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Kiriyama

Qu'est-ce qui est difficile pour faire une arme nucléaire ?

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Bonsoir,

 

En lisant un article sur les bombes nucléaire sud-africaines, ils disent que le dessin des bombes est "fiable et rustique mais peu performant" (je ne me souviens plus exactement de la formulation en anglais), mais pourquoi peu performant ? Qu'est-ce qu'elles avaient, ou n'avaient pas ?

 

South_African_nuclear_bomb_casings.jpg

 

 

    C'est très difficile a répondre ... La seule chose sure qu'on peut en dire c'est qu'apparemment au vu des échelles visibles de l'image, ces corps de bombes font environ 50-60m de diamètre ... Ce qui veut dire que la seule chose sure qu'on peut avancer quand a leur niveau de maitrise technologique des étages A nucléaires :

 

    C'est qu'elles sont d'une génération antérieure a l'architecture de base la + simple connue des bombes A au Pu239 qui fut celle de Fatman & Trinity (et tout un parc de bombes très similaires que les US ont possédé jusque dans les années 60 avant de les recycler pour leur combustible, bien qu'entre temps ils s'étaient déja équipé de beaucoup mieux ... Mais bon inutile a l'époque pour les USA de retirer le premier parc de bombes même si peu efficace parce qu'ils possédaient mieux entre temps : Vu leur usine de production du Pu239 en masse a Los Alamos ils n'avaient pas besoin de recycler en permanence du combustible pour moderniser un parc comme nous en France ou les quantités beaucoup + limités exigent des recyclages réguliers ... Ceci dit avec les traités les choses ont changé depuis ...)   Pour la simple et bonne raison que si ces bombes sud af étaient de la mme génération que l'architecture plutonium la + rudimentaire connue :

 

     Elles seraient 2x + large en épaisseur, du fait que la première génération d'arme nucléaire au plutonium exigeait un étage d'1m de diamètre (explosifs en ballon de foot, couches de combustible en Pu239 et additifs divers, vide de marge de compression, bille de polonium 210) Fatman & Trinity avait des corps de bombe aussi large a cause de cette architecture la ...

 

    Mais entre temps, sont passé par la des évolutions sur les explosifs chimiques et leur détonateurs synchro-desynchro (pour réaliser une explosion garantissant une compression sphérique quasi parfaite du matériaux combustible en sont centre géométrique) qui n'avaient plu besoin de prendre autant de place ... Mais aussi des miroirs a neutron bien + efficaces pour permettre de diminuer la masse critique nécessaire a l'ignition sur-critique de la fission explosive ...

 

      Mais exactement en même temps que ces évolutions ont eu lieu fin des années 40/début 50 aux USA : Ils introduisaient eux de la fusion dopante en même temps ! Et très rapidement ensuite : Les tout premiers essais a fusion de puissance (l'écart de savoir faire a même pas 2 ans, voir potentiellement quelques mois ! Car a peine Trinity et son essai réalisée, a Los Alamos ils travaillaient déja sur la fusion ...)

 

    Mais je pense que ces bombes sud africaines ne sont probablement pas a fusion dopante, car la fusion dopante est considérée même si ce n'est pas une vrai bombe H comme un processus qui rend très efficace les armes nucléaires A ... Dès les années 70 on savait qu'en théorie on pouvait si on le voulait se passer de la fusion de puissance pour réaliser des armes A aussi puissantes que les armes H de moyenne puissance (500 Kt voir 1 mégatonne, car oui en théorie on peu pousser un étage A dopé a la fusion jusqu'a 1 Mt ! Mais cela gaspillerait du précieux combustible fissible : Autant réaliser des armes H de cette puissance avec des étages A miniaturisés au possible pour ces puissances recherchées ...)

 

   Les étages A dopés permettent une excellente exploitation du combustible fissible a l'inverse des étages A simples qui eux avaient le défaut comme par exemple pour la première génération d'armes A US comme Fatman & Trinity d'avoir a peine 1% de la masse combustible requise, qui fissionnait réellement dans le processus ... Ce qui limitait leur rendement a 25 Kt environ ... (le timing entre l'ignition par sur-criticité et l'éparpillement dans le plasma de l'explosion était si serré qu'a peine 1% de la masse sur-critique des 40 kg de Plutonium au coeur de ces armes entrait réellement en fission et donc étaient en jeu dans le rendement global ...)

