Qu'est-ce qui est difficile pour faire une arme nucléaire ?

[Kiriyama]

Bonsoir,

 

Je voulais savoir ce qui était difficile à réaliser pour obtenir l'arme nucléaire. Des pays qui ont pourtant des centrales nucléaires et des ingénieurs compétents n'y arrivent pas (Iran, Corée du Nord, Brésil en son temps, l'Afrique du Sud a mis des décennies...).

 

Qu'est-ce qui est le plus difficile à faire pour obtenir "la bombe" ?

 

Merci d'avance !

[Rob1]

Généralement, le plus difficile, c'est d'avoir la matière fissile. La matière nécessaire pour pouvoir faire une bombe A/H est d'un niveau nettement plus enrichi que ce qu'il faut pour une centrale, donc on ne se lance pas dans un tel programme facilement.

 

Bizarrement la Corée du Nord semble avoir de grosses difficultés pour réussir la détonation (en tout cas leurs premiers tests étaient décevants).

[clem200]

Je suppose que la théorie est maintenant connu et maitrisé par les scientifiques du monde entier, non ? Le problème est juste d'ordre technique.

[artyparis]

Il faut être riche, discret (surtout si t'es pas copain avec les pays occidentaux) et patient (Parce qu'un programme nucléaire ca ne se lance pas en 10 ans.)

Une fois que t'as la bombe, faut savoir aussi comment tu l'envoies chez ton ennemi. Parce que la faire péter chez soi, c'est considéré comme un mauvais choix tactique.

 

D'un point de vue technique, aucune idée.

 

 

PS: je serais un peu inquiet pour mon destin si j'étais ingénieur du programme nucléaire d'un pays peu apprécié de l'Occident.

Modifié le 13 novembre 2013 par artyparis

[Divos]

À mon avis c'est comme il a déjà été dit, c'est d'avoir suffisamment d'uranium enrichi. Par contre je n’ai pas encore compris enrichie en quoi, l'uranium extrait des mines est impure ?  

[aviapics]

Il existe differents isotope de l'uranium, celui qui est utile pour la fission, c'est le U235, present en petite quantité dans l'uranium naturel. Il faut donc l'enrichir pour faire du combustible ou une arme (encore plus) ou l'appauvrir pour en faire des obus de A-10.

[FATac]

Pour compléter ce qui a été dit, dans le cas de l'Uranium, certains isotopes sont fissiles et d'autres non.

 

C'est à dire que ceux qui sont fissiles vont participer à la réaction en chaine en recevant un neutron et en se fracturant, libérant ainsi d'autres neutrons pour poursuivre la réaction et une quantité d'énergie correspondant à la différence de masse entre les composant d'origine et ceux issus de fission selon la célèbre formule E=mc² (en fait, E est l'énergie, m est un delta-m, c'est à dire une différence de masse, et c au carré est la célérité de la lumière, en m/s).

 

L'Uranium 235 est fortement fissile, mais présent à moins de 1% de concentration dans des gisements composés principalement d'Uranium 238. L'U238, lui, est remarquablement stable, avec une demi-vie phénoménalement longue, et surtout ne libère pas de neutrons supplémentaires lorsqu'il se désintègre, même sous le choc d'un autre neutron.

 

Il y a donc un processus d'enrichissement de l'Uranium pour augmenter la part d'U235 par rapport à celle d'U238, en passant par des mécanismes chimiques et physiques d'extraction, de purification, de concentration, avec des transformations en hexafluorure d'Uranium, des centrifugations pour décanter les isotopes les plus lourds, etc.

 

Bien-sûr, toutes ces opérations d'enrichissement doivent se faire sans jamais rassembler une masse critique d'uranium dans un volume critique. En fait, si trop d'uranium fissile est présent dans un volume restreint, la désintégration naturelle liée à sa radio-activité va projeter des neutrons sur des noyaux qui se seraient désintégrés plus tard, hâtant leur fission qui va libérer de nouveaux neutrons, etc. Et c'est la réaction en chaine incontrôlée. C'est un incident de criticité (c'est même arrivé au cours de Manhattan, provoquant un flash qui a été fatal aux techniciens présents et qui avaient eu la présence d'esprit de séparer les éléments de mass critique mais sont décédés plus tard).

 

Une fois que tu disposes de la matière, l'U235 en qualité militaire, il faut encore concevoir le mécanisme qui va démarrer l'explosion, mettre en contact plusieurs masses sous-critiques pour en faire une masse critique. Dans le cas d'une bombe à l'Uranium, les mécanismes de type "canon" pour encastrer une masse d'U235 dans une autre sont simples et efficaces (principe de Little Boy). 

