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La bombe A intro

Créé le : 19/4/2004
Edition du : 24/9/2005
Auteur : Blacknights

Le Projet Manhattan

La première bombe atomique explosa à Alamogordo, le 16 juillet 1945. L'histoire de cette bombe fût particulièrement compliquée.En effet,au départ, il y eut une découverte, celle de la la fission nucléaire en Allemagne en décembre 1938. Les recherches britanniques montrèrent alors que la réalisation d'une arme nucléaire au potentiel de destruction massive,était possible et grâce à un effort technologique, scientifique et industrie nommé projet manhattan les Américains réussirent à la fabriquer et à faire plier une nation entière.

Nous vous présentons l'histoire de la fabrication puis de l'utilisation de cette bombe atomique à travers un dossier très complet divisé en 7 parties :

  • Hiroshima (encore en préparation)
  • Nagasaki (encore en préparation)
  • Le B-29 dans l'emplois de la bombe A (encore en préparation)

 

 

La bombe A part1

Créé le : 19/4/2004
Edition du : 20/4/2004
Auteur : Blacknights

La Fission Nucléaire : principes

Si un neutron heurte le noyau d'un atome d'uranium, il se produit un dégagement d'énergie; deux nouveaux corps apparraissent et un ou deux nouveaux neutrons sont libérés. Ceux ci frappent d'autres noyaux et le processus recommence. Chaque division ou fission contribue à étendre le phénomène que l'on peut qualifier de réaction en chaine.

Une réaction en chaine rapide libère une très grande qsuantité d'énergie en très peu de temps, c'est l'explosion nucléaire. Un réaction en chaine lente est contrôlée à l'intérieur d'un réacteur nucléaire, celui qui produit aujourd'hui de l'électricité.

En 1940, on découvrit la puissance d'un isotope de l'Uranium, l'U 235 qui possédait une grande quantité de neutron (143) et 92 neutrons. Son énergie potientielle était tres grande et cet élément constituait un élément capital de la puissance nucléaire.Cependant le gros problème est que la quantité d'Uranium 235 qui ne représente que 0.7% d'uranium pur et qu'il faut donc séparé des 99.3% restant ayant un corps chimiquement identique.

On adopta en conséquence une méthode d'extraction très compliquée, le processus de diffusion gazeuse dans laquellle, l'uranium sous forme d'exafluorure, doit traverser une longue série de cloisons poreuses qui empèche les noyaux les plus lourds de passer et donc de récupérer l'uranium 235 pur.

 

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La bombe A part2

Créé le : 20/4/2004
Edition du : 20/4/2004
Auteur : Blacknights
La seule pensé de construire une bombe atomique ne vena pas dans l'esprit des scientifiques et militaires comme celà. La première radioactivité étudiée remonte à 1895 quand le français Henri Becquerel (qui donnera son nom à l'unité de mesure radioactive le becquerel) l'étudia. Il fallu attendre ensuite jusqu'en 1938 pour que le chimiste allemand Otto Hahn découvrit le processus de fission et c'est seulement après avoir pris connaissance de cette découverte que les chercheurs du monde entier commencèrent à se demander s'il ne serait pas possible de fabriquer une bombe Atomique.

La fission serait donc la clef de la bombe car lorsque l'on bombarde de neutron l'uranium, il s'en dégage une très grande énergie ainsi que d'autre neutron et deux autres éléments : le Baryum et le Krypton. Mais la decouverte majeur fût de se rendre compte que la libération de neutron enchainait une autre fission sur l'atome d'uranium voisin, on venait de découvrir la réaction en chaine.

L'expérience d'Otto Hahn eu un caractère mondial et suscita dans les milieux scientifiques une réaction sensationnelle. Dans toute l'Europe, les chercheurs vérifièrent l'expérience d'Otto Hahn et arrivèrent à la conclusion suivante : Cela fonctionne à la perfection. En France, au Collège de France, des chercheurs montrèrent qu'après chaque fission, 3 ou 4 neutrons étaient libérés ce qui rendait la réaction en chaine possible.

Au printemps de 1939, il apparraissait donc comme possible de construire une arme nucléaire dans un avenir plutôt proche. Mais il y avait encore un doute sérieux car le démarrage de la réaction en chaine était encore inconnu et personne ne savait si la bombe lors de l'explosion allait faire "plop" ou "boum". Cette incertitude continua à peser jusqu'à l'explosion de la première bombe atomique le 16 juillet 1945.