 

     On considérait donc ces armes comme très peu efficace sur leur usage optimum du combustible ... Et les améliorations avec de meilleurs miroirs a neutron n'y changeait que moyennement les choses en passant probablement de 1 a 1,5 voir 2% du combustible réellement fissionné après ignition quand le plasma explosif s'éparpille ...

 

    Les armes A dopées du fait de la production massive de neutrons ont fait sensiblement grimper bien + haut le taux de combustible entrant réellement en fission, et c'était a cela que servait cette fusion dopante qu'elles soit faite par du deutérium ou du tritium ou encore les 2 mixés ... (aucune idée par contre a combien de % réellement fissionné cela faisait grimper, mais la logique veut que ce soit un facteur 10 environ : Car on passait a des rendement de 20kt environ a près de 200kt avec les premiers essais a fusion dopante : Le facteur 10 en rendement était bien la, et comme seule la fission est en jeu pour produire de la puissance il me parait probable que soit idem pour le % de combustible fissionné ... Soit environ 15 a 20% du combustible entrant réellement en fission au lieu de 1 a 2% !)

 

    On a donc commencé a considérer les armes nucléaires efficaces au niveau de leur usage réel du combustible dans la masse critique de base en jeu a partir des étages a fission dopé ...

 

    La logique veut donc que ces armes en photo si elles sont considérées comme "peu efficaces & rustiques"  veux probablement dire qu'elles sont basées sur une architecture basique non dopées mais par contre bénéficiant probablement malgré tout des avancées dans l'efficacité des explosifs d'ignition et des miroirs a neutrons ... (Miroirs a cobalt probablement) car c'était la seule façon de faire évoluer en efficacité les armes A si elles ne sont pas dopées par une fusion de puissance, fusion qui fait sensiblement décoller le taux de fission du combustible en jeu ...

 

    Chose a savoir, ces armes sont un transfert technologique israelien (Israel & l'Af Sud ont eu un programme nucléaire commun pendant quelques années) qui lui même était a l'origine un transfert technologique français vers Israel ... (Transfert qui s'est fait d'ailleurs dans le dos de l'autorité présidentielle a l'époque ... Israel avait de nombreux alliés dans l'administration et certains politiques français qui ont permis cela, quand a l'origine le président de Gaulle pour lui c'était hors de question ... Un dossier assez similaire aux Mirage III en somme ...)  Elles sont donc au pire des cas issues du minimum d'avancée techno du savoir faire français des années 60 ...

 

      La France avait entamé son programme nucléaire dès la fin de la guerre (création du CEA en 45-46 je crois) bien que le gros du travail du CEA pour réaliser sérieusement une arme nucléaire a plutot eu lieu entre 1955 & 60 ... (la France sorti de la guerre pouvait guère diriger du gros budget vers cela dans l'immédiat alors qu'il fallait massivement se ré-équiper pour toutes nos armées ... Guerres coloniales obliges ... Il a fallu attendre l'entrée dans les 30 glorieuses et une armée bien ré-équipés a nouveau a niveau) On peut estimer sans prendre beaucoup de risques que l'avancée du programme nucléaire français n'est pas forcément repassé par les mêmes étapes exactes que celle du programme US durant la guerre ... Entre 1955 & 60 il y avait déja eu ne serait qu'aux USA de sérieuses avancées tant dans l'architecture explosifs que l'amélioration de nombreux équipements internes a la synchro-desynchro de ceux ci ... Et les miroirs a neutron ! Il se peut même qu'on était déja dans le coup sur la fusion dopante ...

 

    Car le tout premier essai nucléaire français fut très puissant pour un "premier" : 60 Kt pour un premier essai, c'est beaucoup en comparaison de ce que les autres nations du club des 5 avaient réussies a faire mais facile 10 a 15 ans + tot (si on met de coté la Chine qui elle a avancée un chouille en avance sur la France, chose qui d'ailleurs avait accéléré le programme par décision politique refusant d'être a la traine derrière la Chine !) il est donc très probable que le tout premier essai français c'est fait dans des conditions ou l'ont a directement produit une architecture aussi moderne que les autres a la même époque ou presque ... Avec de nettes avancées dans les miroirs a neutron et miniaturisations diverses si on peut appeler cela "miniaturisation" ...

