10 questions honteuses sur les armes nucléaires: le physicien Dmitry Pobedinsky répond

Dans le nouveau série d'articles les experts répondent à des questions généralement embarrassantes à poser: il semble que tout le monde le sache déjà et le questionneur aura l'air stupide.

Avant la première d'Oppenheimer, nous avons discuté avec le physicien Dmitry Pobedinsky des bombes atomiques. Nous espérons que le film sera plus clair maintenant.

1. En quoi une bombe atomique est-elle différente d'une bombe conventionnelle ?

Une bombe, en principe, est un projectile bourré d'un explosif qui peut entrer très rapidement dans une réaction chimique. Lorsque cela se produit, une explosion se produit, c'est-à-dire qu'une grande quantité d'énergie est libérée en peu de temps.

Avant l'activation de la bombe, cette énergie est stockée dans un "état de sommeil", pour ainsi dire. Dans les bombes ordinaires, il est stocké sous forme de liaisons entre les atomes des molécules. Dans une bombe nucléaire - sous la forme de liens entre les particules du noyau, les protons et les neutrons. Les connexions entre ces derniers sont beaucoup plus fortes, de sorte que l'énergie qui sera libérée lors de l'activation de la bombe sera plus - ceteris paribus - environ un million de fois.

2. Quelle est la différence entre les bombes atomiques, nucléaires et thermonucléaires ?

Les concepts de bombe atomique et nucléaire sont le plus souvent interchangeables et dans notre contexte signifient la même chose: pour leur explosion, la réaction de fission nucléaire est utilisée éléments lourdscomme l'uranium ou le plutonium.

Les bombes thermonucléaires utilisent un principe différent - la fusion thermonucléaire, dans laquelle de tels poumons des éléments comme l'hydrogène ou le lithium fusionnent en éléments plus lourds, grâce auxquels l'énergie nécessaire pour explosion.

En termes de libération d'énergie, les bombes thermonucléaires, contrairement aux bombes nucléaires, peuvent être très grandes. Il est assez difficile de multiplier la puissance d'une charge nucléaire, mais il est relativement facile d'augmenter la puissance d'une bombe thermonucléaire.

Même les bombes thermonucléaires n'ont pas un facteur aussi dommageable que le rayonnement. Mais lorsqu'une bombe nucléaire explose, de nombreux éléments instables se forment et une contamination radioactive de la zone se produit.

Cependant, une bombe thermonucléaire contient souvent une bombe nucléaire, ce qui entraîne une pollution radioactive, bien que moindre.

Résumer:

• bombe atomique et bombe nucléaire c'est pareil
• les bombes atomiques utilisent des réactions d'éléments lourds, les bombes thermonucléaires utilisent des éléments légers,
• il est plus facile d'augmenter la puissance des bombes thermonucléaires que des bombes atomiques,
• avec une explosion nucléaire et thermonucléaire de même puissance, moins de pollution radioactive sera dans le second cas.

3. Comment les armes nucléaires sont-elles activées et guidées vers une cible ?

Dans la substance radioactive contenue à l'intérieur de la bombe atomique, la réaction de fission se poursuit constamment en mode couvant. Cependant, l'énergie libérée dans ce cas n'est pas suffisante pour qu'une grosse explosion se produise.

Il est possible de rendre le processus plus actif. Pour cela, la réaction de fission doit être en chaîne et auto-entretenue, c'est-à-dire que la rupture d'une liaison entre les particules du noyau provoque la rupture d'une autre, et ainsi de suite dans un ordre croissant. Ensuite, cet impact semblable à une avalanche en micro-fractions de seconde entraînera la libération d'une grande quantité d'énergie et, par conséquent, une explosion.

Il existe une masse critique - la masse minimale d'une substance nécessaire pour déclencher une réaction de fission en chaîne. Autrement dit, pour que la bombe explose, il est nécessaire de dépasser la masse critique. Cela se fait de deux manières :

1. Connectez deux barres identiques avec la même substance à l'intérieur et compressez-les pendant un moment. Autrement dit, si la masse critique est de 10 kg et que chaque barre pèse 6 kg, alors en les connectant, nous obtenons une barre pesant 12 kg, qui dépassera la masse critique, et une réaction nucléaire en chaîne commencera. Ainsi, par exemple, les créateurs de la première bombe "Baby", qui a été larguée sur Hiroshima.
2. Une balle qui a une masse inférieure à la masse critique est entourée d'explosifs et crée une explosion dirigée. L'onde de choc comprime cette boule, sa densité augmente. La masse pour cette nouvelle densité devient supérieure à la masse critique et la réaction commence. Cette méthode s'appelle l'implosion, elle a été utilisée pour activer le Fat Man largué sur Nagasaki, ainsi que pour le Gadget, la toute première bombe qui a explosé dans le désert américain. Le film Oppenheimer montre ce moment.