Les problèmes techniques allaient être immense car on se rendit compte qu'une seule variété d'Uranium était fissible. Ce métal existe comme tout les éléments sous forme d'isotope qui ont les mêmes propriétés chimiques mais s'opposent seulement par le nombre des neutrons contenus dans le noyau. On décrouvrit aussi que l'isotope recherché n'était disponible qu'à 0.7% dans un échantillon d'uranium naturel et pur. Les chances de séparations était alors très faible voir insurmontable.

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La bombe A part3

Créé le : 25/4/2004
Edition du : 25/4/2004
Auteur : Blacknights
Le Developpement du projet

 

Avant 1941, les Américains n'étaient pas encore entrés en guerre alors que les Anglais était menacés par les allemands et par leurs menaces nucléaires que se sont révélées plus tard fictives. C'était donc les anglais qui ont commencés cet énorme projet que fût le projet Manhattan car les chercheurs américains ne voyait pas encore l'utilité de dépasser le stade théorique de la bombe. Plus tard lorsque la construction de la bombe nucléaire fît décidée, l'enthousiasme américain et la concentration industrielle qu'ils déployèrent dépasser de beaucoup ceux des anglais mais malgré cela, c'était toujours la Grande Bretagne qui était en tête des recherches.

La coopération anglo-américaine du printemps 1940 à l'automne de 1941 incita finalement les Etat Unis à dépenser près de 2 milliards de dollars sur le projet de la bombe nucléaire. Alors que les équipes britanniques avaient une idée des problèmes techniques de fabrication de la bombe, elles se demandèrent si les capacités industrielles et financière ne dépassait pas les capacités d'une Angleterre qui était en guerre et déjà surchargée sur le plan industriel.

En réalité, seul les Etats Unis était en mesure de construire cette bombe. Ils décidèrent de demander aux anglais tout l'appui pour permettre aux forces armées des Etats unis d'atteindre le niveau le plus élevé d'efficacité technique. Les américains reçurent les copies d'un rapport, le rapport Maud qui étudiait la question d'une arme nucléaire. Ce rapport fût pour le moin surprenant. En effet, il reservait des suppléments très détaillés et très copieux qui renfermaient une phrase capitale qui montrait que le Comité était arrivé à un stade très avancé des recherches:

" Nous en sommes maintenant arrivés à la conclusion, qu'il sera possible de construire une véritable bombe à l'uranium qui, avec 12Kg de matière active, aura la puissance de destruction comparable à 1 800 tonnes de T.N.T et qui dégagera également de grandes quantités de substances radioactives qui rendront les lieux proches de l'explosion d'une bombe particulièrement dangereux à la vie humaine pendant une longue période"

La matière disponible à la bombe pourrait être disponible vers la fin de 1943. L'usine de séparation des isotopes entrainerait une dépense de 5 millions de livre. Le moi suivant, Churchill suivant l'avis de son conseiller scientifique, lord Cherwell, ordonna que les plans de fabrication de la bombe à l'uranium fussent accélérés et qu'une organisation spéciale baptisée "Tube Alloys", fût chargée de conduire l'entreprise à son terme.

Les Américains furent mis au courant de cette décision et le 11 octobre 1941, le président Roosevelt adressa une lettre personnelle à Churchill proposant que les efforts pour la fabrication de cette bombe fussent coordonnés et même poursuivis ensemble . Le 27 octobre 1941, 2 professeurs (Harold Urey, spécialiste en eau lourde et George Pegram) arrivèrent en Angleterre pour étudier l'effort britannique. Le 6 Décembre, le Dr Vannevar Bush, directeur de l'Office américain de la recherche et du développement scientifique, après avoir pris connaissance des différents rapports, décida que l'on devait immédiatement tenter de construire une amre nucléaire et qu'un nouveau comité comprenant l'élite de la recherche américaine serait chargé de la réaliser. Le 7 Décembre 1941, les Japonais précipitent les Américains dans la guerre avec l'attaque sur Pearl Harbor.

Pendant la première moitié de 1942, les Anglais continuèrent leurs efforts pour trouver la meilleurs membrane pour la séparation isotopique et une usine pilote de séparation fût construite dans une fabrique de gaz asphyxiants à Rhydymwyn dans le Nord du Pays de Galles. Lorsque les chercheurs britanniques, appartenant au projet "Tube Alloys" revinrent d'un voyage aux Etats Unis en avril 1942, ils fûrent stupéfaits. Le projet américain n'avait pourtant démarré que depuis quelques mois, mais les moyens mis en oeuvre, tant sur le plan industriel que sur le plan de la recherche, atteignaient déjà un niveau comparablement plus élevé qu'en Angleterre.

