Espace nucléaire

La prolifération concerne l'accès à l'arme atomique de différents pays, sous couvert de développer le nucléaire dit "civil".

D'abord utilisée à des fins militaires, la technologie nucléaire a été utilisée à Hiroshima et à Nagasaki en 1945, ouvrant une des pages les plus sombres de l'Humanité. Elle devient à usage civil à partir de la fin des années 1950, sous l'impulsion du Président américain Eisenhower.

La proximité des activités de nucléaire civil et militaire constitue une limite importante du développement de l'énergie atomique. Cela fait appel à la responsabilité des pays, et le risque de prolifération de l'arme atomique dans les conditions géopolitiques actuelles impose de limiter le développement du nucléaire civil uniquement dans les pays disposant déjà de la bombe atomique.

Catégories d'armes atomiques

Armes de 1e génération

Le 16 juillet 1945 aux Etats Unis, la toute première bombe atomique est testée près d'Alamogordo dans le Nouveau Mexique. Cette arme fut élaborée et testée dans le cadre du projet Manhattan d'août 1942. Cette bombe atomique est une arme à fission nucléaire, et fait ainsi partie des armes de première génération. Ces bombes ont une puissance d'environs 20 000 t de trinitrotoluène (TNT).

Plusieurs systèmes ont été réalisés pour mettre à feu une bombe atomique :
- Le plus simple est le type revolver : à l'intérieur de la bombe en forme de tube, un projectile de matière fissible est tiré sur une cible fabriqué avec le même matériau, de manière à ce qu'ils se soudent ensemble pour constituer un assemblage surcritique.

- Une méthode plus complexe, dite à implosion, est utilisée dans les bombes sphériques. La partie externe de la sphère est constituée d'une couche de pièces de formes spéciales parfaitement ajustées, appelé lentilles. Elle est faite à partir d'un puissant explosif et conçue pour concentrer le souffle vers le centre de la bombe. Chaque partie de l'explosif est équipée d'un détonateur relié à tous les autres. Une impulsion électrique provoque l'explosion simultanée de toutes les parties, produisant une onde de choc qui converge vers le centre de la bombe. Ensuite, une sphère de matière fissible est comprimée par ces forces de pression importante (implosion). La densité du métal s'accroît et un assemblage surcritique est constitué.

Armes de seconde génération

Les armes de seconde génération sont dites thermonucléaires ou plus communément appelé bombe H ou hydrogène. Ces bombes furent mises au point après la Seconde Guerre Mondiale afin d'exploiter l'énergie d'éléments légers tels que l'hydrogène. Dans ces projectiles, l'énergie provient du processus de fusion. Cette technologie permet la fabrication d'armes de puissance allant d'1 kilotonne de TNT à plusieurs mégatonnes (millions de tonnes de TNT). De plus, les dimensions de la bombe furent considérablement réduites, permettant ainsi la fabrication de tête nucléaire pour missiles pouvant être transportés par des avions et des sous-marins.

Cette arme à fusion comporte deux niveaux. Le premier étage est constitué d'une bombe A, qui joue le rôle de détonateur afin de permettre la réaction de fusion entre les atomes de deutérium et de tritium (tous deux isotopes de l'atome d'hydrogène). En effet, jusqu'à présent, seule une explosion issue de la fission a permis de produire les températures et les pressions élevées nécessaires au déclenchement de l'explosion thermonucléaire dans une bombe hydrogène. Il est nécessaire d'atteindre des températures très élevées car à courte portée, les noyaux chargé de façon positive exercent des forces électriques répulsives les uns sur les autres. Ces forces doivent être vaincues afin de rassembler suffisamment les noyaux et augmenter ainsi la probabilité de production de réaction de fusion.

 

Ci-contre une arme de seconde génération
le missile aérospacial thermonucléaire ASMP

Armes de troisième génération ou bombe à neutrons
La bombe a neutrons est dites à rayonnement renforcé, appelé aussi ANSKT. Elle est due à l'Américain Samuel Cohen. Cette bombe miniaturisée à fusion nucléaire de faible puissance est conçue de telle manière à ce que la proportion des différents effets (qui sont décrits dans la partie suivant) soit modifiée au profit du rayonnement neutronique.
Cette bombe permet de frapper des concentrations de force blindées sans causer trop de dommage à l'environnement (forêts, constructions,…). En effet bien que les neutrons traversent les blindages les plus épais en émettant des rayonnements , neutralisent les personnels et rendent inopérant tous les circuits électroniques, Ce rayonnement est facilement arrêté par des matériaux légers (tel que le sable, la terre, l'eau,…). De plus chaleur, déflagration et retombées radioactives sont de 10 à 100 fois inférieures à celles des bombes thermonucléaires de même puissance.

Armes de quatrième génération
Les armes de quatrième génération seront, car a l'heure qu'il est de telles armes sont inexistantes, des armes nucléaires à fusion pure. C'est à dire qu'il n'y aura pas besoin d'avoir recourt à une explosion de fission pour amorcer la réaction de fusion. Ces armes ont longtemps été considérées comme "souhaitable" par les concepteurs, en partie parce qu'elles ne produiraient pas de retombées de produit de fission, c'est à dire sans radioactivité résiduelle.

