Bombe H et bombe A : la différence expliquée
La bombe atomique tire son énergie de la cassure d'atomes lourds. La bombe à hydrogène tire l'essentiel de la sienne de la fusion d'atomes légers, et elle a besoin d'une bombe atomique en son sein pour démarrer. Voilà la réponse courte. La différence concrète, c'est la puissance : les deux bombes employées en 1945 ont libéré 15 et 21 kilotonnes, la première bombe H, essayée sept ans plus tard, 10 400 kilotonnes.
| Bombe atomique (fission) | Bombe à hydrogène (thermonucléaire) | |
|---|---|---|
| Réaction | Des noyaux lourds se cassent en chaîne | Des noyaux légers fusionnent, avec beaucoup de fission en plus |
| Combustible | Uranium 235 ou plutonium 239 | Deutérure de lithium et tritium, avec un détonateur à fission |
| Amorçage | Des explosifs classiques assemblent une masse critique | Une bombe atomique (le primaire) allume l'étage de fusion |
| Puissance habituelle | De 1 à quelques dizaines de kilotonnes ; record d'essai 500 kt | Des centaines de kilotonnes aux mégatonnes ; 50 Mt essayées |
| Premier essai | Trinity, juillet 1945 | Ivy Mike, novembre 1952 |
| Emploi en guerre | Hiroshima et Nagasaki | Jamais |
Casser et fusionner
Quand un neutron frappe un noyau d'uranium 235 ou de plutonium 239, le noyau se brise en deux fragments plus légers et libère deux ou trois nouveaux neutrons. Si assez de matière est réunie au même endroit, ces neutrons cassent d'autres noyaux, et le nombre de fissions double à peu près tous les centièmes de microseconde. Toute la libération d'énergie prend moins d'un millionième de seconde.
La fusion fait le chemin inverse. Des noyaux d'hydrogène lourd, le deutérium et le tritium, sont forcés de s'unir en hélium, et la masse perdue au passage devient de l'énergie. À poids égal, la fusion deutérium-tritium libère environ quatre fois plus d'énergie que la fission de l'uranium. La difficulté, c'est la température : des dizaines de millions de degrés, qu'aucun explosif chimique ne peut produire.
Pourquoi une bombe H contient une bombe A
En pratique, seule une explosion de fission peut fournir la chaleur nécessaire à la fusion. Dans la conception à deux étages mise au point par Edward Teller et Stanisław Ulam en 1951, une bombe à fission appelée primaire explose en premier. Ses rayons X, à la vitesse de la lumière, envahissent l'enveloppe et compriment le second étage avant que l'explosion n'ait le temps de disloquer l'arme. Le combustible comprimé s'enflamme.
Le secondaire est entouré d'uranium, et le flot de neutrons rapides issus de la fusion fait fissionner cet uranium à son tour. Dans beaucoup d'armes thermonucléaires, près de la moitié de la puissance totale vient de cette dernière étape de fission. Le nom de bombe à hydrogène n'est donc qu'à moitié juste : c'est une bombe à fission, fusion et fission.
De 1945 à 1952
C'est le projet Manhattan, pendant la guerre, qui a donné naissance à la bombe à fission. Hiroshima a été détruite par une bombe à l'uranium de type canon qui n'avait jamais été essayée ; Nagasaki, par une bombe au plutonium à implosion identique à l'engin de Trinity. Après la guerre, les bombes à fission ont vite grossi, puis se sont heurtées à un plafond : plus on met de matière fissile dans une seule arme, plus il devient difficile de l'empêcher de réagir trop tôt. La plus puissante bombe à fission pure jamais essayée, Ivy King, en 1952, a atteint 500 kilotonnes.
Deux semaines plus tôt, les États-Unis avaient essayé Ivy Mike, un appareil réfrigéré de 74 tonnes rempli de deutérium liquide. Il a produit 10,4 mégatonnes et rayé une île de la carte. En deux ans, le combustible liquide a cédé la place au deutérure de lithium solide, et la bombe H a pu tenir dans un avion. Une véritable arme soviétique à deux étages a suivi en 1955, britannique en 1957, chinoise en 1967 et française en 1968.
Ce que contiennent les arsenaux aujourd'hui
Presque toutes les ogives stratégiques des États-Unis, de la Russie, du Royaume-Uni, de la France et de la Chine sont thermonucléaires. Outre la puissance brute, la conception a un autre atout : son rendement. Une ogive moderne à deux étages de quelques centaines de kilos délivre plusieurs centaines de kilotonnes, ce qui permet à un seul missile d'en emporter plusieurs. Les armes à fission pure restent le point de départ des nouveaux États nucléaires, et les primaires des ogives modernes sont eux-mêmes des engins à fission dopés par une petite charge de gaz deutérium-tritium.
Confusions fréquentes
Bombe nucléaire et bombe atomique, est-ce la même chose ? L'arme nucléaire englobe les deux types. Le terme de bombe atomique désigne en général les armes à fission.
La bombe H est-elle plus radioactive ? Pas forcément. Les retombées dépendent surtout de la quantité de fission et du contact ou non de la boule de feu avec le sol. Une conception propre, avec peu d'uranium dans le secondaire, produit moins de retombées par kilotonne ; une forte explosion au sol en produit énormément.
Peut-on faire une bombe H aussi grosse qu'on veut ? En principe, on peut enchaîner les étages ; la Tsar Bomba soviétique en avait trois et était conçue pour 100 mégatonnes. En pratique, une telle arme n'a aucun usage militaire, comme le montre l'histoire de la Tsar Bomba.
Pour comparer les deux types sur la carte, choisissez Little Boy puis une ogive moderne de 800 kilotonnes dans le simulateur. Le détail de chaque conception se trouve dans comment fonctionnent les armes nucléaires.