Puterea armelor nucleare

Puterea explozivă a unei arme nucleare este cantitatea de energie eliberată atunci când o armă nucleară explodează, exprimată de obicei ca masă echivalentă a trinitrotoluenului (TNT), fie în kilotoane (mii de tone de TNT), fie în megatoni (milioane de tone de TNT) . TNT), dar , de asemenea , uneori în terajouli (1 kilotonne TNT = 4.184  TJ ). Deoarece cantitatea precisă de energie eliberată de TNT este și a fost supusă incertitudinilor de măsurare, în special în zorii erei nucleare, convenția comun acceptată este aceea că un kiloton de TNT este definit ca echivalent cu 10 12 calorii , care este aproximativ egal la energia eliberată de explozia a 1000 de tone de TNT. Trebuie remarcat faptul că energia eliberată de o bombă nu este suficientă de la sine pentru a specifica daunele potențiale pe care această bombă le poate provoca pe termen scurt și lung. Această deteriorare este de natură mecanică prin efectul de explozie legat de unda de șoc, prin propulsie și cădere de materiale, praf și blocuri de toate dimensiunile, efectul termic al mingii de foc a cărui temperatură inițială este de câteva mii de grade, efecte radioactive prin diferite radiații imediate și până la un termen foarte lung, în special prin ingestia de praf, efect electromagnetic prin impuls de tip fulger care poate distruge circuitele electronice. Pentru fiecare bombă cu o anumită energie, aceste efecte variază ca intensitate în funcție de alegerea altitudinii la care explodează bomba.

Raportul putere / greutate este cantitatea de energie împărțită la masa armei. Raportul teoretic maxim putere / greutate al armelor de fuziune (arme termonucleare) este de 6 megatoni de TNT pe tonă de bombă (25  TJ / kg ). Rapoartele de 5,2  megatoni / tonă și mai mult au fost realizate pentru armele mari construite pentru a fi utilizate ca un singur focos nuclear la începutul anilor 1960. De atunci, focoase mai mici, necesare pentru a crește daunele produse (daune produse / masa totală a bombei) prin intermediul sistemelor de lansare cu mai multe capete , a dus la o scădere a eficienței puterii în greutate a focoaselor moderne.

Exemple

În ordinea crescătoare a puterilor (majoritatea puterilor sunt aproximative):

