Le nucléaire militaire
Exposé d’Adrien B
LA RADIOACTIVITE
STRUCTURE DE LA MATIERE
L'électron (chargé -)
Le proton (chargé +)
Le neutron (sans charge)
Le noyau
Proton(s) + Neutron(s)
LA RADIOACTIVITE
est
- un phénomène purement nucléaire
- un phénomène spontané et inéluctable
- la transformation (désintégration) de noyaux instables qui aspirent à la stabilité.
Un noyau lourd (trop de neutrons et de protons) se désintègre.
La Désintégration Alpha
He4
2
U92
238
90Th234 *
Alpha
Il émet un noyau d'hélium et se transforme en un noyau plus léger.
Le noyau d'hélium (rayon alpha) est éjecté avec une certaine vitesse.
Le noyau léger se trouve dans un état excité (excédent d'énergie).
La Désintégration Bêta
Un noyau trop chargé en neutrons, se désintègre en émettant 1 électron.
Co27
60
Ni60
28
*
Electron
Béta
Dans le noyau un neutron se transforme en 1 proton et 1 électron.
L'électron (rayon bêta), est éjecté avec une certaine vitesse initiale.
Le noyau résiduel se trouve dans un état excité (excédent d'énergie).
Le Rayonnement GammaUn noyau excité‚ excédentaire en énergie,
retrouve son état d'équilibre, appelé état fondamental‚ en émettant 1 onde électromagnétique : le photon gamma.
Ni60
28
*
Gamma
Photon
Ni60
28
*
La Fission Provoquée
Un noyau lourd capture 1 neutron et se désintègre.
U92
238
+Neutron
+
+
Sr38
94Xe54
140
Energie
2 à 3 neutrons
Production d'énergie, de 2 à 3 neutrons libres et de 2 nouveaux noyaux (produits de fission).
Les produits de fission sont émetteurs BETA et GAMMA.
Les neutrons libérés peuvent créer d’autres fissions (réaction en chaîne).
La Réaction en Chaîne
Le Rayonnement Nucléaire
Alpha
Béta
Gamma
Neutron
Noyau d'Hélium
Electrons
Photons
Neutrons
3 cm
3 m
3 km
1,5 km(< 3 km)
Très réduite(qq. microns)
Faible(qq. microns à
qq millimètres)
Importante
Importanten
TYPE SYMB NATURE AIR CORPSPORTEE
LES UNITES RADIOLOGIQUESActivité Débit
de doseDosereçue
Effets biologiques
Curie CiBecquerelBq
Gray/heureGy/h
GrayGy
Sievert Sv
Energie reçue par unité de
masse
BRRR..!
Effetsbiologiques
surl'individu
Intensité d'un rayonnement en un temps donné
Nombre de désintégrations
par secondes
1Ci =37.109 Bq
1 cGy/h =1 Rad/h
1 cGy =1 Rad
1 cSv =1 Rem
UNITES DE DEBIT DE DOSE ET DE DOSE
cGy (= Rad)
DOSE
DEBIT DE DOSE
cGy/h (= Rad/h)
IRRADIATION NATURELLE
COSMIQUE
GALAXIESSOLEIL
ALPHAPROTONS
NEUTRONSPHOTONS
AIR
RADONTHORONACTINONTRITIUM
CARBONE 14
ATMOSPHERIQUE
CONTAMINATION INTERNE
POTASSIUM 40RADIUM
URANIUMCARBONE 14
ALIMENTSBOISSONS
TELLURIQUE
SOL
POTASSIUM 40RADIUMURANIUMTHORIUM
VILLEPARIS
EXTERIEUR
0,13 cGy/an
VILLEBREST
INTERIEUR
0,38 cGy/an
0,2
0,05
0,03
0,1
GRANIT
0,05
0,03
0,05
0,03
0,2
0,2
0,43 cGy/an 0,04 cGy/an0,001
0,001
0,03
Propulsion 0,001
Armement 0,001
MERSNLE
MONTAGNEGRANIT
3000 METRES
0.07
0.09
0.070.12
0.110.07
0.07
0.09
0.13
0.10 0.09 0.10 0.11
0.09
0.07
0.17
0.08
0.10
0.13
0.11 0.11
0.17
0.05 à 0.08 cGy / an
0.09 à 0.12 cGy / an
0.13 à 0.16 cGy / an
0.17 à 0.20 cGy / an
BRESIL Rio de Janeiro = 7,6 cGy
L'Homme a toujours été irradié par le ciel et la terre.