 

     C'est donc probablement ce type d'architecture la qu'on a transmit a l'époque a Israel et qu'Israel a transmis ensuite a l'Af du Sud ... Car si ça serait des bombes A dopées je doute fortement qu'on se serait permis de juger ces armes "peu efficace, mais rustique" car bon dans les années 70-80 :

 

     La plupart des bombes A dopées existantes étaient + puissantes que nos bombes H françaises actuelles a 100Kt emportées dans le M45 & 51 ...  Difficile de les juger "peu efficace" et en général quand on parle d'armes nucléaires efficaces : C'est sur leur taux de fission correct, donc des armes A dopées a la fusion forcément

 

     Et puis bon je doute que la France a l'époque accepte un transfert techno qui serait allé aussi loin en fournissant a Israel carrément un savoir faire allant jusqu'a la fission dopée, d'un a l'époque de ces transferts, la fission dopée n'était il me semble même pas réellement dans notre parc d'armes utilisables, mais étaient + en campagne d'essais ! (a Mururoa)

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A ma connaissance, le pays qui a réussi à construire des armes nucléaires avec le moindre effort et au moindre coût est l'Afrique du Sud - certaines sources parlent de 500 millions de dollars au total, alors que Saddam Hussein par exemple a dépensé des milliards sans résultat.

 

Après avoir envisagé la filière plutonium, ils se sont rabattus sur la filière uranium enrichi, pour laquelle ils avaient la matière première -uranium naturel- en abondance et qu'ils ont estimée plus simple. Et ils se sont limités à la formule la plus simple et la plus robuste, l'arme-canon du type d'Hiroshima, la plus simple mécaniquement même si elle est volumineuse, dépense beaucoup de matière fissile et a une puissance limitée.

 

Ils ont construit 6 armes de 10 à 20 kt, chacune pesant 1 tonne et incluant 55 kg de matière fissile, tirable par avion d'attaque Buccanneer.

 

C'est le démantèlement de l'apartheid qui a fait disparaître leur besoin de dissuasion nucléaire et a mis fin à leurs projets de construire des armes plus petites -donc aussi plus complexes- qui puissent être intégrées sur des missiles balistiques moins vulnérables que des avions et soient en même temps plus puissantes. Le lien ci-dessous cite un objectif de missiles de portée 2000 km avec ogive de 100 kt pour l'an 2000. A la place, ils ont démantelé entièrement leur programme.

 

Cette étude très complète en trois parties est intéressante :

Quand l'Afrique du Sud avait la Bombe I 

Quand l'Afrique du Sud avait la Bombe II 

Quand l'Afrique du Sud avait la Bombe III

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A ma connaissance, le pays qui a réussi à construire des armes nucléaires avec le moindre effort et au moindre coût est l'Afrique du Sud - certaines sources parlent de 500 millions de dollars au total, alors que Saddam Hussein par exemple a dépensé des milliards sans résultat.

Sur les 3 liens que tu donnes, on voit que l'Afrique du Sud a échangé beaucoup d'Uranium donc une assistance technique. Donc le prix du programme nucléaire serait certes de 500 millions de dollars mais aussi de plusieurs centaines de tonnes d'uranium.

 

Pour certains pays (en particulier Israël) l'uranium peut être beaucoup plus dur à trouver que le budget nécessaire à la bombe.

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Sur les 3 liens que tu donnes, on voit que l'Afrique du Sud a échangé beaucoup d'Uranium donc une assistance technique. Donc le prix du programme nucléaire serait certes de 500 millions de dollars mais aussi de plusieurs centaines de tonnes d'uranium.

 

Pour certains pays (en particulier Israël) l'uranium peut être beaucoup plus dur à trouver que le budget nécessaire à la bombe.

 

C'est vrai, cependant la correction n'est pas si grande : même aux prix plus élevés d'il y a deux ans, soit 60$ la livre de U3O8, cent tonnes d'uranium métal ne représentent qu'environ 15 millions de dollars.

 

Cela dit, le coût très bas de la bombe pour l'AfSud est vraiment un cas très favorable, puisque non seulement le programme s'est concentré sur le minimum absolu sans la moindre sophistication (et sans possibilité de monter les bombes sur une ogive de missile) mais encore l'accès à l'uranium était assuré et les capacités techniques de réaliser l'enrichissement étaient là.

 

Pour un pays qui doit acquérir l'uranium, et les capacités d'enrichissement, et qui veut pouvoir monter ses bombes sur des missiles... c'est beaucoup plus dur. Non seulement les coûts, mais encore les délais peuvent monter en flèche.

