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Désarmement - Bureau des affaires du désarmement des Nations Unies

La science des armes nucléaires

Atomes

Un atome est la plus petite partie d'un élément chimique; son noyau est constitué de protons et de neutrons, appelés collectivement les nucléons. Les réactions nucléaires modifient la structure des nucléons, généralement en absorbant ou en produisant des neutrons.

Fission et fusion

Deux types de réactions nucléaires sont utilisées dans les armes nucléaires : la fission et la fusion.

Matières fissiles

Qu'elles utilisent seulement une réaction de fission, ou la fission et la fusion, les armes nucléaires nécessitent des matières fissiles utilisables et une technologie complexe.

Les matières fissiles sont tous les atomes qui peuvent fissionner sous l'impact de neutrons. Pour être utilisées dans des armes nucléaires, les matières fissiles doivent être suffisamment riches pour pouvoir entretenir une réaction en chaîne.

Les matières fissiles utilisées dans les dispositifs explosifs nucléaires sont généralement l'uranium 235 et le plutonium 239. La proportion d'uranium 235 dans l'uranium naturel est de 0,71%. L'uranium enrichi de qualité militaire contient généralement plus de 90% d'uranium 235, même si l'uranium fortement enrichi est souvent défini comme l'uranium enrichi à plus de 20%. Un processus d'enrichissement est donc nécessaire pour obtenir des concentrations d'uranium 235 pour la fabrication d'armes.

À la différence de l'uranium, le plutonium n'existe pas dans la nature en quantités importantes; il doit donc être produit artificiellement. Le plutonium 239 résulte de l'exposition d'atomes d'uranium 238 à un rayonnement de neutrons. La production du plutonium 239 et de l'uranium 235 est difficile et coûteuse; elle nécessite des installations complexes.

D'autres matières fissiles peuvent servir à fabriquer des armes nucléaires: l'uranium 233, l'américium, le neptunium et tous les autres isotopes du plutonium.

Mise au point difficile

La mise au point d'armes nucléaires soulève de grandes difficultés d'ingénierie. Par exemple, pour obtenir une réaction de fission, la matière fissile doit être surcritique. Il est ensuite difficile d'entretenir la réaction de fission car l'énergie considérable dégagée par l'explosion initiale risque de détruire la matière fissile avant que la réaction en chaîne ne s'enclenche. Les essais sont le meilleur moyen de garantir l'efficacité, la fiabilité et la sûreté des armes nucléaires.

La fabrication d'armes nucléaires utilisant la fission, voire la fission et la fusion, est possible sur la base de connaissances purement théoriques. Les essais sont néanmoins indispensables pour mettre au point des systèmes perfectionnés, concevoir de nouvelles armes et adapter les dispositifs explosifs actuels aux nouveaux vecteurs. Les essais d'armes nucléaires permettent d'étudier la performance des différentes composantes de l'arme et du système dans son ensemble. Les dispositifs explosifs nucléaires peuvent être testés sur terre, sous terre, sous l'eau ou dans l'espace.

Lorsque la quantité de matières fissiles reste inférieure à la masse critique l'on parle d'essai sous-critique. À ce jour, les sept pays dont on sait qu'ils ont testé des dispositifs explosifs nucléaires sont : la Chine, les États-Unis, la France, le Royaume-Uni et l'Union soviétique, ainsi que l'Inde et le Pakistan.

Des programmes sophistiqués peuvent être utilisés pour générer des modèles informatiques des dispositifs explosifs nucléaires. La modélisation informatique utilise les données détaillées obtenues lors de nombreux essais réels. Elle est très appréciée des puissances nucléaires établies.

Utilisation et portée

Les dispositifs explosifs nucléaires peuvent être mis dans de nombreux systèmes comme des bombes aériennes, des missiles balistiques ou de croisière, des obus, des mines marines, des torpilles et des mines terrestres.

Les armes nucléaires stratégiques sont de loin la principale composante des arsenaux nucléaires des puissances nucléaires établies. Leur fabrication est difficile et coûteuse et leur nombre a beaucoup diminué depuis la fin de la guerre froide.