On s'apperçu que si l'on voulait construire la bombe nucléaire dans le plus bref délai, il fallait aider les Etat Unis qui eux seuls pouvait fabriquer la bombe. La construction de gigantesques usines et laboratoires dont les américains comprirent la nécessité fût confiée à l'armée américaine, sous la direction du Général Groves, qui eut la responsabilité complète de l'entreprise, baptisé projet Manhattan.

général Groves

La taille et la complexité de l'entreprise étaient en partie le résultat d'une décision courageuse prise par les savants américains du comité qui avait la direction de toute l'affaire. Au début de l'été 1942, on avait décidé qu'il y avait plusieurs manières de provoquer une explosion nucléaire.

Il serait possible de produire de l'uranium 235 par la diffusion gazeuse étudiée par les Anglais

On pouvait produire de l'uranium 235 par méthode de séparation électromagnétique (quand l'uranium, sous sa forme gazeuse, passe par un champ magnétique d'intensité constante, l'uranium 235 affecte une trajectoire plus incurvé queles autres isotopes et il est donc possible de le récupéré séparément)

On pouvait utiliser le procédé d'ultracentrifugeuse qui sépare comme avec la crème du lait, le beurre et le lait l'uranium 235 des autres isotopes qui sont un peu plus lourd (dans l'ordre de 0.000000000000000000000000001 kg de plus)

Toute ces methodes permettent d'avoir l'uranium pour rendre possible la bombe atomique. La solution idéale eût été d'essayer d'abord la méthode qui semblait présenter le plus d'avantages, le passer ensuite à celle qui venait en deuxième position et ainsi de suite. Mais on pensait que les allemands étaient sur le point de construire la bombe nucléaire. Seul les américains étaient dans la possibilité de concentrer leurs efforts sur toutes les methodes en même temps. en 1 ans la methode de centrifuge fût abandonnée. Il fallait maintenant déployer un effort industriel considérable pourles développer.

La production d'uranium 235 n'aurait pas démarré si rapidement si trois ans plus tôt, Sengier avait demander à ses représentants en Afrique d'expédier directement le stock existant de minerai riche en oxyde d'uranium. 1140 tonnes furent embarquées à l'intérieur de 2000 fût d'acier et fûrent envoyés à New York et entreposé de Staten Island. Maintenant les américains avaient besoins de grandes quantités d'uranium et en avaient sous la main.

Maintenant tout le monde scientifique américains s'affairait. A l'université de Californie, le professeur E.O Lawrence travallait sur le processus de séparation éléctromagnétique et à l'université Columbia, Le "Subsitute Alloy Materials" s'attaquait aux problèmes théoriques de séparation de l'uranium 235 par diffusion gazeuse. Toutes ces méthodes furent mise en application dans l'immense complexe industriel d'Oak Ridge construit dans le Tennessee. A l'université de Chicago, on s'affairait à construire la première pile nucléaire, à Hanford, dans l'état de Washington, on s'apprétait à produire du plutonium qui pourra être utilisé si l'expérience de Chicago réussissait.

Cet effort considérable manquait de savants et de techniciens. Ils devaient s'occuper de toute les pistes possibles alors qu'une seule peut être pouvait influer dans le processus de la bombe. A Los Alamos, les chercheurs essayait par tout les moyens possibles d'étudier la meilleurs méthode pour la rencontre subcritique de matière fissible et d'obtenir l'explosion nucléaire.

En 1943, le premier réacteur nuclaire avait démontré que la réaction en chaine était totalement possible et très efficace avec l'expérience de Fermi . Maintenant les plans allait rentrés dans une nouvelle phase. A Oak Ridge, la première usine de séparation isotopique d'uranium à l'échelle industrielle commença à fonctionner. En Février 1943, le travail avait débuté, dans une autre partie de l'immense usine, sur une pile de graphite expérimentale, version très agrandie de l'expérience de Fermi deux mois auparavant à Chicago. Pendant ce temps le travail avancait à Hanford où des milliers d'ouvriers avaient préparé un emplacement de 2590 Km² pour la construction de 3 réacteurs nucléaires capable de fournir chacun 25 000 kWh par gramme de plutonium produit. Son emplcement était les rives du Columbia qui pouvait absorber et éliminer la chaleur. Pour séparer le plutonium de l'uranium, on avait construit un immense batiment de 250m de long, de 30m de haut et avec des mur en béton armé de 2.50m d'épaisseur.