 

Dans le cas d'une bombe au plutonium, c'est plus complexe car il faut "assembler" un plus grand nombre de masses plus petites (car les masses critiques ne sont pas au même seuil). D'où les bombes au plutonium sur le modèle d'un ballon de football, ou chaque pièce de cuir serait remplacée par une lentille de plutonium, le tout entouré d'explosifs qui vont concentrer, en les poussant violemment, les morceaux de plutonium en une sphère compacte dans laquelle les réactions vont démarrer de manière exponentielle.

 

Une fois la conception faite, il faut passer à la réalisation. Là, il y a plusieurs difficultés. L'une, et pas des moindres, c'est la métallurgie et l'usinage des matériaux fissiles, pour leur donner la forme et la masse correspondant aux caractéristiques nécessaires à la bombe. Ca ne se fait pas dans un garage, ni même dans la petite société voisine de décolletage avec sa petite MOCN ou sa fraiseuse 5 axes. Il faut des ateliers un minimum protégés. Une autre, c'est la parfaite synchronisation des éléments pyrotechniques et explosifs. Il y a des retards et des délais à introduire aux bons moments et aux bons endroits pour obtenir un parfait façonnage de la masse critique. Qu'il y ait une erreur d'une fraction de seconde et le rendement de la bombe peut être réduit (cas de l'essai Tamara mené par le LCL Copel), voire nul (cas probable de certains essais nord-coréens).

 

C'est donc un chemin pavé d'embuches et il y a loin du projet à la réalisation tant les éléments à maîtriser sont nombreux et multi-disciplinaires.

[Akhilleus]

Généralement, le plus difficile, c'est d'avoir la matière fissile. La matière nécessaire pour pouvoir faire une bombe A/H est d'un niveau nettement plus enrichi que ce qu'il faut pour une centrale, donc on ne se lance pas dans un tel programme facilement.

 

Bizarrement la Corée du Nord semble avoir de grosses difficultés pour réussir la détonation (en tout cas leurs premiers tests étaient décevants).

La matière fissible mais aussi le système d'allumage qui nécessite une coordination des charges (enveloppantes ou dirigées pour projeter les noyaux d'uranium ou plutonium les uns contre les autres) au centième de µs près.

Des détonateurs de chantier ne suffisent pas

[Raoul]

Oui, mais il est quand même admis que la conception/réalisation d'une bombe type "canon" (cad à l'ur comme pour little boy) est assez simple ; une maîtrise imparfaite (mais faut pas pousser non plus, hein !) de certains aspects de la bombe nel'empêchera pas de détonner. Elle n'atteindra pas sa puissance optimale, c'est tout.

Je rappelle que Little boy a été utilisée en opération (sur Hiroshima) sans test préalable.

Modifié le 14 novembre 2013 par Raoul

[Akhilleus]

Oui, mais il est quand même admis que la conception/réalisation d'une bombe type "canon" (cad à l'ur comme pour little boy) est assez simple ; une maîtrise imparfaite (mais faut pas pousser non plus, hein !) de certains aspects de la bombe nel'empêchera pas de détonner. Elle n'atteindra pas sa puissance optimale, c'est tout.

Je rappelle que Little boy a été utilisée en opération (sur Hiroshima) sans test préalable.

Oui mais on parle de la technologie Little Boy cad la préhistoire de l'armement atomique

Le corollaire est une arme très encombrante (donc mal vectorisable) et peu puissante

Si on veut passer à quelque chose de plus efficace il faut des détonateurs coordonnés

[Raoul]

Oui mais on parle de la technologie Little Boy cad la préhistoire de l'armement atomique

Le corollaire est une arme très encombrante (donc mal vectorisable) et peu puissante

Si on veut passer à quelque chose de plus efficace il faut des détonateurs coordonnés

Oui, la techno dite "à implosion" (au plutonium) est celle qui se prête le mieux à une vectorisation (sur missile balistique notamment). 

Ceci dit, la vieille techno du "canon" peut encore présenter un intérêt (dans le cadre d'un déploiement asymetrique dans un conteneur par exemple).

[FATac]

La technologie "canon" était envisagée dans les années 80 comme une solution terroriste facile à bricoler. J'avais vu des articles à ce sujet dans plusieurs revues, dont (il me semble) un vieux Science & Vie

 

Il suffisait d'une cage d'ascenseur, d'un sabotage des freins parachute et d'un piégage des cables. Une partie annulaire de la charge d'Uranium aurait été logée dans la cuvette, au bout d'un des ressorts d'amortisseurs, l'autre, usinée en pointeau, serait venue s'y insérer, brutalement à la chute de la cage.

