Les bombes A et la fission nucléaire

"Utilisée en 1945 à Hiroshima, ce type de bombe repose sur la fission de noyaux d'uranium. On utilise pour cela de l'uranium 235, beaucoup plus rare dans la nature que son isotope, l'uranium 238, mais qui a la particularité d'être fissile, c'est-à-dire que les noyaux de ce matériau sont susceptibles de se scinder sous l'effet d'un bombardement de neutrons en produisant de nouveaux neutrons qui iront à leur tour provoquer la fission d'autres noyaux. Ce phénomène, appelé "réaction en chaîne", entraîne un considérable dégagement d'énergie, la réaction en chaîne se poursuivant inexorablement, de façon exponentielle, en quelques fractions de seconde.

Les bombes A sont constituées de deux blocs d'uranium 235, chacun de ces blocs devant être inférieur à une taille minimum, "la masse critique", pour éviter que la réaction en chaîne se produise spontanément. La mise à feu va donc consister à rapprocher les deux blocs d'uranium 235, à l'aide d'un explosif classique, de façon à ce que la masse soit suffisante pour déclencher la réaction en chaîne.

Il est également possible d'utiliser un autre matériau fissile, le plutonium 239, mais celui-ci ne se trouve pas dans la nature et doit être obtenu à partir du combustible irradié des centrales nucléaires.

Les bombes H et la fusion nucléaire

La bombe H, encore appelée bombe à hydrogène ou bombe thermonucléaire, fonctionne selon le principe de la fusion nucléaire. Le combustible nucléaire se compose, en principe, de deutérium et de tritium, deux éléments à noyaux légers qu'il faudra rapprocher pour en former un plus lourd.

Pour annihiler les phénomènes de répulsion entre les noyaux, il faut des pressions et des températures extraordinairement élevées qui ne peuvent être obtenues que grâce à l'explosion préalable d'une bombe à fission.

Une fois la réaction de fusion amorcée, les émissions de neutrons vont entraîner la fission des masses d'uranium et de plutonium qui constituent l'enveloppe de la bombe. On a donc ainsi une réaction en trois étapes, fission-fusion-fission, qui libère une quantité d'énergie considérable. La première arme à fusion nucléaire a été testée à Eniwetok en 1952.

Les principes fondamentaux du fonctionnement des armes nucléaires, décrits sommairement ci-dessus, n'ont semble-t-il pas connu d'évolution notable depuis les années 1950 mais de nombreuses améliorations techniques ont été apportées au fil des années pour rendre ces armes plus fiables, plus légères et malheureusement plus puissantes.

Les principaux éléments utilisés dans la fabrication des armes nucléaires

Pour la fabrication des armes nucléaires, les cinq éléments suivants sont principalement utilisés:

- l'uranium 235,
- l'uranium 238,
- le plutonium 239,
- le tritium,
- et le deutérium.

Ce sont donc ces mêmes éléments qui se retrouvent dans les déchets produits aussi bien au stade de la recherche qu'à celui de la fabrication et de l'entretien des charges nucléaires. (...)

Les essais nucléaires

Depuis janvier 1994, dans le cadre de la Conférence du désarmement des Nations-Unies, des négociations ont été conduites en vue de la conclusion du Traité d'interdiction complète des essais nucléaires.

Malgré la complexité des négociations, on peut aujourd'hui raisonnablement espérer qu'on n'assistera plus, dans aucune partie du monde, à une reprise des explosions même pour des essais d'armes de très faible énergie.

La France, qui a signé, en 1996, le Traité d'interdiction complète des essais nucléaires, a commencé immédiatement à démanteler le Centre d'expérimentations du Pacifique, opération qui sera très prochainement achevée.

Cela ne veut malheureusement pas dire que la France comme les autres puissances va renoncer à son armement nucléaire, cela signifie simplement que l'on dispose désormais de techniques de simulation qui permettent de faire l'économie des essais en puissance réelle.