 

Et puis les 500 millions de dollars s'entendent aux prix des années 80. Rien qu'en corrigeant de l'inflation, on dépasse largement le milliard en monnaie d'aujourd'hui.

 

Bref, à moins d'un milliard, t'as plus rien ! :lol:

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Je pense qu'aujourd'hui avec l'information publique qu'il est possible de réunir les compétences nécessaires pour concevoir, de manière théorique, une arme atomique.

 

Reste que l'accès à la matière fissile et aux composants de haute précision nécessaire à la conception est soit impossible, soit très surveillé... et beaucoup trop cher à concevoir en dehors des capacités financières d'un état. 

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Je pense qu'aujourd'hui avec l'information publique qu'il est possible de réunir les compétences nécessaires pour concevoir, de manière théorique, une arme atomique.

 

Reste que l'accès à la matière fissile et aux composants de haute précision nécessaire à la conception est soit impossible, soit très surveillé... et beaucoup trop cher à concevoir en dehors des capacités financières d'un état.

T'iras expliquer ça au Coréen qui rament a produire une bombe qui explose vraiment.

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Les sud-africains ont pourtant réussis.  ça m'étonne que les nord-coréens rament autant surtout qu'il s'agit d'une priorité pour le régime. A croire que leur programme est saboté de l'intérieur.

 

C'est surement plus simple quand on est aidé que de partir d'une feuille blanche.

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En même temps, si au moindre échec tout les scientifiques qui bossent sur le projet sont abattu au moindre échec, normal qu'ils rament ; faut tout recommencer au début à chaque fois  O0 !

 

""""" Attention, Attention, ceci était une plaisanterie de mauvais gout sur le système totalitaire Nord Coréen , Warning """"""

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Les Nords-Coréens soient ils sont obligés de contrebander tous les composants jusqu'à la vis de 12, soit de les fabriquer eux-même. L'embargo sur l'Afrique du Sud était plus cool à ce niveau là, surtout avec un éventuel soutient israélien. A contrario je pense que la Chine ne voit pas d'un bon oeil le programme nucléaire Nord-Coréen et leur met les batons dans les roues autant que possible, ça rajoute à la difficulté de l'exercice.

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Rien que les détonateurs synchros ne doivent pas se trouver facilement, et pas juste 1 ou deux. La politique anti-prolifération à l'air efficace en tout cas.

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Les sud-africains ont pourtant réussis.  ça m'étonne que les nord-coréens rament autant surtout qu'il s'agit d'une priorité pour le régime. A croire que leur programme est saboté de l'intérieur.

 

C'est surement plus simple quand on est aidé que de partir d'une feuille blanche.

L'Afrique du Sud c'est pas n'importe quelle pays!!! Ils ont toujours eu de très forte connexion avec les pays d'émigration qui l'on colonisé, y compris sous l'apartheid, avec des collaboration industriel tres proche. En gros tous les pays occidentaux avec des compétences nucléaires ont aidé de prés ou de loin la conception de la bombe sud africaine ... Les USA et Israel avec la coopération qu'on connait, mais aussi en Europe l'Allemagne - qui a des relation industriel très étroite avec l’Afrique du Sud sous l'apartheid et qui est le plus fort soutient de l’Afrique du Sud dans ce dossier -, mais aussi le Uk et la France. Entre ca et le haut niveau de formation de l'élite sda africaine ... forcément c'est tout de suite plus simple. Meme chose avec les programmes nucléaires argentins par exemple. On parle ici de pays qui dans les année 60/70 faisait technologiquement plus ou moins jeu égal avec les meilleurs.

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A la différence de la Corée du Nord, l'Afrique du Sud a largement bénéficié d'aides extérieures, l'embargo sur Pretoria étant plus théorique qu'autre chose. Israël, États-Unis, France pour ne citer que ceux-là ont toujours vendu du matériel de haute-technologie à l'Afrique du Sud. Sans compter que les Sud-africains avaient sûrement des ingénieurs et une main d’œuvre mieux formée que celle de la Corée du Nord.

 

Et la bombe sud-africaine restait assez basique. Les Sud-africains ne savaient d'ailleurs pas encore trop comment la vectoriser.