 

Il aurait été possible de mettre en place de telles bombes "dormantes" avec la complicité de maintenanciers d'ascenceurs, ou bien pendant une durée donnée en les mettant en place juste après une visite technique.

 

La technologie est assez fiable et grossière pour être utilisée sans test préalable (à l'image de Little Boy), mais au prix d'un gaspillage de matière fissile pour compenser les imprécisions d'ajustage et de placement des masses sous-critiques dans la mise en place de la masse critique.

[Kiriyama]

Pourquoi c'est si long à construire une bombe atomique ? A partir du moment où on a la technologie est-ce que ça peut être fait "rapidement" ? La difficulté pour l'Iran et la Corée du Nord est qu'ils doivent "bricoler" car ils n'ont pas le matériel adapté, mais si un pays hautement industrialisé comme l'Allemagne décidait de se lancer dans l'aventure, il pourrait faire la bombe rapidement ?

[Kiriyama]

Et la bombe à neutron, c'est le même principe plus ou moins ?

[Akhilleus]

Et la bombe à neutron, c'est le même principe plus ou moins ?

Wiki est ton ami : http://fr.wikipedia.org/wiki/Bombe_%C3%A0_neutrons

Le principe d'allumage est le même simplement l'architecture de l'engin fait que les neutrons ne sont pas ou peu réabsorbés donc on les laisse libre d'émission

[hadriel]

 

Il suffisait d'une cage d'ascenseur, d'un sabotage des freins parachute et d'un piégage des cables. Une partie annulaire de la charge d'Uranium aurait été logée dans la cuvette, au bout d'un des ressorts d'amortisseurs, l'autre, usinée en pointeau, serait venue s'y insérer, brutalement à la chute de la cage.

C'est du sérieux ou c'est un coup de science en vie comme la voiture volante dans 2 ans tous les 2 ans? Wiki dit que le projectile de Little Boy allait à 300m/s, j'ai du mal à croire qu'un ascenseur approche de la vitesse du son.

[Kiriyama]

Wiki est ton ami : http://fr.wikipedia.org/wiki/Bombe_%C3%A0_neutrons

Le principe d'allumage est le même simplement l'architecture de l'engin fait que les neutrons ne sont pas ou peu réabsorbés donc on les laisse libre d'émission

 

Sur le papier l'arme a l'air "parfaite" mais personne ne l'a jamais utilisée ? Est-ce que c'est une arme réalisable techniquement ? Pourquoi ça n'a jamais servi vu que ça ne fait pas de dégât à l'infrastructure ?

[FATac]

Pourquoi ça n'a jamais servi vu que ça ne fait pas de dégât à l'infrastructure ?

 

Parce que, si l'essentiel de son action est "biologique" et porte plus loin que les effets mécaniques et thermiques, ces derniers sont quand même ceux d'une arme thermo-nucléaire.

 

Une bombe à neutrons est généralement d'une puissance limitée (aux alentours de 1 kt) et a des effets thermiques et mécaniques sur un rayon 2 fois plus restreint qu'une bombe H classique de puissance équivalente. Ca reste largement significatif et difficile à cacher ... 

 

Et une explosion nucléaire pas bien cachée, qu'elle soit A, H ou N importe peu, cela expose à une riposte, dans un monde de dissuasion mutuelle ou tout le monde se tient par les co****es.

[Raoul]

Il faut aussi noter que la bombe à neutron est plus compliquée à produire...

 

Pour simplifier, on peut résumer ainsi les types de bombe par ordre croissant de difficulté de réalisation :

 

- la bombe utilisant le design "canon" ; c'est la bombe lancée sur Hiroshima. Le principe consiste à faire s'entrechoquer 2 morceau d'uranium enrichi. C'est une bombe à fission pure.

- la bombe à implosion ; c'est la bombe lancée sur Nagazaki. Elle est a fission pure aussi. Ici, il s'agit de comprimer plein de morceaux de plutonium placés sous forme de sphère, en une sphère plus petite pour obtenir la densité critique. En même temps de cette compression, un petit générateur à neutrons est souvent utilisé pour être sûr d'initier la fission au moment voulu.

 

Viennent ensuite les bombes combinées, c'est à dire utilisant la fission et la fusion (les bombes à fusion pure n'existent pas).

