticale.
La bombe ayant explosé au-dessus du sol, elle n’a produit qu’un cratère peu profond soit 2 mètres de profondeur et un rayon de 80 m. Mais toute cette matière, rendue radioactive par son passage dans le champignon, a été aspirée à 11'000 mètres d'altitude puis est retombée jusqu'à 30 kilomètres autour du point zéro. Des intensités de radioactivité jusqu'à 15 R/h (Roëntgen/heure) ont été mesurées, décroissant ensuite en fonction du temps:
La puissance exacte de l'explosion a été de 18,6 kT. Étant donné que le rendement prévu n'était que de 5 à 10 kT, de nombreuses expériences ont été endommagées ou détruites par la déflagration car elles étaient trop près du point zéro. La dose totale dégagée sur site était d'environ 230 Roëntgen. Par comparaison la dose léthale est de 100 R.
Les scientifiques étaient confiants en leurs théories mais certains d'entre eux craignaient que l'explosion n'embrase toute la région. Tout se passa cependant comme prévu et le fameux nuage en forme de champignon atomique monta très haut dans le ciel et le bruit de l'explosion fut entendu jusqu'à 200 kilomètres à la ronde.
Seule photo couleur qui existe de l'explosion de la première bombe à Alamogordo.
La motivation initiale du projet Manhattan, démarré en pleine guerre 39-45, avait été de prendre les Allemands de vitesse afin qu'ils ne puissent pas posséder ce type de bombe avant les Alliés, ce qui eut probablement changé la face du monde. Mais ce furent les Japonais qui en firent les frais. Le 6 août 1945, le quadrimoteur B-29 "Enola Gay" du nom de la mère de son pilote, le capitaine Tibbetts, largua Little Boy, la bombe à Uranium U235 de 12kT, sur Hiroshima, faisant plus de 100'000 morts.
"Little Boy", la bombe larguée sur Iroshima
C'est la seule bombe à insertion explosée au monde (canon), toutes les autres ayant été du type à implosion (sphère). Le but du canon était d'expédier un obus creux sur une cible circulaire afin de constituer une masse critique d'uranium et de déclencher une réaction en chaîne explosive.
La longueur du tube du canon était de 180 cm pur un poids de 450 kg. Le boîtier en acier de la cible était vissé à une de ses extrémités. Il pesait 2300 kg et mesurait 71 x 91 cm. C'était lui qui allait devoir supporter le choc de l'obus sur la cible sans se briser ni se déformer, raison pour laquelle il était si massif. A l'intérieur se trouvait la cavité cylindrique en carbure de tungstène dans lequel l'obus creux allait s'encastrer (33 cm de diamètre, 310 kg). ce matériau agissait comme réflecteur de neutrons destiné à augmenter la masse critique du coeur d'uranium. Sans lui, le coeur risquait d'être trop massif au repos et aurait pu partir en réaction en chaîne spontanément. L'idée était que la bombe puisse être stockée en pièces détachées et assemblée juste avant de la fixer dans l'avion de largage, et ce sans danger pour les ouvriers qui le feraient.
Il fallait donc éviter à tout prix que l'uranium ne s'échauffe et génère un flux de neutrons. Au repos, l'Uranium 238 génère 100 fois plus de neutrons que de l'U-235. Un bloc de 200 kg aurait donc généré un flux de 400 neutrons par seconde ce qui était beaucoup trop, raison pour laquelle on a divisé les 64 kg du coeur en uranium enrichi en un obus creux de 39 kg expédié par le canon contre une cible de 25 kg (9 anneaux enfilés sur une tige de 2.5 cm de diamètre ) contenue dans un cylindre de carbure de tungstène. Grâce à lui, la fission spontanée du bloc de 64 kg d'uranium enrichi n'était que de 79 fissions/seconde, réduisant d'un tiers le temps d'assemblage par rapport à un noyau de plutonium, ce qui réduisait les risque des prédétonation.
Lorsque le projectile, l'obus creux, venait s'encastrer sur la cible, l'insert, l'impact projetait le noyau ainsi assemblé et l'entourage de la cible en carbure de tungstène contre une plaque en acier mou qui se déformait à la manière d'une crèpe et absorbait ainsi l'énergie cinétique du coup de canon. La mise en contact très rapide des deux blocs d'uranium sous-critiques formaient alors une masse critique qui démarrait instantanément la réaction en chaîne explosive.