Les doses délivrées au début de l'humanité étaient d'ailleurs plus importantes qu'aujourd'hui.
Constatons que cela ne semble pas avoir gêné le développement de l'humanité.
Modification de l'environnementExploitation de l'uraniumCombustion du charbon (centrales)Exploitation des phosphates (engrais)
0,00002 cGy/an
0,00015 cGy/an
0,00700 cGy/an
IRRADIATION ARTIFICIELLE
MISE EN JEU DE SOURCES NATURELLES PAR ACTIVITE HUMAINE
T.V.MontreSkiAvionThermes
0,002 cGy/an0,002 cGy/an0,010 cGy/mois0,006 cGy PARIS-NY AR0,005 cGy/Cure
IRRADIATIONS DOMESTIQUES ET DE LOISIRS
IRRADIATION ARTIFICIELLE
JaugesGammagraphieTraceursConservation (aliments)Stérilisation
APPLICATIONS INDUSTRIELLESDES RADIO-ELEMENTS
IRRADIATION ARTIFICIELLE
RETOMBEES RADIOACTIVESRésidus fissilesProduits de fissionProduits d'activation
0,003 cGy/an
INSTALLATIONS NUCLEAIRESRejet d'une centrale 0,001 cGy
IRRADIATION ARTIFICIELLE
IRRADIATIONS MEDICALES
Scopie pulmonaireRadiographieScannerRadiothérapie
0,03 cGy0,01 cGy5 cGy3000 cGy
IRRADIATION ARTIFICIELLE
IRRADIATIONS PROFESSIONNELLES
RadiologuePersonnel d'une centraleEquipage d'avionEquipage de SNLE
3 cGy3 cGy5 cGy1 cGy
IRRADIATION ARTIFICIELLE
EXPOSITION MOYENNE ANNUELLEEXPOSITION MOYENNE ANNUELLE
EXPOSITIONNATURELLE
0,3 cGy/an
0,05 cGy
0,1 cGy
0,05 cGy
Cosmique
Atmosphérique
Tellurique
0,2 cGy/anEXPOSITION
ARTIFICIELLE
Médicales0,08 cGy
Modificationde
l'environnement0,007 cGyRetombées
radio-actives0,003 cGy Irradiations
domestiqueset loisirs
0,005 cGyUtilisation
des radio-isotopes0,005
cGy
La Hague
0,006 cGy
Industrie nucléaire0,001 cGy
0,1 cGy/an
0,02 cGy
LES ARMES NUCLEAIRES
HISTORIQUE
16/07/45 : 1ère Explosion
06/08/45 : HIROSHIMA
09/08/45 : NAGASAKI
1947 : URSS
1952 : GB
1960 : FRANCE
1964 : CHINE
La B.A ds la Guerre Froide
• Rôle capital durant la GF (47-91) : arme de dissuasion pour les 2 Grands, avec crises nombreuses durant lesquelles la menace est permanente (Guerre de Corée, Crise de Cuba, Guerre des Six Jours par ex). EQUILIBRE DE LA TERREUR
• Par souci d’indépendance militaire, Le RU, puis la F se dotent de la BA
• Après la GF : :
L’ex-URSS vend un certain nbre de plans : Certains pays (du Sud) se dotent de l’arme atomique pr asseoir leur puissance militaire
Pb des déchets nucléaires militaires de l’ex-URSS (ex : région de Mourmansk)
LITTLE BOYPoids : 4535 kg 11 kg U235
Longueur : 4,25 m "type canon"Diamètre : 1,50 m 15 kT
HIROSHIMAHIROSHIMA
NAGASAKINAGASAKI
FAT MANPoids : 5000 kgLongueur : 4 mDiamètre : 2 m
Pu239
21 kT"type implosion"
L'ARME NUCLEAIRE DANS LE MONDE
PUISSANCES NUCLEAIRES DECLAREESPUISSANCES NUCLEAIRES NON DECLAREES