Bombă Energie Note
kt TNT TJ
Davy Crockett 0,01-0,02 0,042 Arma nucleară tactică cu putere variabilă , cântărind doar 23  kg , cea mai ușoară desfășurată vreodată de Statele Unite (același cap ca cel al rachetelor SADM și GAR-11 Nuclear Falcon ).
Bomba neguidată Little Boy a căzut pe Hiroshima 12-15 50–63 Bombă cu inserție de uraniu 235 (prima dintre cele două arme nucleare utilizate în război).
Bomba neguidată Fat Man a căzut pe Nagasaki 20-22 84-92 Bombă de implozie cu plutoniu 239 (a doua dintre cele două arme nucleare folosite în război).
W76 focos termonuclear 100 420 Doisprezece dintre aceste focoase pot fi instalate în racheta Trident II (vezi Mirvage ); tratatele de dezarmare și-au limitat numărul la opt.
Bomba nucleară B61 variabil
  • Mod 7 - până la 350  kt
  • Mod 10 - patru niveluri de putere
    • 0,3  kt
    • 1,5  kt
    • 60  kt
    • 170  kt
  • Mod 11 - puterea nu este dezvăluită
focos W87 300 1.300 Zece dintre aceste focoase pot fi instalate în racheta de menținere a păcii LGM-118 (vezi Mirvage ).
focos W88 475 1990 Douăsprezece dintre aceste focoase pot fi instalate în racheta Trident II; tratatele de dezarmare și-au limitat numărul la opt.
Ivy King Bomb 500 2.100 Cea mai puternică dintre bombele A. Bombă de implozie care conține 60  kg de uraniu 235.
Bomba B83 variabil Până la 1,2  Mt  ; cea mai puternică armă americană în serviciu activ în 2017.
focos B53 9.000 38.000 Al doilea focos american cel mai puternic după B41 . Nu mai este în serviciu în 2010, dar 50 rămân în depozitul de arme nucleare din SUA  ; la fel ca focosul W53 care a fost folosit în rachetele Titan II și care a fost dezafectat în 1987.
Bomb Castle Bravo 15.000 63.000 Cel mai puternic test american vreodată.
EC17 / Mk-17, EC24 / Mk-24 și bomba B41 (Mk-41) variabil Cel mai puternic test efectuat vreodată de Statele Unite: 25  Mt (100  PJ ); Mk-17 a fost, de asemenea, cea mai mare și mai grea dintre bombe (în jur de 18 tone), Mk-41 avea o masă de 4.800  kg (bombă neguidată transportată de bombardierul B-36  ; retrasă din serviciul activ în 1957).
Puterea totală eliberată de seria de teste în timpul Operațiunii Castel 48.200 202.000 Cea mai puternică serie de teste efectuate de Statele Unite.
Bomb Tsar Bomba 50.000 210.000 Cea mai puternică armă nucleară sovietică care a explodat vreodată. Putere: 50  Mt . În configurația sa completă ( de exemplu , cu un tampon de uraniu sărăcit în loc de plumb), ar fi ajuns la o putere de 100  Mt .
Toate testele nucleare cumulative 510.000 2 100.000 Energia totală eliberată în timpul tuturor testelor nucleare. [1]

Pentru comparație, puterea de explozie a bombei Massive Ordnance Air Blast a fost de 0,011  kt , iar cea a bombardamentului din Oklahoma City , folosind o bombă de îngrășământ într-un camion, a fost de 0,002  kt . Despărțirea meteorului Chelyabinsk în 2013 a eliberat o putere de 440  kt , iar cea mai puternică explozie accidentală non-nucleară a fost cea a celei de-a doua rachete lunare sovietice N-1 , care a atins o putere de 10  kt . Majoritatea exploziilor non-nucleare provocate de om sunt considerabil mai slabe decât cea a celor considerate arme nucleare foarte mici.

Limite de putere

Raportul putere / masă este puterea dezvoltată de armă în comparație cu masa armei. Raportul teoretic maxim al bombelor H (fuziune) este de 6 megatone de TNT pe tonă (25  TJ / kg ). Limita practică realizabilă este puțin mai mică și tinde să fie mai mică pentru armele mai mici, cum ar fi cea care se găsește în cea mai mare parte în arsenale în prezent, deoarece acestea sunt concepute pentru mirvage sau pentru transportul de rachete.

Încă o dată, trebuie remarcat faptul că focoasele mari sunt rareori o parte a arsenalelor de astăzi. Focosele MIRV mai mici sunt mult mai distructive pentru o putere totală dată sau la o sarcină utilă dată.

Puterea câtorva explozii

Următoarea listă identifică exploziile nucleare care au marcat era nucleară. Pe lângă bombardamentele atomice de la Hiroshima și Nagasaki , este inclus și primul test nuclear pentru un anumit tip de armă pentru o țară, precum și teste care au fost remarcabile (cum ar fi cel mai mare test de până acum). Toate puterile sunt date în kilotoni de TNT . Testele putative (cum ar fi incidentul Vela ) nu au fost incluse.