Les détonateurs de l'explosif conventionnel qui propulsait l'obus sur la cible étaient du même type que ceux du Gadget, de fins fils qui se pulvérisaient lorsqu'on les faisait traverser par un très grand courant électrique, un peu comme avec les fusibles.
Au final, l'arme mesurait 72 cm de diamètre, 3.2 mètres de long et pesait 4.5 Tonnes. C'était une bombe très dangereuse car, une fois le propulseur à explosif conventionnel monté, un simple incendie pouvait provoquer l'explosion à plein rendement de la bombe. Pour cette raison, Deke Parsons, l'armurier de la bombe lancée sur Iroshima, décida de n'insérer la cordite dans le canon qu'après le décollage du B -29. Une fois que le projectile était inséré dans le canon, il fallait une force de plusieurs dizaine de milliers de kilos pour l'en extraire, ce qui empêchait tout désamorçage de la bombe en cas d'accident. Cinq bombes de ce type furent construites au total, mais aucune n'entra dans l'arsenal nucléaire US.
Le 15 juin 1945 l'obus en U-235 était prêt, son coulage achevé le 3 juillet, le tout envoyé à San Francisco le 14 et, chargé sur le navire USS Indianapolis afin de le livrer sur l'Ile de Tinian, dans les Iles Mariannes. Le 25 juillet, le dernier composant, l'insert de la cible, était achevé et testé, et arrivait à Tinian le 26. Le même jour, les 3 parties de l'ensemble cible était chargées dans 3 avions de transport C-54 à la base aérienne de Kirtland, à Albuquerque, et arrivaient à Tinian le 28 juillet. Le 31 juillet, la bombe étaient assemblée et prêt à l'emploi mais l'approche d'un typhon en retarda l'envoi sur Iroshima jusqu'au 6 août, date à laquelle le B-29 dénommé "Enola Gay" du nom de la mère du pilote, le capitaine Tibbets, s'envola pour le Japon.
Le B-29 "Enola Gay" au
Musée de l'Air et de l'Espace à Washington. En 2016, j'ai moi-même
volé sur le dernier B-29
Le 6 août 1945
L'altitude d'éclatement est importante car elle détermine l'efficacité de la bombe. Si la bombe explose trop haut, ses effets au sol en sont amoindris. Si elle explose trop bas, l'explosion créer un cratère et en expédie les débris dans l'atmosphère. Au passage dans le champignon atomique, ceux-ci devienne radioactifs et retombent ensuite dans un périmètre plus ou moins grand, dépendant du vent, sous forme de poussières radioactives, les retombées. La contamination rend ensuite le terrain recouvert impropre à toute vie pendant un temps plus ou moins long, dépendant de l'épaisseur de la couche de poussières. Dans le cas d'Iroshima, l'altitude de l'explosion avait été calculée de façon à éviter toute retombée. Il n'y eut en effet pas, mais il y eut environ 100'000 gens soit pulvérisés par l'explosion (on a vu leurs ombres projetées contre les murs des édifices) , brûlés par sa chaleur (des gens couraient en perdant des pans de peau, brisés par son souffle, tués sous les décombres, et irradiés par le sol devenu radioactif dans le périmètre de l'explosion. L'irridiation ne se manifesta pas immédiatement mais seulement quelques jours après. Les gens atteints perdaient leurs cheveux, vomissaient du sang et n'avaient plus de force. Ils finissaient par mourir de ce qu'on appelle la "maladie des radiations". Un drame humain perdura au Japon, où ces victimes-là furent mises à l'écart par la population, qui les considérait comme des victimes honteuses de la perte de la guerre par le pays. Plus personne ne voulait les approcher, ni même épouser ceux qui s'en étaient sortis. On ne voulait se souvenir de rien!
Les effets d'une explosion atomique (par ordre chronologique)
A distance, on peut déterminer si des retombées auront lieu en voyant la couleur du tronc du champignon. S'il est noir, des retombées auront lieu. On peut également estimer le calibre de la bombe en faisant un rapport des dimensions de son champignon.