Effets dévastateurs

Les explosions d'armes nucléaires provoquent une onde de choc puissante, un rayonnement thermique ainsi qu'un rayonnement initial et résiduel. La puissance absolue et relative de ces différents effets dépend de plusieurs facteurs et notamment de la puissance de l'explosion, de la conception de l'engin, de l'altitude à laquelle se produit l'explosion et, dans une certaine mesure, des conditions météorologiques.

L'effet de souffle de l'explosion nucléaire est, en théorie, proportionnel à sa puissance. En réalité, l'onde de choc interagit avec l'environnement (y compris l'air). Ses effets sont donc influencés par la quantité de matière rencontrée, ce qui dépend en partie de l'altitude de l'explosion.

Quant au degré du rayonnement thermique d'une explosion nucléaire, il est quasiment proportionnel à sa puissance. La progression de l'effet du rayonnement thermique en fonction de la puissance est toutefois beaucoup plus rapide par rapport à celle du souffle d'une explosion. La force du rayonnement initial d'une explosion nucléaire est également proportionnelle à la puissance de l'explosion, mais, comme le rayonnement ionisant diminue relativement vite, son importance par rapport au souffle et au rayonnement thermique diminue rapidement si la puissance de l'explosion augmente. Le rayonnement résiduel se traduit par des retombées radioactives dont la gravité dépend du lieu, de l'altitude et de la puissance de l'explosion.

Les armes nucléaires ont des effets dévastateurs et peuvent être utilisées contre des cibles militaires ou civiles. Elles peuvent être employées au niveau tactique pour anéantir des infrastructures et formations militaires, ou au niveau stratégique pour attaquer les armes nucléaires ainsi que les postes de contrôle et de commandement à l'intérieur d'un territoire ennemi. Les armes nucléaires peuvent aussi servir à raser des villes entières en quelques instants, et ne laisser quasiment aucun survivant. De nombreuses études solidement étayées affirment que les armes nucléaires peuvent infliger des dégâts considérables à la couche d'ozone et déclencher des changements climatiques catastrophiques, connus sous le nom d'hiver nucléaire. Il n'existe pas de défense efficace contre les effets des armes nucléaires et aucune cible ne peut résister à une attaque nucléaire.

Dissuasion nucléaire

En raison de leur puissance destructrice, les armes nucléaires sont considérées comme une catégorie particulière d'armes. Leur apparition a suscité des doctrines militaires spéciales. Une doctrine nucléaire précise les conditions dans lesquelles les armes nucléaires peuvent être utilisées et définit leurs modalités d'emploi. Plusieurs doctrines nucléaires ont été formulées, puis ajustées en fonction des circonstances politiques, militaires et technologiques. Elles ont néanmoins toutes un point commun, à savoir le concept de dissuasion nucléaire.

Fondée sur le principe plus large de dissuasion, à savoir menacer d'un recours à la force pour décourager toute action indésirable, la dissuasion nucléaire menace de recourir à l'arme nucléaire pour dissuader toute attaque militaire et notamment nucléaire. La dissuasion nucléaire se divise en deux grandes catégories de stratégies :

Les politiques de dissuasion nucléaire qui reposent sur la menace de représailles sont appelées stratégies contre-valeurs. Citons, par exemple, les politiques de représailles massives et de destruction mutuelle assurée adoptées par les États-Unis dans les années 50 puis 60, et la politique actuelle de dissuasion minimale adoptée par la Chine, la France et le Royaume-Uni.

Quant aux politiques qui visent à priver un adversaire de la possibilité de réussir une attaque nucléaire, elles sont dites stratégies contre-forces. Ce fut le cas de la politique de riposte graduée adoptée par les États-Unis à la fin des années 60 et de la doctrine nucléaire soviétique pendant la guerre froide. Dans le cas d'un face-à-face entre deux pays dotés d'armes nucléaires, les stratégies contre-forces et contre-valeurs impliquent de disposer d'une capacité de riposte pour décourager toute attaque surprise.

Source : Les termes de la sécurité : un lexique pour la maîtrise des armements, le désarmement et l'instauration de la confiance, Chapitre 6 - Armes nucléaires PDF

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