La mise en oeuvre du programme de simulation devrait en effet permettre d'obtenir, en laboratoire, des informations qui ne pouvaient être obtenues jusqu'ici que par l'expérimentation directe.

Si la simulation est aujourd'hui possible, c'est en grande partie grâce aux progrès enregistrés dans la capacité des ordinateurs, mais c'est surtout grâce à la mise au point du laser mégajoule qui permet l'inflammation et la combustion de matières thermonucléaires à une micro-échelle.

Ce programme de simulation, qui devrait débuter en 2006 à puissance réduite puis en 2010 à pleine puissance, est très ambitieux et dès lors très coûteux puisqu'il pourrait, selon les estimations actuelles, s'élever à près de 16 milliards de francs.

Si on a procédé jusqu'à maintenant à des essais en vraie grandeur, c'est que les phénomènes extraordinairement complexes qui régissent le fonctionnement des armes nucléaires ne pouvaient être étudiés qu'au cours d'expériences permettant d'obtenir des températures, des pressions et des vitesses comparables à celles qu'on aurait obtenues en faisant exploser une arme réelle.

À partir du moment où la France avait décidé de se doter d'armes nucléaires, les essais étaient nécessaires.

Comme le notait M. Lucien Michaud, un des responsables de la Direction des Applications Militaires (DAM) du CEA 35: "Un engin nucléaire est un objet trop complexe pour être simplement conçu par le calcul sans aucune mise au point expérimentale. Sans confirmation possible par l'expérience, aucune innovation scientifique ou technologique n'aurait pu être introduite dans les armes dont nous disposons, aucune arme nouvelle n'aurait pu être créée."

Il faut d'ailleurs remarquer que tous les pays qui se sont dotés de l'arme atomique ont procédé à de multiples essais :

- 1 057 aux États-Unis,
- 715 en URSS,
- 45 en Grande-Bretagne,
- 46 en Chine.

Avec les 210 essais français, on arrive ainsi à un total de plus de 2 000 explosions expérimentales dans le monde.

Comme dans tous les autres secteurs de la recherche, les résultats des expériences ont servi à concevoir des engins plus puissants, plus précis ou répondant mieux aux attentes des utilisateurs et, dans ce cas particulier, aux demandes spécifiques des militaires.

L'énergie dégagée par une explosion n'est, de fait, pas le seul paramètre intéressant.
Les moyens de mesure de plus en plus sophistiqués qui ont été utilisés permettaient en effet d'obtenir de nombreuses autres indications telles que la température, la pression, les flux de déplacement des éléments ou encore les réactions de ces différents éléments entre eux. Tous ces paramètres scrupuleusement enregistrés devaient permettre, une fois comparés aux prévisions théoriques, soit de valider soit de modifier les processus de fabrication des armes.

Engagées dans une course sans fin pour augmenter la puissance de leurs armes, les grandes puissances ne pouvaient pas renoncer aux essais. À partir du moment où on acceptait de rentrer dans une logique de compétition entre États et entre blocs, il fallait obligatoirement faire progresser la puissance et l'efficacité de ses armes pour ne pas prendre de retard sur les autres.

Ainsi la France, en une trentaine d'années, est passée de la simple bombe A aux bombes à fission renforcée pour en arriver comme les autres aux bombes H utilisant les réactions thermonucléaires. (...)

Malgré les précautions prises, il est indéniable que tous ces essais ont entraîné des retombées radioactives et ont généré des déchets. La seule manière d'éviter les conséquences écologiques et sanitaires de ces essais aurait été de renoncer aux armes nucléaires. Il aurait fallu pour cela initier une autre politique de défense, mais ceci relève d'un autre débat (...)."

Office parlementaire d'évaluation des choix scientifiques et technologiques, L'évolution de la recherche sur la gestion des déchets nucléaires à haute activité (tome II: les déchets militaires). Rapport de M. Christian BATAILLE, député (15 décembre 1997) [sur le site du Sénat]. Assemblée nationale: n° 541 (11ème législature) - Sénat: n° 179 (1997-1998)