La bombe à fission-fusion ou bombe H
La bombe à hydrogène (thermonucléaire) explose en trois étapes. Tout d´abord on réalise une fission en tous points similaire à la précédente pour amorcer une réaction de fusion qui ne peut se produire qu´à de très hautes pressions et à des températures proches de 100 millions de degrés dans le noyau afin de vaincre la répulsion atomique.
La deuxième étape est la fusion thermonucléaire d´atomes légers comme l´hydrogène.
C´est une réaction identique qui se produit dans les étoiles et qui les rend lumineuses. La fusion thermonucléaire d´un seul atome d´hydrogène produit 24.7 MeV d´énergie. La réaction la plus commune est celle impliquant du deutérium (D ou 2H), isotope stable naturel ayant un neutron supplémentaire et que l´on trouve dans l´eau de mer et du tritium (3H), réaction dans laquelle le neutron présente une énergie de 14 MeV. Les différentes réactions de fusion possibles sont les suivantes :
D + 3H → 4He + n + hn (17.59 Mev)
D + D → 3He + n + hn (3.27 Mev)
D + D → 3H + p + hn (4.03 Mev)
D + 3He → 4He + p + hn (18.3 MeV)
3H + 3H → 4He + n + n + hn (11.27 Mev)
3He + S → 4He + p + hn (18.35 Mev)
6Li + n → 4He + 3H + hn (4.78 Mev)
Les neutrons nécessaires à la réaction en chaîne sont formés spontanément au cours de la première explosion en bombardant un matériau appelé du "deutéride de lithium" placé dans le noyau. Lorsque le mélange atteint plus de 100 millions de degrés, les atomes de deutérium et de tritium fusionnent, libérant énormément d´énergie. En fait, à température donnée, le taux de réactions augmente en fonction du carré de la densité : une compression mille fois plus élevée conduit à la production d´un million de fois plus de réactions, d´où l´intérêt d´utiliser un explosif très puissant capable d´augmenter très rapidement et très fortement la pression dans le noyau de la bombe.
La troisième étape se produit au cours de la réaction de fusion durant laquelle des neutrons très rapides sont libérés avec une énergie telle qu´ils sont capables de fissionner les atomes d´uranium-235 et donc de réduire considérablement leur concentration (depletion), un phénomène impossible à réaliser à basse température. Cette troisième étape fait plus que doubler la puissance de l´explosion et produit l´essentiel des retombées radioactives de la bombe H.
Tous ces événements se produisent en l´espace de 600 milliardièmes de secondes (550 milliardièmes de secondes pour la réaction de fission et 50 milliardièmes de secondes pour la réaction de fusion).
A l´inverse des bombes à fission dont l´énergie est limitée à l´équivalent de quelques milliers de tonnes de TNT (kT), la puissance des bombes H n´a pas de limite pratique : vous pouvez les faire aussi puissantes que vous voulez en ajoutant simplement du deutérium et du tritium à la deuxième étape. C´est pourquoi l´énergie de la plupart des bombes H est exprimée en mégatonnes (MT), l´équivalent de la puissance libérée par plusieurs millions de tonnes de TNT. Elles sont des centaines voire des milliers de fois plus meurtrières que les bombes A.
Du temps de la Guerre Froide et jusqu´en 1969, tous les bombardiers stratégiques de l´US Strategic Air Command en alerte (réelle ou exercice) étaient porteur d´au moins quatre bombes H de 1 MT à plus de 20 MT chacune, ce qui conduisit inévitablement à quelques accidents. Heureusement, si ce n´était pas encore réellement la "détente" en ces temps incertains, ces bombes n´étaient jamais armées (l´ogive nucléaire était souvent séparée du coeur de la bombe) et n´ont jamais provoqué d´apocalypse, mais ce fut parfois à un atome près.
Notons que parmi les applications civiles de la fusion nucléaire, il y a notamment la fusion magnétique dans laquelle un plasma confiné dans un tore magnétique est porté entre 100 et 300 millions de degrés durant quelque minutes. Deux prototypes européens sont actuellement en développement : JET (opérationnel) et ITER (2015). JET peut obtenir des fusions thermonucléaires contrôlées durant 1 minute en libérant une énergie d’environ 16 MW, un record mondial. ITER devait produire 500 MW de puissance de fusion durant 400 secondes.