Edited by Kiriyama

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Une question: Est ce que le cliché du physicien nucleaire soviétique mis au chômage par l'implosion de URSS prêt à exporter son savoir à l'étranger contre de l'argent est vrai?

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Bonne question. Mais je crois que des programmes de reconversion avaient été mis en place pour éviter ça. On a trouvé à les réoccuper.

 

Sinon, voilà les bombes sud-africaines :

 

South_African_nuclear_bomb_casings.jpg

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Je croyais qu'officiellement il n'y avait eu que 6 bombes ...

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Le principal avantage des armes nucléaires ce est que personne va utiliser. Début de la nukler de guerre = fin de l'existence humaine. :wacko:

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En cas de frappe nucléaire massive, on a deux cas à considérer : soit l'habitabilité de la planète est modifiée (phénomène d' "hiver nucléaire" ou empoisonnement généralisé (sols, eau, air) par la radioactivité) et la tout est incertain, soit elle ne l'est pas.

Si l'habitabilité de la planète n'est pas modifiée ou seulement un peu, même s'il est horrible d'en parler de manière purement chiffrée sans prendre en compte le vécu au niveau de chacun, il n'y aura surement pas fin de l'existence humaine. La résistance et capacité de rebond de notre espèce sont plus fortes que ce que certains pensent. Quelques éléments ou exemples :

- En 1939-1945, la Pologne a perdu 15% de sa population, ou en est-elle aujourd’hui ?

- Si la France perdait 1/3 de son PIB elle se retrouverait au niveau des "annees Mitterrand" avec une population d'environ 60 millions dans les deux cas (1.5 a 2% de croissance depuis 1981). Avec une perte de 2/3 du PIB, la France se retrouverait au niveau de la deuxième partie des années 1960. La vie est-elle insupportable a l'époque ? (apparemment "oui" vu les manifestations de mai 1968 - LOL !)

- Si les USA perdaient 90% de leur PIB (environ 18k bilUSD en 2014 avec 321 millions d’habitants) ils se retrouveraient à leur niveau de 1950 (environ 2k bilUSD calculé à inflation corrigée avec à l’époque 151 millions d'habitants) et ce n’était pas la misère là-bas a cette époque… Mieux (si l’on peut dire !), si ils perdaient en même temps 90% de leur population la part de chacun des survivants s’en trouverait accrue d’autant.

- Rien ne serait « de-inventé », je veux dire par là que la moindre bibliothèque (et surtout datacenter) d’université au fin fond de l’Argentine contient des connaissances scientifiques qui feraient rêver d’importe quel savant des années 1960.

A vue de un siècle après l’échange nucléaire, l’humanité a – en ne regardant que les chiffres – largement la capacité à surmonter une telle catastrophe et d’être repartie en avant.

L’impact psychologique (quasi-religieux) de la catastrophe serait - à mon avis – potentiellement un risque non-négligeable et imprévisible : difficile de continuer à croire en l’avenir après une telle épreuve même si tout le monde a retrouvé de la nourriture, de l’eau et de l’électricité après quatre ou cinq ans. Surtout que le « rien ne serait de-inventé » s’appliquerait aussi aux armes nucléaires et qu’une récidive [ou plusieurs] restera toujours possible…

Edited by chaba
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L'eau lourde. Si pendant la seconde guerre mondiale, les alliés n'avaient pas barré la route de l'approvisionnement en eau lourde, Hitler aurait eu la bombe, et avec un malade comme ça, nous serions probablement tous morts à l'heure qu'il est.

 

Je te met un lien vers un article sur la bataille de l'eau lourde :

 

http://www.cerpi-officiel.be/Allemagne-nazie/le-secret-de-leau-lourde.html

 

Edited by nans2france

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Si je ne m'abuse, avec l'eau lourde (oxyde de deuterium) c'est pour travailler sur la bombe H or l'allumette de la bombe H c'est une bombe A donc l'Allemagne voulait griller les étapes mais pour moi c'était une impasse.

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10 minutes ago, zone 51 said:

Si je ne m'abuse, avec l'eau lourde (oxyde de deuterium) c'est pour travailler sur la bombe H or l'allumette de la bombe H c'est une bombe A donc l'Allemagne voulait griller les étapes mais pour moi c'était une impasse.

L'eau lourde servait de modérateur dans les petits réacteurs de l'époque ... réacteurs fonctionnant avec de l'uranium très faiblement enrichis et capable de produire du plutonium pour une bombe A.

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