"Fat Man" lâchée sur Nagasaki
Devant le refus des Japonais de capituler, Fat Man fut à son tour lâché sur Nagasaki 3 jours plus tard, ce qui donna le coup de grâce à ce peuple qui avait attaqué les Américains sans déclaration de guerre à Pearl Harbour et participé à la seconde guerre mondiale aux côtés des nazis. Elle avait une puissance de 22 kT.
Fat Man, la bombe au Plutonium de 22 kT larguée sur Nagasaki le 9 août 1945
Cette bombe était du type à implosion et reprenait la conception du Gadget mais encapsulé dans un oeuf blindé en acier, apte à en faire une arme largable par un avion. Les deux demi ellipsoïdes contenant les parties de la bombe proprement dite étaient boulonnées lors de l'assemblage et les batteries et l'électronique de mise à feu fixées à l'avant et à l'arrière de la coque. Chaque bombe était assemblée à partir de zéro avant chaque utilisation, un travail long et complexe.
Comme Litte Boy, Fat Man étaient déclenchée par 4 radars d'altitude dont les antennes étaient placées sur la queue de la bombe. A l'origine, ces radars avaient été développés comme systèmes d'avertissement de queue de chasseurs. Ils mesuraient ici l'altitude de la bombe par rapport au sol et devaient se déclencher à l'altitude précise de 1'850 pieds. Un capteur barométrique servait de sécurité et empêchait la bombe d'exploser au-dessus d'une altitude de 7000 pieds afin qu'elle ne puisse pas le faire accidentellement avant d'être larguée par l'avion. Fat man mesurait 1.50 mètres de diamètre, 3.60 mètres de long et pesait 5.2 Tonnes.
Le 28 juillet 1945, le noyau de plutonium, après avoir quitté la base aérienne de Kirtland, arrivait à l'Ile de Tinian à bord d'un avion de transportC-54. Le même jour, trois B-29 spécialement modifiés pour emporter une bombe atomique arrivaient avec trois assemblages de Fat Man. La cible du bombardement était la vielle de Kokura et le jour fixé au 11 août, mais les prévisions météo étaient mauvaises pour le jour prévu, si bien qu'il fut avancé au 9 août. Le problème était que le montage était très complexe et prenait beaucoup de temps. Finalement la bombe fut larguée au jour dit mais sans que tous les contrôles ai pu être exécutés. Au petit matin du 8 août, l'assemblage avec le noyau d'uranium était fait et à 22h00 Fat Man était chargé dans le B-29 appelé "Bocks's Car".
Le 9 août 1945
Le nombre de victimes dépassa les 70'000 bien que la bombe ait été larguée à la limite de la zone habitée de la ville. L'usine de fabrication d'armes de Mitsubishi a été complètement détruite, la bombe est tombée exactement à sa verticale. Elle a explosé à une altitude suffisante pour que des retombées n'aient pas lieu.
Le Japon capitula alors immédiatement et se rendit sans condition, ce qui marqua la fin de seconde guerre mondiale.
La suite
Après la fin de la guerre, les recherches sur la bombe perdirent de leur importance, il y avait le monde à reconstruire. Beaucoup de ceux qui avaient travaillé à Los Alamos perdirent leur emploi et se reconvertirent dans le nucléaire civil. L'armée continua cependant à fabriquer et à développer des bombes atomiques pour contrer l'URSS, qui avait acquis la puissance atomique grâce aux espions qu'elle avait réussir à introduire à Los Alamos. La guerre froide, et la course aux armement, débutait.
Toutes les bombes qui suivirent furent à base de plutonium. En 1976, la France construisit un surrégénérateur appelé Superphénix à Creys-Malville, à 60km de Genève, afin de produire du plutonium à partir du combustible usagé de ses centrales atomiques. Au jour de son arrêt définitif, en 1998, Il en avait produit 32 tonnes, qui sont toujours en cours d'évacuation 25 ans après.
J'ai moi-même visité cette centrale alors qu'elle était en construction dans le cadre de l'Amicale du Service de Protection Atomique et Chimique de la Protection Civile (ASPAC) dont j'étais le secrétaire. Bien-sûr on nous vanta la sécurité de la centrale, dont la cuve contenait 3500 tonnes de sodium liquide (qui explose spontanément au contact de l'air). Je testai sans le vouloir la dite sécurité lorsque nous dûmes prendre un ascenseur en deux groupes. Une fois que l'employé de sécurité qui nous accompagnait nous eu tous comptés, je sortis de l'ascenseur sans être vu et y remontai avec le groupe suivant. En principe cette différence de une personne en moins dans le premier groupe et une en plus dans le second aurait dû déclencher une alarme mais il n'en fut rien, les employés ne se l'expliquèrent pas. Bien sûr nous étions d'honnêtes spécialistes atomiques, pas des terroristes en puissance, mais j'en tirai tout de même la conclusion qu'il était possible de contourner des sécurités.