Datat Numele de familie Putere (kT) Țară Observații
16-07-1945 Treime 19 Statele Unite Primul test de bombă de fisiune, prima explozie a unei bombe de implozie cu plutoniu
08-06-1945 Baietel 15 Statele Unite Bombardarea din Hiroshima în Japonia , prima explozie a unei bombe de inserție cu uraniu îmbogățit, prima utilizare a unei bombe nucleare asupra unei populații civile , după un ultimatum din partea aliaților , care nu a menționat această utilizare
08-09-1945 Omul gras 21 Statele Unite Bombardarea din Nagasaki în Japonia , a doua utilizare a unei arme atomice asupra unei populații civile
01-07-1946 test Capabil 23 Statele Unite Bikini Atoll  ; aceste teste ( Operațiunea Crossroads ) au fost a patra și a cincea explozie nucleară efectuate de Statele Unite . Scopurile lor erau să afle despre efectele unei explozii nucleare asupra navelor navale. Acestea sunt primele procese efectuate în Insulele Marshall și primele anunțate și observate public de către oaspeți, inclusiv de presă.
25-07-1946 test Baker 23 Statele Unite
29-08-1949 RDS-1 22 URSS Prima bombă de fisiune testată de Uniunea Sovietică
05-05-1951 Test George 225 Statele Unite Testul „George” a fost destinat unui experiment fizic în legătură cu bomba cu hidrogen .
03-10-1952 Uragan 25 Regatul Unit Primul test al unei bombe de fisiune de către Regatul Unit.
01-11-1952 Ivy Mike 10.400 Statele Unite Primul test complet al unei bombe de fuziune în trepte, folosind deuteriu lichid la -250  ° C .
08-08-1953 Joe 4 400 URSS Prima bombă de fuziune (de fapt o bombă A stimulată, dar nu chiar o bombă H de fuziune în scenă)
01-03-1954 Castelul Bravo 15.000 Statele Unite Prima bombă de fuziune în scenă „uscată”; au avut loc precipitații radioactive semnificative neplanificate care afectează populațiile civile.
22-11-1955 RDS-37 1.600 URSS Primul test sovietic al unei bombe de fuziune scenică
11-08-1957 Grapple X 1.800 Regatul Unit Primul test britanic al unei bombe de fuziune etapă
13-02-1960 Blue jerboa 70 Franţa Primul test francez al unei bombe A.
31-10-1961 Țarul Bomba 57.000 URSS Cea mai puternică armă termonucleară testată vreodată (limitată la 50% din puterea sa teoretică maximă - 100  Mt )
16-10-1964 596 22 China Primul test chinez al unei bombe de fisiune
17-10-1967 Testul nr. 6 3.300 China Primul test chinezesc al unei bombe de fuziune etapă
24-08-1968 Canopus 2.600 Franţa Primul test francez al unei bombe de fuziune etapă
18-05-1974 Pokhran-I 12 India Primul test al bombei A din India
05-05-1998 Pokhran-II 20 India Primul test al unei arme operaționale de către India
28-05-1998 Chagai-I 36-40 Pakistan Primul test al unei bombe A operaționale de către Paskistan
10-10-2006 Test nuclear nuclear din Coreea de Nord din 9 octombrie 2006 ~ 1 Coreea de Nord Primul test al unei bombe A de către Coreea de Nord, dar dispozitivul a dispărut .
25-05-2009 Test nuclear nuclear din Coreea de Nord din 25 mai 2009 5-15 Coreea de Nord Primul test de succes al unui dispozitiv de fisiune de către Coreea de Nord
02-02-2013 Test nuclear nuclear din Coreea de Nord din 12 februarie 2013 6-7 Coreea de Nord Al treilea test al unui dispozitiv de fisiune de către Coreea de Nord

Notă 1: Există două tipuri de bombe de fuziune, adevărata bombă de fuziune etapizată conform configurației Teller-Ulam sau bomba de fisiune dopată . Pentru o listă mai completă a seriei de teste nucleare, consultați lista testelor nucleare . Unele estimări ale puterii, precum cea lansată de țarul Bomba, testele efectuate de India și Pakistan în 1998, sunt contestate de specialiști.