 

Effets des armes atomiques
On peut classer les nombreux effets des armes nucléaires en 2 groupes :
- D'une part les effets immédiats du à l'explosion qui sont pour la majorité d'entre eux similaires aux effets des armes conventionnelles.
- D'autres part les effets a long termes propres aux armes nucléaires.

Effets immédiats d'une explosion
L'effet thermique

L'énergie produite durant l'explosion élève la température de plusieurs millions de degrés et, en moins d'une fraction de seconde, l'arme rayonne d'énormes quantités d'énergie notamment sons forme de rayons X qui sont absorbé très rapidement par l'atmosphère. Une " boule de feu ", engendré par cette énergie considérable, plus brillante que le soleil se forme, se dilate et se refroidit en quelques secondes, rayonnant son énergie, surtout sous forme de lumière ultraviolette visible et infrarouge. Pour une explosion de 10 kt dans l'atmosphère, la boule de feu atteint un diamètre d'environ 300 m. Pour une explosion de 10 Mt, la boule de feu peut atteindre un diamètre de 4 km. Un flux thermique est émis par la boule de feu et se propage sur une large zone, avec une intensité décroissante en fonction de l'éloignement. La quantité de chaleur reçue a une certaine distance de l'explosion nucléaire dépend de la puissance de la bombe et de l'état de l'atmosphère. Si la visibilité est faible, ou si l'explosion a lieu dans les nuages, la quantité de chaleur dégagée est limitée. C'est ce flux thermique élevé qui est capable, même à grande distance, de provoquer des brûlures des yeux ou de la peau et d'allumer de nombreux incendies. De plus, en raison de l'effet de focalisation du cristallin cette lumière très intense peut provoquer, surtout la nuit du fait de la dilatation de la pupille, des éblouissements prolongés ou brûler définitivement la rétine.

une explosion nucléaire

L'onde de choc
Comme dans le cas des explosions des armes conventionnelles, la plupart des dommages sur les immeubles et autres structures résultent de l'effet de souffle. Elle est créée par la détente de la boule de feu, formée de gaz à très haute température et à très forte pression. L'action destructrice dépend de la valeur de la surpression de crête qui écrase les structures fermées. Le vent balaye tout sur son passage et transforme en projectiles meurtriers tous les objets rencontrés. A la surpression de 0,35 bars, qui correspond au risque de rupture des tympans, la vitesse maximale du vent atteint 250 km/h et, à la surpression de 2 bars pour laquelle on constate des lésions pulmonaires, elle dépasse 1000km/h (dans les tempêtes les plus violentes le vent dépasse rarement les 200 km/h). Le niveau des dégâts au sol infligés par l'effet de souffle dépend de la puissance de l'explosion, de l'altitude à laquelle elle a eu lieu et de la distance de l'objet par rapport au point zéro (qui est le point du sol situé à la verticale de la bombe). Pour les bombes de 20 kt larguées sur le Japon la hauteur de l'explosion était de 550 m. Si la puissance avait été plus importante une altitude d'explosion supérieure aurait été choisie.
Le rayon de la zone endommagée par l'effet de souffle s'accroît avec la puissance de la bombe, approximativement comme la racine cubique de celle-ci. Explosant à une hauteur optimale une bombe de 10 Mt, 1000 fois plus puissante qu'une bombe de 10 kt, accroîtra le rayon de la zone d'un facteur 10.
L'impulsion électromagnétique (IEM ; en anglais EMP)
Les rayons gamma, émis lors de la réaction nucléaire et après, par les interactions des neutrons avec les résidus de l'arme ou le milieu environnant, réagissent avec les molécules et les atomes de l'air créant ainsi une région ionisée entourant le point de l'explosion. Par suite des inhomogénéités de l'atmosphère, de la configuration de l'arme et de la proximité du sol, il en résulte un flux d'électrons qui provoque d'une brève IEM transportant une quantité importante d'énergie sur un spectre de fréquence très large (quelques kHz a des centaines de MHz).
On peut envisager plusieurs conséquences possibles :
Explosion a haute altitude (40km) : l'explosion peut endommager ou dérégler tous les systèmes électroniques non protégés contre ces effets, entraînant une paralysie économique (énergie, moyens de transport, usines, ordinateur et banque de données).
Explosion a basse altitude : L'explosion peut bloquer l'action en rendant inopérant tous les équipements électroniques des blindés d'une grande unité (division ou corps d'armée).