En 1946, les trois réacteurs de Hanford développaient une puissance thermique totale de 750 MW et pouvaient donc produire 19.4 kg de Plutonium par mois. A mi-1947, 493 kg de Plutonium avaient été produits. Par contre, la quantité d'Uranium n'est pas connue si ce n'est qu'Oak Ridge était capable de produire environ 69 kg d'U-235 par mois.
La masse critique de plutonium nécessaire pour fabriquer une bombe à implosion de type Fat Man était de 15 kg. Après le test Trinity, Oppenheimer proposa au général Groves que l'U-235 soit transformé en noyaux composites Uranium/Plutonium afin de pouvoir fabriquer plus de bombes, mais celui-ci rejeta la proposition, arguant que cela retarderait leur utilisation au combat.
Les années suivantes se passèrent à améliorer les bombes existantes et à développer les bombes thermonucléaires à fission-fusion, en gros un millier de fois plus puissantes que celle à implosion.
En 1946, Les USA firent exploser 3 bombes sur l'atoll de Bikini afin de tester leurs effets sur des navires de guerre. Ils avaient mal calculé la puissance de leur bombe, qui s'avéra être du double de celle prévue par leurs calculs, soit 23 kT. Il s'ensuivit une contamination dans un rayon de 200km. Sur les 70 navires en test, des prises de guerre, des presque épaves pour la plupart, seuls 20 purent être décontaminés, l'armée dû couler tous les autres. Un mois plus tard il refaisaient exploser une bombe dans les Iles Marshall, à Enivetok.
Les bombes à hydrogène
Au début des années 20, on avait découvert que le soleil avait la fusion de l'hydrogène comme principe de production. Ce fut devenu clair lorsque Hans Bethe décrivit en 1939 le rôle des réactions de la fusion dans "Physical Review". Il reçu le prix Nobel de physique en 1967 pour cela.
On fit des recherches sur ce concept à Los Alamos mais on s'aperçut que l'entreprise serait très difficile et fut régulièrement rétrogradée de la liste des priorités. Par contre, Edward Teller était tellement captivé par ce principe de bombe qu'il se révéla incapable de remplir ses fonctions à Los alamos. Il fut donc relevé de ses fonctions et transféré dans un groupe d'étude ad-hoc, dirigé par Hans Bethe.
Il faut dire que les Allemands avaient étudié la chose pendant le seconde guerre mondiale et avaient émis l'hypothèse que des ondes de choc convergentes seraient en mesure de déclencher des réactions de fusion. Ils étaient eux-mêmes incapables de produire des matières fissiles pour fabriquer une bombe atomique mais ils pensaient que les Américains le pouvaient puisqu'ils avaient fait bombarder l'usine d'eau lourde de Vemork en Norvège. Ils avaient alors examiné les cratères créés par la bombe la plus puissante de l'époque, le "Grand Sam" pour savoir si sa puissance inhabituelle dérivait d'un renforcement par effet de fusion.
Plus tard, de nombreux chercheurs aus USA, en Russie, en Pologne et au canada réussirent à produire des neutrons de fusion grâce à des ondes de choc convergentes, mais sans jamais libérer de quantités significatives d'énergie. Les recherches continent aujourd'hui encore avec les systèmes de type Tokamak et le projet ITER en France.
A mi-1946, Teller développa l'idée d'utiliser du deutéride de lithium-6 à l'intérieur d'une bombe à fission de type à implosion. Il pensait que les neutrons de fission produiraient du tritium à partir de lithium, que l'énergie de fission comprimerait, chaufferait le combustible de fusion et déclencherait une réaction en chaîne.