La façon dont la bombe est dirigée vers la cible est une question d'aérodynamique et de balistique spatiale. Il existe maintenant des missiles balistiques à tête nucléaire ou thermonucléaire qui sont lancés dans les airs comme des fusées spatiales, mais ils ne se mettent pas en orbite. Au lieu de cela, ils commencent à tomber vers la cible le long d'une certaine trajectoire pré-calculée.

4. Que se passe-t-il après l'explosion ?

Après l'explosion de la bombe, beaucoup de rayonnement lumineux est d'abord libéré, ce qui brûle tout dans un certain rayon. Ce flash est si puissant qu'il peut être comparé au rayonnement d'une étoile dans l'espace. Par conséquent, tout ce qui se trouve à l'épicentre s'éteint instantanément.

Vient ensuite l'onde de choc. Il se déplace à une vitesse supérieure à la vitesse du son, mais inférieure à la vitesse de la lumière, balayant tout sur son passage: détruisant des bâtiments, déracinant des arbres, renversant des voitures.

Parallèlement à cela, la zone est contaminée par les radiations. Les gens tombent malades du mal des rayons, eux et leurs descendants augmentent la croissance des maladies oncologiques. Les plantes et les animaux mutent. Les champs agricoles deviennent inutilisables.

5. Les présidents nucléaires ont-ils vraiment un bouton rouge ?

Je ne sais pas cela. Je pense que c'est un titre figuratif. Dans un avion, par exemple, il existe des appareils sur lesquels sont enregistrés les paramètres de vol et les conversations des pilotes. On les appelle des boîtes noires, bien qu'elles soient en fait peintes en orange. La même chose est vraie ici - il est peu probable que le "bouton rouge" décrive l'incarnation physique.

Mais le fait qu'il existe des armes nucléaires stratégiques en état d'alerte et, relativement parlant, prêtes à être utilisées à tout moment est vrai. Il peut être utilisé lorsqu'il existe une menace directe pour l'État - d'une frappe nucléaire à une attaque extraterrestre, par exemple. Dans ce cas, la première personne de l'État, le président, donne un ordre personnel pour le lancer.

De plus, il existe des armes nucléaires tactiques qui ne sont pas préparées pour une utilisation directe. Il est stocké dans un état «mis sous cocon» dans les unités militaires.

6. Les armes nucléaires ont-elles une date d'expiration ?

Les bombes nucléaires utilisent une substance radioactive instable qui subit un processus de désintégration naturelle. Pour cette raison, les propriétés actives des bombes nucléaires deviennent de plus en plus petites avec le temps. Mais le compte ne dure pas des années, mais des dizaines de milliers d'années.

Par exemple, la demi-vie du plutonium-239 est de 24 000 ans et celle de l'uranium-235 est de 700 000 000 d'années. Qu'est-ce que ça veut dire? Cela signifie que ce n'est qu'après ce temps que la substance active dans la bombe deviendra moitié moins. Autrement dit, à l'horizon de centaines d'années, une bombe nucléaire reste dangereuse.

Cependant, en plus de cela, il y a des éléments supplémentaires dans la bombe, chacun ayant sa propre date d'expiration. Ces éléments deviennent également obsolètes. Par exemple, les explosifs les plus courants peuvent devenir humides, l'électronique peut devenir inutilisable. Par conséquent, la durée de conservation de chaque bombe particulière dépend de sa conception.

7. Une bombe atomique peut-elle exploser toute seule ?

Extrêmement improbable. L'explosion d'une bombe nucléaire ou thermonucléaire est un processus dans lequel quelque chose peut facilement mal tourner. Si, par exemple, une bombe tombe accidentellement d'un avion sur le trottoir, alors quelque chose à l'intérieur peut bouger, cliquer, le processus de démarrage de l'explosion commencera, mais, très probablement, il ne sera pas complètement terminé et ne conduira pas à un géant libération d'énergie. Il y aura juste un petit "zilch".

Par exemple, en 1966, pendant la guerre froide, l'US Air Force a mené l'opération Chrome Dome. Plusieurs bombardiers avec des bombes atomiques à bord étaient constamment dans les airs et étaient prêts à tout moment à frapper l'URSS.