   

l'usine de séparation de l'uranium 235 avec le plutonium

usine de séparation des isotopes de l'uranium

 

Trois évenèments de caractère différent se produirent au moment où, en 1943, les Etats Unis poursuivaient la production des premières quantités de plutonium et d'uranium 235. En effet, on craignait que les Allemands n'ai fait d'énormes progrets dans la fabrication d'une arme nucléaire car des agents de renseignement signalaient une activité accrue dans l'usine d'eau lourde de Rjukan en Norvège. Une mission fût créée pour détruire cette usine et elle fût une réussite. Le dernier évènement fût l'évasion de Niels Bohr, le plus grand physicien de l'époque qui arriva au Etats Unis où il permit d'éclairer les américains sur de nombreux points noirs.

En 1944, à Los Alamos, on cherchait toujours la masse critique pour obtenir la réaction nucléaire et on cherchait aussi une méthode visant à obtenir les effets les plus importants d'une explosion nucléaire.

 

Los Alamos

Les hommes de Los Alamos devaient aussi décider de l'architecture de la bombe, de quelle façon exacte l'explosion pourrait être provoquée et enfin comment l'ensemble pourrait être construit pour être ensuite lancé avec précision par un avion. La plus grande partie de ce travail avait été d'ailleurs réalisée avant même que l'on disposât de quantités appréciables de plutonium et d'uranium 235.

La principale difficulté rencontrée par l'équipe de chercheur lors de la construction de la première bombe atomique était celle qui consistait à mettre en présence les 2 masses subcritiques de matière fissible. En effet, si les 2 parties n'étaitent pas assemblées en quelques millionièmes de seconde, il y avait un risque d'explosion prématurée qui serait elle, ridicule. On fini finalement par choisir une méthode d'assemblage très simple, celle du canon. Cela consistait en fait à placer une des masses subcritiques à l'extrémité du tube et de projecter l'autre masse sur la première de l'autre extrémité du tube. Un problème seposa quand les premières livraisons de plutonium arrivèrent car des impuretés dans le minerais furent trouver et pouvaient faire rater l'explosion.

bombe de type canon

bombe à implosion

On cherchat donc une méthode d'assemblage encore plus rapide et les chercheurs de Los Alamos envisagèrent de faire imploser la bombe plutôt que de la faire exploser. La méthode est très simple. Elle reposaitsur l'utilisation de deux hémisphères de matière fissible placés à une certaine distance du centre d'une sphère de 1.35m de diamètre. Tout autour de la matière fissible, se trouvait un assemblage sphérique complexe de charges explosives reliées à des détonateurs. Quand ela bombeserait amorcée, les détonateurs projetteraient les charges les unes contre les autres et les maintiendraient en contact au centre du système, obligeant les deux hémisphères de matière fissile à ne plus faire qu'une seule masse critique. Pour éviter le retard dans l'émission des neutrons, un initiateur composé de polonium et de béryllium est placé entre les 2 hémisphères. Les deux éléements produisent spontanéments des neutrons lorsqu'ils sont associés.

A la fin de 1944, cette théorie était en la fin du développement mais c'était encore une théorie quand la quantité suffisante de plutonium arriva en début de Juillet 1945 pour passer de l'expérience théorique aux faits. Oak Ridge continuait à produire de l'Uranium 235 et on espérait qu'il y en aurait assez pourpréparer une bombe sur le principe du canon au milieu de Juillet. Tout maintenant ne dépendait que d'une question : Une bombe nucléaire fonctionnerait-elle vraiment ?

Plus d'un an avant l'expérience, le général Grooves avait pris les premières mesures pour répondre à cette question. Il choisissa un site expérimental sur le polygone d'Alamogordo, une étendue isolée et désolée du désert du Nouveau Mexique. Ce site était à 350 km de Los Alamos et à 35 km des premières habitations et correspondait totalement pour faire exploser la bombe. Enfin des plans furent établis pour Trinity, la première bombe atomique.