En 1950, Stanislaw Ulam et Cornelius Everett avaient calculé manuellement la quantité de tritium qu'il faudrait pour constituer une bombe à fusion et étaient arrivés à la conclusion que c'était inapplicable, confortés par Enrico Fermi. John Von neumann réalisa alors le premier grand ordinateur, l'ENIAC, ce qui permis de faire des calculs approfondis sur ce sujet. Résultats toujours négatifs. C'est alors que Teller écrivit son article de 72 pages "Sur le développement des bombes thermonucléaires".
En janvier 1951, Stanislaw Ulam fit la découverte capitale: utiliser l'énergie d'une bombe atomique à fission primaire pour déclencher une fusion. Il réalisa ensuite que la puissante compression possible surmonterait les obstacles des réactions de fusion à grande échelle. Il serait alors possible de fabriquer des bombes de taille pratiquement illimitées grâce à plusieurs étages. C'était la théorie des Cake Layers de Sakharov-Ginsberg. Restait encore à trouver le moyen de créer une telle compression en utilisant ce flux d'énergie et d'enflammer le carburant une fois comprimé. Le 9 mars 1951, Ulam et Teller rédigètent leur rapport " On Heterocatalytic Detonations I. Hydrodynamic Lenses and Radiation Mirrors", qui résumait ces idées. Et Teller se mit à revendiquer pour lui seul le mérite de cette découverte et de nier la participation d'Ulam...
En avril 1951, grâce à l'utilisation d'ordinateurs programmables, les principes physiques étaient réunis pour commencer la réalisation d'une bombe thermonucléaire. Il allai s'écouler 19 mois jusqu'à l'explosion de la première bombe H à fusion appelée Ivy Mike.
Greenhouse Georges
C'était une bombe à fission pure qui a explosé le 9 mai 1951 à 09h30 sur une tour de 200 pieds sur l'île Ebireru/Ruby sur l'atoll d'Eniwetok. Puissance: 225 kT, la plus élevée produite à cette époque.
C'était une bombe à implosion clylindrique U-235 basée sur un concept de physicien George Gamow qui devait tester le concept d'allumage d'une réaction thermonucléaire. Le mélange deutérium-tritium externe au noyau de la fission a été appliqué et a permis de détecter des neutrons de fusion. Ce fut le premier déclenchement d'une réaction thermonucléaire par une bombe atomique, ce qui fournit fortuitement des données utiles pour l'évaluation du plan que Teller-Ulam avaient conçu deux mois auparavant.
Greenhouse Item
A explosé le 25 mai 1951 à 06h17 sur une tour de 300 pieds sur l'île Engebi/Janet sur l'atoll d'Eniwetok. Puisssance: 45,5 kT
C'était le premier test d'une bombe à fission boostée. Un mélange deutérium-tritium dans le noyau de la bombe U-235 augmentait le rendement de fission de 100 % par rapport à son rendement attendu non augmenté. Mais le rendement de fusion était négligeable d'où la petite puissance dégagée.
Ivy Mike
A explosé le 1er novembre 1952 à 07h014 min au niveau du sol sur l'île Elugelab/Flora sur l'atoll d'Enewetok. Puissance: 10.4 MT (Méga Tonnes, Millions de Tonnes d'équivalent TNT).
Première bombe de conception Telle-Ulam (ou Ulam-Teller). Ce n'était pas encore une arme mais une "usine à gaz" de 6 mètres de haut, 2 mètres de large et pesant 82 Tonnes logée dans un hangar de 26 x 14 x 18 mètres !
La bombe proprement-dite était composée d'un énorme cylindre en acier de 25 cm d'épaisseur, aux extrémités arrondies, d'une bombe à implosion TX-5 (la bombe primaire) et d'un thermos géant contenant plusieurs centaines litres de de deutérium liquide maintenu à une température de -250 degrés, entouré d'une énorme couronne d'uranium naturel (la "saucisse"). Le thermos était traversé en son centre par une tige de plutonium, la "bougie" d'allumage, qui devait démarrer la fusion thermonucléaire une fois que l'onde de compression arrivait. Elle était creuse et chargée de quelques grammes de tritium-deutérium.
La bombe à fission de démarrage avait 92 détonateurs et lentilles afin de former une onde de choc implosante la plus fine possible. Une densité de plusieurs centaines de fois la normale (75g/cm3) et une température de 300 millions de degrés étaient nécessaires pour déclencher une fusion. La puissance théorique était de 7.9 MT, équivalent à celle de 465 kg d'uranium. Avant l'explosion, on estimaitt que la puissance serait entre 1 et 10 MT, avec une faible possibilité qu'elle monte à 50-90 MT. Au final ce fut 10.4 MT.