Plusieurs accidents sont survenus au cours de cette opération. Une fois, une bombe atomique est tombée de leur écoutille et ses fragments sont tombés sur le village espagnol de Palomares. Il y a eu un incendie, mais, heureusement, il n'y a pas eu d'explosion et aucun habitant n'a été blessé. De plus, la bombe est tombée dans la mer et a été retirée avec la participation de plongeurs. Chacun de ces cas, malgré d'autres conséquences négatives, n'a pas conduit à l'activation d'une bombe nucléaire.

8. Peut-on acheter des armes nucléaires ?

Il est presque impossible d'acquérir ou de produire des armes nucléaires - c'est difficile, coûteux et illégal.

En 1968, la plupart des pays qui existaient à l'époque ont signé le Traité sur la non-prolifération des armes nucléaires. Il restreint la production et la vente de ces armes. Cependant, certains pays sont désormais soupçonnés de la violer. Par exemple, il y a eu des rapports selon lesquels l'Iran veut rejoindre le club des puissances nucléaires. Apparemment, le développement d'une bombe atomique est en cours sur son territoire.

Ce que l'on peut dire avec certitude, c'est que les entreprises privées peuvent difficilement développer des armes nucléaires. Il s'agit le plus souvent de projets nationaux accessibles uniquement aux pays à grande économie. En effet, pour créer une bombe atomique à partir de rien, il faut d'abord enrichir le minerai afin que l'isotope souhaité soit obtenu à partir d'uranium ordinaire. De plus, des instruments très précis sont nécessaires pour mesurer la présence d'explosifs dans les armes.

En outre, une «police radioactive» spéciale surveille la circulation des éléments radioactifs. Après tout, les radiations laissent toujours des traces. Par conséquent, il n'est guère possible de s'assurer qu'une grande quantité de matières radioactives est transportée quelque part de manière imperceptible.

9. En quoi une explosion dans une centrale nucléaire est-elle différente de l'explosion d'une bombe atomique ?

Lorsqu'une bombe nucléaire explose, une réaction en chaîne se produit et l'énergie stockée dans le noyau de l'atome est libérée. Et en cas d'accident dans une centrale nucléaire, une forte pression apparaît à l'intérieur d'un réacteur nucléaire avec une substance radioactive, ce qui conduit à une rupture. Imaginez que vous faites bouillir du lait concentré: si vous faites bouillir un pot, il va exploser.

Oui, dans les deux cas, la contamination radioactive de la zone se produit, mais son ampleur peut différer. Par exemple, Hiroshima et Nagasaki ont été repeuplées quelques années seulement après le bombardement. Mais autour de la centrale nucléaire de Tchernobyl, la zone d'exclusion est toujours préservée, même si l'accident s'est produit il y a longtemps - en 1986. Pourquoi?

Tout d'abord, le fait est que la bombe atomique au Japon a explosé à une hauteur de plusieurs centaines de mètres au-dessus du sol, de sorte que le rayonnement "a altéré" plus rapidement. Le réacteur de Tchernobyl a explosé au niveau du sol, rendant le sol radioactif pendant de nombreuses années. Ce n'est que récemment qu'ils ont commencé à rencontrer des animaux et des plantes sauvages sans signes de mutations.

Deuxièmement, la bombe "Kid" ne contenait qu'environ 65 kg d'uranium, tandis que le "Fat Man" contenait environ 6 kg de plutonium. Le réacteur de Tchernobyl a libéré 180 tonnes de combustible nucléaire. Autrement dit, lors de l'accident, un ordre de grandeur de substances plus nocives a été rejeté dans l'atmosphère.

10. Combien de bombes atomiques faut-il pour détruire la terre? Que se passe-t-il si une guerre nucléaire éclate ?

L'arsenal nucléaire mondial compte aujourd'hui environ 13 000 ogives nucléaires. Cette réserve n'est pas suffisante pour, par exemple, déplacer la Terre hors de son orbite et ainsi éventuellement détruire la vie qui s'y trouve.

Cependant, si une guerre nucléaire éclate, la majeure partie de la population mondiale en souffrira. Si nous tenons compte du fait qu'une personne sur cinq vit dans une ville de plus d'un million d'habitants, alors les grèves contre eux entraîneront une réduction significative de la population humaine.

Ensuite, des incendies se déclencheront sur toute la Terre, ce qui affectera le climat. Ainsi, les survivants seront confrontés à une sécheresse massive, à des pluies acides et à la famine.