 

La bombe A part4

Créé le : 25/4/2004
Edition du : 25/4/2004
Auteur : Blacknights

Au début de juillet 1945, Trinity camp était devenu le coeur d'un noeud de communication reliant les centres d'observations autour du point zéro, sur lequel s'élevait une haute tour d'acier. A différente distance du point zéro se trouvaient des appareils de mesure qui était tous relié à un centre d'enregistrement.

la tour d'acier qui allait abriter Trinity

Le Samedi 15 Juillet 1945, dans la soirée, plus de 250 savants avaient rejoint la base. Au moment où lespréparatifs se terminait pour l'essais de Fat Man (la bombe au plutonium), un colis soigneusement gardé était déjà transporté à travers les Etats Unis jusqu'au croiseur Indianapolis. Il s'agissait des éléments de Little Boy, la bombe à l'uranium déjà embarquée pour le Pacifique.

Les 2 hémisphères de plutonium arrivèrent à Trinity en provenance de Los Alamos. Ils furent montés dans l'enveloppe de la bombe et l'ensemble fut alors conduit dans le désert jusqu'à la tour expérimentals où il futlentement hissé jusqu'au sommet. C'est seulement à ce moment là que la couronne de charges explosives fut mise en place.

Trinity en personne :p

Dans les abris bétonnés d'observation dont le plus rapproché se trouvait à 8km, se rassembla l'élite de la physique nucléaire mondiale : Oppenheimer, Fermi, Chadwick, Frish, Lawrence et bien d'autres encore.

La nuit du 15 juillet était humide et venteuse. Groves et Oppenheimer redoutaient que le vent ne transportât des particules radioactives sur des régions habitées. Il serait aussi probable que les deux avions d'observation devraient restés au sol. Mais l'ajournenment lui, devait être évité à tout prix.

Peut après 2h, le temps s'éclaircit. Puis en altitude, des vents légers commencèrent à disperser les nuages. Peu avant 5h, les spécialistes météo signalèrent que les conditions pourraient se maintenir pendant 2 heures et groves décida que l'explosion aurait lieu à 5h30.

Sur la tourt on procéda aux dernières vérifications. Les mises à feu éléctriques furent branchées. Les lampes éléctriques, qui illimunaient la tour pour signaler sa présence aux avions d'onservation, furent allumées et les membres du détachement de préparation la quittèrent à bord de jeeps.

Peu après 5h, le compte à rebours commençà; la voix de l'officier responsable se faisait entendre. Fermi avait fait le pari que la bombe mettrait le feu à l'athmosphère et ferait sauter la Terre. D'autres avaient pariés quela bombe ferait long feu. Le compte à rebours maintenant criait cinq minutes, deux minutes, une minutes, puis les secondes, 10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1, zéro !!!

Beaucoup de témoins qui se trouvaient sur les lieux, les yeux protégés, ont décrit la première explosion nucléaire du monde. Voici la version d'Otto Frish :

"Brutalement, et dans le plus grand silence, les collines furent baignée d'une brillante lumière, comme si quelqu'un avait allumé le soleil, en pressant sur un bouton" devait-il écrire. Il attendit quelques secondes et dirigea ses yeux vers Trinity. A près de 35 kilomètres de là, l'explosion était trop brillante pour pouvoir être regardée; cependant, on pouvait distinguer un petit noyau brillant : Après quelques secondes, je pus maintenir mes yeux sur l'objet et il apparaissait à présent comme une boule rouge presque parfaite, de la taille du soleil ; elle était relié au sol par une courte traine grise."

"il apparaissait à présent comme une boule rouge presque parfaite, de la taille du soleil" Otto Frish

Frish ajoutait : "La boule s'éleva longtemps, allongeant sa traine et devenant progressivement plus sombre et légèrement plus grosse. Des taches plus sombres et plus brillantes apparurent, faisant ressembler la boule à une framboise. Ensuite son mouvement d'ascension se ralenti et elle s'aplatit, mais elle restait toujours reliée au sol par sa traine qui ressemblait de plus en plus à une trompe d'un éléphant. Puis une excroissance apparut au sommet de la partie supérieure et un second champignon s'épanouit au-dessus du premier, prénétrant lentement à travers les couches de nuages les plus élevées."

 

Après la lumière de l'explosion, il y eut le fraca et l'onde de choc. Fermi, jettant une poignée de bout de papier au moment où le souffle fouettait les membres de son groupe, calculait la puissance de l'explosion.

Trinity se terminait par un total succès. La bombeavait eu le même effet qu'une explosion de 20 000 tonnes de T.N.T. La nouvelle habilement codée "Opération effectuée ce matin. Diagnostic encore imcomplet mais résultats paraissent satisfaisants et dépassent déjà tous les espoirs" fut envoyée par radio à Postdam, où Truman et Churchill étaient en conférence avec Staline.