- la bombe à "fission boostée" : le principe est d'intégrer quelques grammes de Tritium dans une bombe à fission normale. Au début de l'explosion, la chaleur va faire fondre le Tritium qui, en retour, va libérer un max de neutrons qui vont accélérer le processus de fission jusqu'à un facteur 2 (le gain d'énergie issu de la fusion même du Tritium est négligeable). Ce design permet d'avoir de bombe assez puissante pour un encombrement assez faible et une conception qui reste assez simple. Le souci c'est que le Tritium n'est pas stable (ce qui nécessite des "entretiens" fréquents des bombes) et est très cher (80x plus cher que le plutonium). Il n'est pas certain que ce design soit maitrisé par les petites puissances nuke. 

- la bombe thermonucléaire "ancienne" (découverte notamment par Sakarov) : elle utilise le deuterium (isotope d'hydrogène) et le Tritium comme combustibles principaux et s'appuie sur une structure radioconcentrique "classique" (bombe à fission servant de "détonateur", enveloppée d'une couche de deutérium, le tout enveloppé d'une couche d'uranium238). L'U238 (à ne pas confondre avec l'uranium 235 aisément fissible servant dans les bombes à fission) est stable (et pas cher) mais les neutrons libérés par la fusion du Deutérium le font fissionner ce qui fait qu'il va contribuer beaucoup à l'energie totale libérée par la bombe. Dans ce type de bombe, la part d'énergie résultant de la fission dépasse souvent les 50% ce qui fait que certains auteurs estiment qu'ils s'agit aussi d'une sorte de bombe à fission boostée. Les grandes puissances ont abandonné ce design, mais il peut présenter un intérêt pour les puissances moyennes : Il y a des doutes concernant la maitrise de ce design par Israël.

- la bombe à neutron : elle utilise un mélange deutérium + Tritium aussi. Ici, contrairement aux autres design, on ne cherche pas à garder les neutrons dans la bombe, mais plutôt à favoriser leur échappée hors de celle-ci. Ce design est maitrisé par les SA, la Russie, la France et la Chine. A priori, les 4 l'ont abandonné (pas si intéressantes que ça en fait).

- la bombe thermonucléaire moderne à l'avantage de ne pas nécessiter de Tritium, mais un mélange de Deutérium/lithium. Elle utilse le design appelé "teller-ulam". C'est une bombe "à étages". Classiquement, le détonateur est une bombe à fission. Celle-ci sert à "comprimer" le combustible fusionable. Le tout est aussi enrobé  d'une couche d'U238 (pas obligatoire mais ça apporte de la puissance facilement à pas cher). Dans l'absolu, on peut imaginer un troisième étage qui serait à son tour "comprimé" par l'explosion du deuxième, voire un quatrième... C'est pourquoi, on peut dire que ce type de bombe n'a pas de limite théorique à sa puissance. Seules les 5 grades puissances nuke maitrisent ce design.

[alpacks]

   Moi j'ai toujours eu entendu dire dans les articles et livre sur le défi de posséder une arme nucléaire classique A était la géométrie des explosifs qui pour en facilité la représentation est un double ballon de foot a carreaux dans le volume entremélés qui est en parti synchro et l'autre partie desynchro maitrisé au millième de seconde (suffisant bien qu'aujourd'hui on fait probablement mieux par soucis d'optimisation et de consommer le moins de plutonium possible sur les design moderne Pu238/U238 en alliage ou couches et dopé par fusion sans parler d'arme H mais bien A dopé ...)  car le développement mathématique du comportement des explosifs pour savoir ce qu'on fait avec le design sera probablement un vrai hachoir a cerveau ... Surtout a l'époque ou il fallait accoucher sur papier et machine a écrire

 

    Aujourd'hui l'informatique doit beaucoup aider notamment pour les pays qui veulent acquérir le savoir faire pour modéliser et arriver au design en ce compliquant moins la vie

 

 

   Ceci dit ... Le programme nucléaire US secret de la WWII qui en a peine 4 ans sera capable d'accoucher d'une bombe A a l'uranium 235 je pense qu'on peut parler d'une ultra-performance industrielle que personne au monde probablement ne refera comme défi parce que pour un programme par exemple comme celui du Pakistan quand ils ont voulu explorer la filière 235 avec au début l'espoir d'en faire leurs premières armes nucléaires (ils ont vite abandonné et sont vite aller voir chez tonton plutonium) ils avaient émis le projet de disposer d'une fillière d'enrichissement par gaz pour arriver au taux recherché d'U235 et ont vite compris qu'en suivant cette utopie par rapport a leur maitrise industrielle ils perdraient 15 ans avec "ces conneries ..." Et que de toute façon la technologie de séparation des isotopes par gaz étaient a l'époque utopique carrément pour eux ...