L'explosion a complètement pulvérisé l'île de Elugelab, creusant un cratère sous-marin de 2 km de diamètre par 50 mètres de profondeur. Elle a créé une boule de feu de 5 km de large et le champignon s'est élevé à 18'000 mètres en 90 secondes, pour culminer à 40'000 mètres, la limite de la stratosphère, après 5 minutes. La tige du champignon avait un diamètre de 15 km. Le champignon s'est finalement étendu sur 1800 km de large pour une tige de 50 km. L'explosion a soulevé dans les airs 80 millions de tonnes de terre, redescendus sous forme de retombées.
Ce genre de bombe délivre une puissance destructrice 1000 fois plus grande qu'une bombe à fission. La bombe thermonucléaire, aussi appelée bombe H (pour Hydrogène) ou bombe à fusion, est un engin explosif à plusieurs étages. Le premier est une bombe A classique, au plutonium destinée à déclencher la fusion thermonucléaire du second étage. Celui-ci contient les combustibles de fusion, du deutérium et du tritium, des isotopes d'hydrogène ou, plus tard, du lithium enrichi. Son principe fait l'objet de brevets de leur inventeurs les physiciens Stanislav Marcin Ullam et Edward Teller (Bombe Ullam-Teller).
En 1954,les USA testent leurs premières bombes thermonucléaires opérationnelles.
Castel Bravo
A explosé le
1er mars 1954 à 06h45 sur le
récif à 1 km au large de l'île Nam/Charlie, atoll de Bikini
C'est le premier test d'une bombe H de type Ulam-Teller alimentée au denthérure de litihum. C'était un cylindre de 4.5 x 1.35 mètres d'un poids de 12 Tonnes. En théorie sa puissance aurait du être de 5 MT mais en fait elle en fit 15 MT, ce qui détruisit une partie des équipements de mesure placés trop près et engendrant d'importantes retombées radioactives sur des populations civiles.
L'explosa créa un cratère de 2 km par 80 mètres de profond dans le récif de l'atoll. Le sommet du champignon atteignit l'altitude de 34'000 mètres, emportant la terre pulvérisée du cratère, qui retomba irradiée sur les atolls de Rongerik, Rongelap, Ailinginae et Utirik, qui durent être évacués le 3 mars. 64 habitants avaient reçu une dose de 175 R. Un bateau de pêche japonais,le Daigo Fukuryu Marua, également été fortement contaminé. ses 23 marins ont reçu des doses de 300 R. Tout l'atoll de Bikini a été contaminé. Par la suite, un cercle d'exclusion d'un diamètre autour de Bikini fut décrété.
Une heure après le tir, on mesurait 40R/h (Roëntgen par heure) dans le bunker de commande situé sur l'île d'Eneu. Le personnel a dû se réfugier dans sa partie la plus blindée jusqu'à ce qu'on vienne le secourir 11 h plus tard. Dans le même temps, on mesurait 5R/h sur le pont des navires de l'US Navy situés à 30km au sud de Bikini.
Castel Romeo
A explosé le 27 mars
1954 à 06h30 sur une barge dans le lagon de
l'atoll de Bikini C'était une conception à 2 étages à combustible solide. Il faisait 3 mètres de long sur 1.5 de diamètre et pesait 20 Tonnes. Le carburant était du détérure de lithium, moins cher que le lithium-6 utilisé précédemment.
Castel Union A explosé le 26 mars 1954 à 06h10 sur une barge dans le lagon de l'atoll de Bikini, au large de l'île de Yurochi. Puissance: 6,9 MT C'était le test de la bombe réveil EC-14, qui fut la première bombe à hydrogène à entrer dans l'arsenal américain et la première bombe Teller-Ulam jamais déployée. L'appareil avait une longueur de 3.8 mètres et un diamètre de 1.5 mètres et p13 Tonnes.
Castel Yankee A explosé le 5 mai 1954 à 06h10 sur une barge dans le lagon de l'atoll de Bikini, au-dessus du cratère Union. Puissance : 13,5 MT pour une longueur de 5.6 mètres, un diamètres de 1.5 mètre et un poids de 20 Tonnes.
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En 1949,
l'