Avec l´uranium 235 en exemple.
J´ai volontairement simplifié mon explication pour qu´elle soit compréhenssible, donc pour ceux qui s´y connaisse, vous êtes prévenu, c´est volontaire.
C’est un métal que l’on trouve à l’état naturel.
Il a servit à raser Hiroshima, mais n’est plus utiliser dans les armes nucléaire de nouvelles génération.
Je commence la description du fonctionnement d’une bombe A, ou plus simplement de la fission atomique.
Tout d’abord, la radioactivité. La propriété des matériaux radioactifs, c’est qu’ils dégagent de l’énergie seule. Sans rien faire, ils émettent diverses radiations, « ils fondent ».
En effet, l’énergie qu’ils dégagent, c’est l’énergie de leur propre matière qui est directement convertie. Ainsi, si vous enfermé un bout d’uranium dans une boite hermétique, et que vous l’ouvrez 100 ans plus tard, l’uranium aura disparu, convertie seul en énergie.
Voilà pour le principe de la radioactivité, simplifié.
Maintenant la réaction en chaîne. Comment est elle produite ?
Plus la masse d’uranium est importante, plus l’énergie dégagée sera importante.
Pour que la réaction en chaîne commence, avec de l’uranium 235, de manière traditionnel, il faut une masse d’environ 20 kg. C’est ce qu’on appelle la masse critique.
Je m’explique. Si vous avez 5 kg d’U235 ( uranium 235), il y aura une forte chaleur qui sera dégagée par le métal, comme si c’était un bout d’acier qui sortait du four, sauf que pour l’uranium, la chaleur dégagée est constante. Si vous mettez en contact un autre bout d’uranium de 5 kg avec le bout déjà existant, vous obtiendrez une masse de 10kg. La chaleur dégagée sera encore plus importante. Vous mettez encore un autre morceau de 5 kg en contact. La masse est alors de 15Kg d’uranium. ( poids total de l’uranium).
A ce moment là, la chaleur dégagé monte en flèche, en plus des radiations, cette masse suffirait à tuer n’importe qui à proximité.
J’ai expliqué que la masse critique traditionnelle de l’uranium 235 était de 20kg.
On ajoute alors 5 kg à nos 15kg déjà existant. On atteint les 20kg, et la réaction en chaîne se produit automatiquement en une fraction de seconde. C’est l’explosion.
Dans un réacteur nucléaire, on jout avec « le poid » de l’uranium.
Dans un sous marin, le moteur est un simple moteur à vapeur qui fait tournée l’hélice.
Mais pour obtenir la vapeur, l’eau est chauffée grâce à la chaleur dégagée par l’uranium. Si on veut que le sous-marin avance plus vite, on met en contact plus d’uranium, il y aura plus de chaleur dégagée, l’eau sera chauffé plus fort, le moteur tournera plus vite. Principe inverse, si on veut ralentir. Le tout sans jamais approcher la masse critique, sinon le réacteur explose.
Pour le fonctionnement d’une bombe atomique, le principe est toujours le même.
Sauf que le but c’est d’atteindre la masse critique, atteindre le poid necessaire pour produire une réaction en chaîne. On a vu que la masse critique était de 20kg. La puissance maximale d’une bombe A, utilisera donc au maximum une masse de 39kg d’uranium. ( théoriquement).
En fabriquant la bombe, on place 2 morceaux d’uranium de chaque coter. Chaque morceau fait 19.5 Kg. Ils sont donc à la limite de la réaction en chaine. Si 0.5kg d’uranium entre en contact sur un des deux morceaux, BOOM.
Les 2 morceaux de 19.5kg sont des demis sphères placées à chaque bout dans un cylindre, à l’intérieur de la bombe.
Pour faire exploser cette bombe, un petit explosif conventionnel va propulser un des 2 morceaux d’uranium contre l’autre. Les 2 morceaux seront alors en contact, il y aura une masse de 19.5+19.5= 38Kg.
La masse critique est largement dépassé, c’est l’explosion.
Voilà pourquoi une bombe A est limité au niveau de la puissance, les 2 morceaux ne pourront jamais dépasser 19.5kg sinon ils explosent avant d’être en contact.
Maintenant, pour bien comprendre, si les 2 morceaux d’uranium avaient eu une masse de 9.5Kg chacun, la bombe n’aurait pas explosée, puisque lorsqu’ils auraient été en contact, le poid aurait été de 19Kg.
Tout ça n’est que théorique.
J’ai pris l’exemple de l’uranium, mais les métaux radioactifs sont très nombreux.
Pour infos, le principe est exactement le même avec du plutonium, sauf que la masse critique est moins importante, et l’explosion plus puissante.
Aujourd’hui, plus aucuns réacteur, et plus aucune bombe n’utilisent de l’uranium, dans les pays dévelloppés. Seul le plutonium est utilisé, dans les réacteurs, et comme détonateur dans les bombes H.
Mais je ferais un autre topic pour expliquer le fonctionnement de la fusion nucléaire.
