Comment fonctionnent les armes nucléaires

Une arme nucléaire ne tire pas son énergie de la chimie, comme le TNT, mais du noyau même de l'atome. Une seule ogive de la taille d'un réfrigérateur peut libérer plus d'énergie que toutes les bombes larguées pendant la Seconde Guerre mondiale réunies. Il existe deux mécanismes de base : la fission et la fusion.

La fission : casser des atomes lourds

Certains isotopes lourds — l'uranium 235 et le plutonium 239 — se scindent en deux fragments plus légers lorsqu'un neutron les frappe, en libérant de l'énergie et deux ou trois neutrons frais. Si l'on rassemble assez de matière, assez serrée (une masse critique), ces neutrons provoquent d'autres fissions et la réaction croît de façon exponentielle : quelque 80 générations de doublement se succèdent en moins d'une microseconde.

Le problème d'ingénierie consiste à maintenir la matière sous-critique jusqu'à l'instant de l'explosion. Deux solutions ont été construites en 1945 :

• Le type canon : un bloc d'uranium est projeté dans un tube contre un autre. Simple et si fiable qu'il n'a jamais été testé en entier avant l'emploi — c'était Little Boy, la bombe d'Hiroshima d'environ 15 kilotonnes.
• L'implosion : une sphère de plutonium est comprimée jusqu'à la supercriticité par des explosifs conventionnels au minutage parfait. Ce modèle a été validé lors de l'essai Trinity et utilisé dans Fat Man au-dessus de Nagasaki.

Les armes à fission pure plafonnent à quelques centaines de kilotonnes — la plus grosse jamais testée, Ivy King, a donné environ 500 kt.

La fusion : le saut thermonucléaire

La fusion assemble des noyaux légers — deutérium et tritium — et libère encore plus d'énergie par gramme, mais elle exige des températures de plusieurs dizaines de millions de degrés. La seule « allumette » praticable est une bombe à fission. Dans le modèle étagé de Teller–Ulam, un « primaire » à fission part en premier, et ses rayons X compriment puis allument un « secondaire » à fusion physiquement séparé avant que la bombe ne se désintègre. En principe, les étages peuvent s'enchaîner indéfiniment — c'est ainsi que l'Union soviétique a atteint 50 mégatonnes avec la Tsar Bomba.

La plupart des ogives modernes sont des engins thermonucléaires à deux étages, généralement dopés : quelques grammes de gaz deutérium-tritium injectés dans le primaire augmentent fortement son rendement, ce qui permet des ogives petites, légères et sûres tout en produisant des centaines de kilotonnes.

Pourquoi les ogives modernes sont « plus petites »

Les missiles de la guerre froide étaient imprécis, et les superpuissances compensaient par des ogives de plusieurs mégatonnes. À mesure que le guidage s'est amélioré, la précision a remplacé la force brute : une ogive stratégique déployée typique aujourd'hui — comme l'américaine W88 (455 kt) ou l'ogive russe du Topol (800 kt) — reste très en deçà des monstres multimégatonnes des années 1960, et un missile emporte désormais plusieurs ogives à cibles indépendantes (MIRV) au lieu d'une seule, énorme.

Voyez la différence par vous-même

Le meilleur moyen de saisir ce que ces chiffres signifient est de les comparer sur une carte : essayez la bombe d'Hiroshima de 15 kt, puis une ogive moderne Topol de 800 kt au-dessus de Washington, puis la Tsar Bomba de 50 mégatonnes — le tout dans le simulateur. La façon dont la destruction se produit concrètement est décrite dans effets d'une explosion nucléaire.