Comment fonctionnent bombes fission et fusion : Armes nucléaires expliquées
Les bombes à fission (bombes A) et bombes à fusion (thermonucléaires/bombes H) libèrent toutes deux de l'énergie via conversion énergie liaison nucléaire (E=mc²), mais par réactions opposées.
Bombes à fission : Scission noyaux lourds
Physique
- Isotopes fissiles : U-235 (0,7% uranium naturel), Pu-239 (produit depuis U-238)
- Neutron frappe noyau → scission en deux fragments plus légers + 2-3 neutrons + ~200 MeV énergie
- Réaction en chaîne : Chaque neutron fission déclenche plus de fissions
- Masse critique : Masse minimum pour réaction en chaîne auto-entretenue (~52 kg sphère U-235, ~10 kg Pu-239)
Designs armes
- Type canon (Little Boy) : Tire projectile U-235 dans cible U-235. Simple, inefficace (~1,5% fission), ne marche qu'avec U-235.
- Implosion (Fat Man, toutes modernes) : Explosifs conventionnels compressent cœur Pu-239 à densité supercritique. Complexe, efficace (~20% fission), marche avec Pu-239.
- Fission boostée : Gaz D-T dans cœur → neutrons fusion boostent rendement fission. Standard primaires modernes.
Bombes à fusion : Fusion noyaux légers
Physique
- Carburant : Deutérium (²H) + Tritium (³H) → Hélium-4 + neutron + 17,6 MeV
- Exige conditions extrêmes : >100 millions K, pression immense
- Énergie par masse : 3-4× fission
Design Teller-Ulam (Toutes armes thermonucléaires modernes)
- Primaire : Bombe fission implosion (boostée) — crée bain rayons X
- Boîtier rayonnement : Rayons X remplissent hohlraum, ablatent poussoir secondaire
- Secondaire : Carburant fusion cylindrique (Li-6D, produit T in situ) + tampon U-238 → fission-fusion-fission
- Tertiaire (optionnel) : Étages fusion additionnels pour rendements mégatonnes
Différences clés
| Aspect | Fission (Bombe A) | Fusion (Bombe H) |
|---|---|---|
| Réaction | Scission U/Pu | Fusion D+T |
| Déclencheur | Explosif conventionnel | Primaire fission |
| Rendement typique | 10-500 kt | 100 kt - 50+ Mt |
| Complexité | Modérée | Extrême |
| Retombées | Élevées (produits fission) | Très élevées (fission tampon U-238) |
| Barrière prolifération | Matériau fissile | Physique implosion rayonnement + tritium |
Contexte historique
- 1945 : Trinity, Hiroshima (canon U-235), Nagasaki (implosion Pu-239)
- 1952 : Ivy Mike — premier test thermonucléaire (10,4 Mt, cryogénique, non largable)
- 1954 : Castle Bravo — première bombe H largable (15 Mt, carburant Li-6D)
- 1961 : Tsar Bomba — 50 Mt (design propre 100 Mt réduit de moitié)
Arsenaux modernes : Presque entièrement ogives thermonucléaires deux étages (W76, W88, W87, etc.) sur ICBM/SLBM MIRVés. Primaires fission ; secondaires fusion. Rendements 100-475 kt typiques.