PAYS TENTANT DE SE DOTER D'ARMES NUCLEAIRES
PAYS AYANT TENTE DE SE DOTER D'ARMES NUCLEAIRES
DELAIS pour AMELIORER la TECHNOLOGIE des ARMES :CAS de la FRANCE
DELAIS pour AMELIORER la TECHNOLOGIE des ARMES :CAS de la FRANCE
1er ESSAI THERMONUCLEAIRE
(2,6 MT)
24 aout 1968
1er ESSAI d'une ARME NUCLEAIRE à
FISSION EXALTEE
(150 kT)
24 septembre 1966
1964
MIRAGE IV
AN 11 (120 kT)
GERBOISE BLEUE (60 kT)
13 février 1960
1972
SNLEMR 41 (500 kT)
M 1
1976
SNLEM 60
1980
PLATEAU d'ALBIONS 3
TN 60(1 MT)
ETAGE PRIMAIRE
DETONATEURS
ETAGE SECONDAIRE
DEUTERURE DE LITHIUM
ENVELOPPE (U238)
GENERATEUR DE NEUTRONS REFLECTEUR (Be)
GAZ DEUTERIUM - TRITIUM
PLUTONIUM (Pu)
URANIUM ENRICHI (U235) : amorce
EXPLOSIF CHIMIQUE
TEMPER (U238)
LES EFFETS DES ARMES
EXPLOSION NUCLEAIRE
Explosion Souffle
Le nuage s ’étale...Aspiration des poussièresLe nuage s ’élève
Boule de feu
LES EFFETS D'UNE EXPLOSION NUCLEAIRE
• LUMINEUX ET THERMIQUES
• MECANIQUES
• RADIOLOGIQUES
• IMPULSION ELECTROMAGNETIQUE
• PSYCHOLOGIQUE
REPARTITION DE L'ENERGIE
50%
5%
35%
10%
ARME A FISSIONARME A FISSION
MECANIQUE
THERMIQUE RADIOLOGIQUE RESIDUEL
RADIOLOGIQUE INITIAL
DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION
SOUTERRAINE
DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION
TYPE D'EXPLOSION RESULTATS RECHERCHES
OBSERVATIONS
Explosion souterraine (explosion se produisant sous la surface du sol).
Dégâts à des objectifs souterrains.
L'effet mécanique est prépondérant.Présence ou absence de cratère en fonction de la profondeur.
SURFACE
DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION
* En principe, ce type d'explosion ne devrait représenter qu'un pourcentage assez faible des attaques nucléaires contre un dispositif opérationnel en Centre-Europe, mais important à l'extérieur.
TYPE D'EXPLOSION RESULTATS RECHERCHES
OBSERVATIONS
Explosion au solou au voisinage du sol.
Dégâts à des objectifs souterrains ou peu enterres.
Création de retombées importantes.
Cratères possibles.
DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSIONAERIENNE
TYPE D'EXPLOSION RESULTATS RECHERCHES
OBSERVATIONS
Explosion aérienne basse :
H < 60 W1/3
Efficacité maximale sur les objectifs tactiques.
L'effet prépondérant varie avec la nature de l'arme, sa puissance et la nature de l'objectif.
Création d'une zone de radioactivité induite, mais absence de retombées.
Explosion aérienne haute : H > 60 W1/3
Efficacité maximale sur les structures.
Explosion à très haute altitude(exo-atmosphérique) :
H > 30 000 m
Détérioration des moyens de transmission et d'informatique.
