Bombe à hydrogène: qu’est-ce que c’est, comment ça marche et quelle est sa puissance?

La première arme nucléaire au monde, la bombe atomique, a dévasté les villes japonaises d'Hiroshima et de Nagasaki en 1945. La puissance de ces bombes était équivalente à 16 kilotonnes (16 000 tonnes) et 21 kilotonnes de TNT, respectivement, et a tué des centaines de milliers de personnes entre l'explosion et les effets des retombées radioactives. Mais sept ans seulement après le largage des bombes atomiques, les États-Unis ont fait exploser une arme nucléaire encore plus puissante: la bombe à hydrogène.

Une bombe à hydrogène, également connue sous le nom de bombe thermonucléaire, peut créer une force explosive des centaines, voire des milliers de fois supérieure à celle d’une bombe atomique.

Bombe à hydrogène: qu’est-ce que c’est?

Une bombe à hydrogène est un type de bombe nucléaire, tout comme une bombe atomique, où l’énergie explosive provient d’une réaction nucléaire. La différence réside dans la manière dont cette énergie est créée.

Une bombe atomique utilise la fission, c’est-à-dire la rupture du noyau d’un atome en particules plus petites. Il en résulte la libération de neutrons et d’une grande quantité d’énergie, ce qui donne lieu à une explosion atomique. En comparaison, une bombe à hydrogène utilise la fusion, c’est-à-dire la fusion de noyaux atomiques pour en former de plus gros.

Bombe à hydrogène: comment ça marche?

Bombe à hydrogène: comment ça marche?Les bombes à hydrogène exploitent le même type d’énergie que le soleil. Les bombes atomiques s’appuient sur la fission nucléaire, la division des atomes, pour créer leur puissance.

Mais la principale force à l’origine de la puissance d’une bombe à hydrogène est le contraire de la fission: la fusion nucléaire, c’est-à-dire la fusion ou la liaison d’atomes. Les bombes thermonucléaires utilisent deux isotopes de l’hydrogène – le deutérium et le tritium – comme combustible, d’où le nom de « bombe à hydrogène ».

La fusion nucléaire produit plus d’énergie que la fission nucléaire et c’est pourquoi les bombes à hydrogène peuvent générer plus d’énergie que les armes atomiques. Dans la fusion, les éléments légers subissent des températures et des pressions extrêmes lorsqu’ils se combinent – ou fusionnent – pour former des éléments plus lourds, libérant ainsi de très grandes quantités d’énergie.

À masse égale de combustible, les réactions de fusion libèrent beaucoup plus d’énergie que les réactions de fission.

Le processus de fusion est omniprésent dans l’univers – c’est ce qui alimente le soleil. Mais il est difficile de réaliser la fusion nucléaire sur Terre en raison des températures et des pressions élevées qu’elle requiert.

Cette difficulté supplémentaire explique pourquoi les scientifiques ont mis plus de temps à fabriquer une bombe à hydrogène que la bombe atomique. En fin de compte, pour parvenir à la fusion, les scientifiques se sont tournés vers la fission.

La force de la bombe H provient à la fois de la fission et de la fusion Pour déclencher une réaction de fusion, la bombe à hydrogène comprend deux étapes : l’étape primaire et l’étape secondaire. Lors de l’étape primaire, l’uranium ou le plutonium est détoné à l’aide d’explosifs chimiques pour créer une réaction de fission, comme dans une bombe atomique. Les puissants rayons X créés par la réaction de fission se reflètent sur le conteneur d’uranium de la bombe, qui les dirige vers l’étage secondaire.

La chaleur de cette réaction atteint une température de 100 millions de degrés Celsius, environ quatre fois plus chaude que le cœur du soleil et suffisamment chaude pour déclencher la fusion au cours de la deuxième étape.

La majeure partie de l’énergie de la bombe est libérée au cours de cette deuxième étape, où la chaleur et la pression extrêmes de l’explosion de fission forcent le deutérium et le tritium à s’assembler, a expliqué M. Sun.

L’énorme pression comprime également le combustible de fusion autour d’une « bougie » d’uranium ou de plutonium, qui commence à se fissionner et chauffe davantage le combustible, ce qui rend la réaction de fusion plus efficace.

Et même après tout cela, il reste encore une explosion. L’énergie colossale de la réaction de fusion libère des neutrons, des particules subatomiques qui vivent généralement à l’intérieur des noyaux atomiques mais qui, dans ce cas, sont arrachées à leur logement et libérées.

Les neutrons sont libres de frapper une couche d’uranium qui entoure le combustible de fusion, ce qui déclenche une autre réaction de fission, ajoutant plus de la moitié de la force explosive totale de la bombe. Ce mélange de réactions de fission et de fusion se produit presque instantanément, créant la force destructrice massive d’une bombe à hydrogène.

En théorie, une bombe à hydrogène pourrait comporter plus de deux étages: l’explosion de l’étage secondaire pourrait être utilisée pour déclencher la fusion dans de plus grandes quantités de combustible à chaque étage suivant.

En fait, la plus grosse bombe jamais créée, la bombe Tsar, aurait été une bombe à fusion à trois étages.

Bombe à hydrogène: quelle est sa puissance?

Bombe à hydrogène: quelle est sa puissance?Le 1er novembre 1952, les États-Unis ont fait exploser la première bombe à hydrogène sur l’atoll d’Enewetak, dans les îles Marshall. Sous le nom de code « Mike », la bombe a produit l’équivalent en énergie d’environ 10 mégatonnes, soit 10 millions de tonnes de TNT.

Les essais de bombes à hydrogène se sont poursuivis et, en 1954, les États-Unis ont fait exploser leur plus grosse bombe, Castle Bravo, d’une puissance de 15 mégatonnes, au-dessus de l’atoll de Bikini.

L’explosion était plus de 1 000 fois plus puissante que la bombe atomique larguée sur Hiroshima.

L’explosion a été beaucoup plus importante que ce à quoi les scientifiques s’attendaient et a libéré de grandes quantités de radiations dans l’atmosphère, ce qu’un historien des armes nucléaires a qualifié de « plus grande catastrophe radiologique de l’histoire des États-Unis ».

Les retombées de cendres se sont abattues sur certains atolls habités, qui ont dû être évacués, ainsi que sur un thonier japonais, le Lucky Dragon. Les 23 membres de l’équipage ont souffert de la maladie des radiations et l’un d’entre eux est décédé quelques mois plus tard.

Le Lucky Dragon n’avait pas de radio et n’a donc pas entendu les avertissements diffusés pour éviter la zone de l’atoll de Bikini.

Ignorant que la pluie blanche et cendrée qui s’abattait sur eux était une retombée nucléaire, les membres de l’équipage sont rentrés au Japon – tous sont tombés très malades au cours de ce voyage d’une semaine et leur poisson irradié est entré sur le marché japonais…

Les essais d’armes nucléaires au-dessus des îles Marshall se sont poursuivis jusqu’en 1958. Au total, les États-Unis ont effectué 67 essais nucléaires à proximité des îles. Les retombées radioactives ont eu des effets négatifs sur la santé – notamment un risque élevé de cancer et de malformations congénitales – et ont contaminé l’environnement.

En 1963, les États-Unis, la Grande-Bretagne et l’Union soviétique ont signé le traité d’interdiction des essais nucléaires limités, interdisant les essais nucléaires dans l’atmosphère, sous l’eau ou dans l’espace, en partie à cause du tollé suscité par la menace des retombées radioactives.