Notă 2: unele teste nucleare pot fi cauzat căderi care afectează populațiile civile, în special pentru testele cu bombă A (fisiune), precum și pentru ecosistemele locale.

Calculul puterii și controversa

Puterile exploziilor nucleare pot fi foarte greu de evaluat. Chiar și în condiții experimentale foarte controlate, puterile precise pot fi foarte greu de determinat, iar pentru condiții mai puțin controlate, marjele de eroare pot fi foarte mari. Puterile pot fi calculate în mai multe moduri, prin calcule bazate pe mărimea exploziei exploziei, luminozitatea acesteia, datele seismografice și puterea undei de șoc. Enrico Fermi a făcut un calcul (foarte) faimos al puterii testului Trinity, aruncând bucăți mici de hârtie în aer și măsurând distanța până la care au fost suflate de unda de șoc a exploziei.

O bună aproximare a performanței dispozitivului de testare Trinity a fost obținută de fizicianul britanic Geoffrey Ingram Taylor dintr-o analiză dimensională simplă . Taylor a remarcat că raza R a exploziei ar trebui să depindă inițial numai de energia E a exploziei, de timpul t după detonare și de densitatea aerului ρ. Singura modalitate de a obține o dimensiune omogenă la o lungime din acești parametri este:

Folosind imaginea testului Trinity prezentată vizavi (care fusese făcută publică de guvernul Statelor Unite și publicată în revista Life), Taylor estimează că la momentul t = 0,025 s raza exploziei era de 140 de metri. Luând ρ la 1 kg / m 3 și rezolvând pentru E, el a obținut că puterea exploziei a fost de aproximativ 22 kilotoni de TNT (90  TJ ). Acest calcul foarte simplu este în acord cu valoarea oficială a randamentului bombei până la 10% (20 kilotone de TNT sau 84  TJ ). Această valoare, la momentul în care Taylor și-a publicat rezultatul, era o informație foarte clasificată .

Atunci când aceste date nu sunt disponibile, ca în mai multe cazuri, se discută despre puterile precise, mai ales atunci când se referă la chestiuni de politică. Armele folosite în bombardamentele atomice de la Hiroshima și Nagasaki , de exemplu, a avut idei foarte specifice , astfel încât estimarea puterea lor este destul de dificil posta . Se estimează că bomba de la Hiroshima, „ Little Boy ”, a dezvoltat o putere de 12 până la 18 kilotone de TNT (între 50 și 75  TJ ) (adică o marjă de eroare de 20%), în timp ce bomba de la Nagasaki, „ Fat Man ” este Se estimează că a avut o putere cuprinsă între 18 și 23 de kilotone de TNT (adică între 75 și 96  TJ ) (marjă de eroare de 10%). Aceste incertitudini aparent mici pot fi importante atunci când se încearcă utilizarea datelor din aceste explozii pentru a extrapola efectele altor bombe din viața reală. Adesea, puterea unei bombe este evaluată și în „echivalent Hiroshima”. De exemplu, bomba cu hidrogen Ivy Mike a fost echivalentă cu 867 sau 578 de bombe Hiroshima - o diferență destul de mare (deși pur teoretică), în funcție de faptul dacă ați utilizat ratingul ridicat sau scăzut. Alte puteri contestate, în special cea a bombei țarului Bomba. Puterea sa a fost pretinsă a fi „doar” 50 de megatoni de TNT (210  PJ ) sau până la un maxim de 57 de megatoni de TNT (240  PJ ) de către diverse personalități politice.

Note și referințe

  1. Bomba B-41
  2. [testul din 2010] Kakodkar spune că testele Pokhran-II sunt pe deplin reușite], 24 septembrie 2009
  3. Armele nucleare din Pakistan . Federația oamenilor de știință americani. 11 decembrie 2002
  4. A se vedea GI Taylor, Proc. Roy. Soc. London A 200, p.  235-247 (1950).

Anexe

Articole similare

linkuri externe

<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">