H = hauteur d'explosion en mètres.
W = puissance d'explosion en kT.
SURFACE AERIENNE
EFFETS THERMIQUES
2 MT
20 kT
2218
67,5
2,7
3,4
4
km
2,4
2
Personnelnon protégé
Personnel protégéau bout d'une sec.
30
10
kmPersonnel protégéau bout d'une sec.
Personnelnon
protégé
EFFETS DIRECTS
EFFETS DIRECTS (BRULURES)
brûlures du 2ème degrébrûlures du 3ème degré
brûlures du 1er degré
EFFETS THERMIQUES
EFFETS INDIRECTS
- REFLEXIONS- INCENDIES
1 - La fermeture réflexe des paupières au moment du flash n'empêche pas les effets cités pour des puissances < 100 kT.2 - L'effet d'éblouissement peut durer de quelques dizaines de secondes à 1 heure la nuit.
Limites de sécurité : pas de lésion(à réduire de 50% en cas de visibilité < 10km)
He = 300 mtype duchamp
de bataille
10 kT
100 kT
BRULURE RETINIENNE EBLOUISSEMENT
Boule de feudans le champ de vision
Boule de feuhors champ de vision
Jour : 20 km
Nuit : 40 km
Jour : 22 km
Nuit : 80 km
Jour : 25 km
Nuit : 50 km
Jour : 20 km
Nuit : 70 km
EFFETS DU FLASH
nota :
550 m du PZ à Nagasaki
80 m du PZà Hiroshima
EFFETS RADIOLOGIQUESRAYONNEMENT INITIALDe l'explosion à H+1 minute.
Seuls NEUTRONS et GAMMAS, du fait de leur portée (3 km maximum), provoquent une irradiation.
N
AU SOL AERIENNE
NN
HAUTE
BASSE
RAYONNEMENT RESIDUELDe H+1 min. à H+ ...
NIGA
EFFETS RADIOLOGIQUES
NIGAZone induite par les neutrons
(pour 1 MT, R = 1400 m)
RETOMBEESPoussières
contaminées par et
Direction du vent
LA CHUTE DES POUSSIERES CONTAMINE PERSONNES ET MATERIELS
IRRADIATION
Exposition de l'organisme à des rayonnements ionisants,
notamment ceux issus des poussières radioactives.
CONTAMINATION
Dépôt de poussières radioactives sur :
le corps, les vêtements et le matériel (externe).
pénétration de ces poussières dans le corps (interne).
RELATION DOSE - EFFETSPERTES RADIOLOGIQUES
DOSEScGy
NIVEAU DE CLASSIFICATIONet effets attendus
PERTES IMMEDIATES100% de décès les jours suivants.
Inaptitude immédiate au combat.
PERTES DANS L'HEURE100% de décès entre 5 et 10 jours.
Inaptitude au combat en moins de 1 heure.
PERTES DIFFEREES5 à 50% de décès dans les 45 jours.
Inaptitude au combat en moins de 4 heures.
< 8000
< 3000
< 650
RELATION DOSE - EFFETSRISQUES RADIOLOGIQUES CONSENTIS
RISQUE EXCEPTIONNEL50 % de vomissements.
Performances dégradées en 4 heures.
RISQUE MODERE5 % de vomissements.
RISQUE NEGLIGEABLE2,5 % de vomissements.
< 150
< 70
< 50
DOSEScGy
NIVEAU DE CLASSIFICATIONet effets attendus
0,1 cGy/an
DOSES AUTORISEES
5 cGy/an
PERSONNEL EXPOSE PERSONNEL NON EXPOSE
Brûlure bêta sur le cou
un mois après l'exposition
Épilation due à l'exposition au rayonnement
A NE PAS NEGLIGER.
EFFET PSYCHOLOGIQUE
Très difficilement quantifiable
Réactions très aléatoires
Les spectateurs d'une explosion nucléaire sont très nombreux