 

   Ils se tournèrent vers une filière plutonium dans les années 80 et la ça a marché comme sur des roulettes bien que leur réacteur ne donnait pas énorme en Pu239 suffisamment pour avoir de quoi faire une campagne d'essais en 98 et très rapidement un arsenal pouvant dissuader définitivement l'Inde (en sachant que leur niveau de maitrise faisait probablement consommer beaucoup + de Pu239 qu'une puissance nucléaire du club des 5 a la même époque qui étaient déja sur les miniaturisations et 5 kg par + ...

 

   C'est d'ailleurs pour cela que la France a des doutes sur l'ouverture récente de l'Iran prete a mettre sous controle son U235 a 20% : Très probablement qu'ils voient venir de loin le scénario pakistanais avec un réacteur bien planqué (pas besoin d'un gros réacteur civil bien que les pakistanais eux ne l'avaient pas caché au monde par contre en 83 ils avaient clairement fait savoir qu'ils construisaient un réacteur pouvant produire 10 kg de Pu239/an sur les débuts)

 

    Pour une super-puissance en 1941-42 mettre en place une telle filière d'enrichissement pour Little boy et avoir la quantité suffisante et la bombe prête 3 ans + tard fut très clairement un exploit industriel qui ne sera pas refait de sitot : Effort de guerre oblige ... Et a noter qu'en + ils l'ont fait dans un secret de plomb alors qu'ils avaient près d'un million d'américains ouvriers-salariés qui ne savaient mm pas sur quoi ils bossaient bien que la on parle du spectre totale de combustible pour les 2 types d'armes

 

   Bon il faut dire que dans les années 40 c'était pas si difficile que ça la bombe nucléaire n'existait pas dans l'imaginaire populaire ou alors que dans des cercles de science initiés, si bien qu'en aout 45 probablement 97% des américains qui ouvrirent leur journal le landemain d'Hiroshima apprenaient l'existence de la bombe atomique et il faudra attendre les années 50 et les premières images publics au cinéma en "actualités" ce qu'est une détonation nucléaire pour que le grand public prennent la mesure du monstre accouché

[bramos]

Les technologies nouvelles menacent la non-prolifération nucléaire

 

 

Lire : http://french.ruvr.ru/2013_12_26/Les-technologies-nouvelles-menacent-la-non-proliferation-nucleaire-1753/

[Kiriyama]

Je viens de voir que le Plutonium 239 est aussi fort utilisé dans l'armement nucléaire car plus énergétique. Mais il est tout aussi radioactif (et donc dangereux) ?

 

Et combien ça coûte ce genre de matière ? Pour un kilo par exemple ?

[Kiriyama]

Un document qui parle de la coopération Israël-Afrique du Sud lors du développement du programme nucléaire sud-africain.

 

J'ai lu quelques documents à ce sujet, et on explique que la France a aussi joué un rôle dans le développement du nucléaire sud-africain. Moins médiatisé qu’Israël, mais presque tout aussi important.

[Kiriyama]

Bonsoir,

 

En lisant un article sur les bombes nucléaire sud-africaines, ils disent que le dessin des bombes est "fiable et rustique mais peu performant" (je ne me souviens plus exactement de la formulation en anglais), mais pourquoi peu performant ? Qu'est-ce qu'elles avaient, ou n'avaient pas ?

 

[Arland]

Parce que, si l'essentiel de son action est "biologique" et porte plus loin que les effets mécaniques et thermiques, ces derniers sont quand même ceux d'une arme thermo-nucléaire.

 

Une bombe à neutrons est généralement d'une puissance limitée (aux alentours de 1 kt) et a des effets thermiques et mécaniques sur un rayon 2 fois plus restreint qu'une bombe H classique de puissance équivalente. Ca reste largement significatif et difficile à cacher ... 

 

Et une explosion nucléaire pas bien cachée, qu'elle soit A, H ou N importe peu, cela expose à une riposte, dans un monde de dissuasion mutuelle ou tout le monde se tient par les co****es.

 

Sans compter que les armes à énergie dirigée peuvent proposer les mêmes effets avec en plus une plus grande variation (létales/non létales ou uniquement sur l'électronique) et sans les inconvénients d'une arme nucléaire.