Effets prolongés ou à long terme d'une explosion
Effets des rayonnements
On distingue 2 types de rayonnements lors de l'explosion nucléaire :
- Rayonnement nucléaire initial (avant 1 min). Il correspond à l'émission instantanée de neutron et de rayon gamma, qui se propage sur une zone de plusieurs kilomètres carrés. Bien que leur énergie ne représente que 3 % de l'énergie total de l'explosion, ils peuvent atteindre de nombreuses victimes et endommager gravement les équipements électroniques (voir IEM)
- Rayonnement nucléaire résiduel (après 1 min). Ce rayonnement est engendré par les débris radioactifs de l'arme et par la radioactivité induite par l'action des neutrons sur les différents éléments du sol, de l'air et de l'eau. Le danger principal est la création de granules de retombées qui contiennent les résidus radioactifs de l'arme et des fragments de matériaux (sol, eau). Les effets de ces " retombées " peuvent se faire sentir à des distances bien supérieures à celles des autres effets de l'arme nucléaire. Dans les bombes qui obtiennent leur énergie de la fission de l'uranium 235 ou du plutonium 239, deus noyaux radioactifs sont créés pour chaque noyau fissile brisé. Ces produits de fission contribuent à la radioactivité résiduelle des débris de la bombe car leur période radioactive se chiffre en jour, en mois ou en années.

Effets physiologiques
Ces effets sont du aux rayonnement initial et résiduel (voir ci-dessus) c'est à dire aux rayonnements X, gamma, neutronique, alpha et bêta. La dose absorbée est mesurée en grays (1 gray = 100 rads). La " dose biologique " est établie en sieverts (1 sievert = 1gray × q ; 1 sievert = 100 rems). De nombreux paramètres interviennent : dose aiguë ou exposition chronique, sensibilité plus ou moins grande selon l'organe touché, etc. Pour des doses d'environs 1 gray, effets à long terme. Pour des doses supérieures à 3 grays, effets violent à court terme (vomissement), mort au bout d'un temps variable.
On peut résumer tous ces effets dans le tableau suivant :

note:(1) Par temps clair et sur peau nue.
(2) Due au rayonnement initial qui est un facteur important dans le cas d'explosion à faible puissance, mais devient négligeabledans le cas d'explosion de forte puissance.
(3) Au dessous de laquelle une explosion est contaminante.

Effets d'une guerre atomique
Prévision des dommages qu'entraînerait une guerre nucléaire totale d'une puissance de 10 000 mégatonnes (Soit environ la moitié du stock actuel d'armes nucléaire) éclatant à 90% en Europe, Asie et Amérique du Nord et à 10% en Afrique, Amérique latine et Océanie.
Effets à court terme : 1 150 000 000 morts et 1 100 000 000 blessés. 1 habitant du monde sur 2 serait frappé. Toute l'infrastructure (eau énergie, hôpitaux…) serait touchée ou détruite par le souffle ou de gigantesques incendies. Les survivants seraient saisis de panique. Les secouristes ne pourraient les approcher à cause des radiations et les possibilités de leur assurer des soins seraient pratiquement nulles. La désorganisation consécutive à l'explosion rendrait aléatoire un système de surveillance et de décontamination, on l'a nommé Hiver Nucléaire (voir ci-dessous).
Effets à long terme : (sur des décennies)
- Démembrement des structures socio-économique (arrêt des transports et communication)
- Difficulté d'approvisionnement en eau et en nourriture. En effet il faut 10 à 20 L d'eau par jour pour les brûlés et au minimum 4 L pour éviter la déshydratation des survivants, de plus les pays en voie de développement dépendent des importations de céréales.
- Contamination de l'ensemble des eaux par des matières radioactives et des virus et bactéries (dues à la destruction des stations d'épuration et à l'amoncellement des déchets)
- Contamination des aliments solides par des micro-organismes pathogènes (impossibilité de réfrigérer).
- Eclosion de multiples épidémies favorisées par la putréfaction de millions de cadavres (prolifération d'insectes plus résistants que l'homme aux radiations).
- Transformation des terres arables en jachère par le feu et la radioactivité résiduelle.
- Désertification à terme des terres rendues impropre à la culture et à l'élevage (par les explosions), entraînant une famine générale et une malnutrition au cours des années suivantes.

L'Hiver Nucléaire

Les explosions et incendies consécutif à un conflit atomique important entraînerait des milliards de tonnes de poussières et des fumées toxiques dans la stratosphère, c'est-à-dire au-delà de 12000 mètres. A cette altitude, l'air est raréfié, il ne pleut jamais et les particules redescendraient très lentement. Il en résulterait une baisse de température. Sur les côtes, les différences de température entre l'intérieur et le large, où la mer se refroidit moins vite, provoqueraient des ouragans et des pluies diluviennes sur 100 km de profondeur. Ce refroidissement survenant au printemps ou en été affecterait les plantes qui ne pourraient plus effectuer la photosynthèse transformant le gaz carbonique en composés organiques, privant les animaux de nourriture. La couche d'ozone qui nous protège des rayons ultraviolets pourrait être détruite par endroits, sous l'effet des oxydes d'azote propulsés dans la stratosphère. Au retour du beau temps, la Terre serait atteinte par les ultraviolets qui diminueraient la productivité des récoltes, endommageraient le plancton marin, supprimeraient le système immunitaire des mammifères, brûleraient la peau et rendraient aveugle.