A explosé près de Nagasaki. Les morts et les destructions qui ont accompagné ces explosions étaient sans précédent. La peur et l’horreur s’emparèrent de l’ensemble de la population japonaise, la forçant à se rendre en moins d’un mois.
Cependant, après la fin de la Seconde Guerre mondiale, les armes atomiques ne sont pas passées au second plan. Le déclenchement de la guerre froide est devenu un énorme facteur de pression psychologique entre l’URSS et les États-Unis. Les deux parties ont investi d’énormes sommes d’argent dans le développement et la création de nouvelles centrales nucléaires. Ainsi, plusieurs milliers de coquilles atomiques se sont accumulées sur notre planète en 50 ans. C'est largement suffisant pour détruire toute vie à plusieurs reprises. C’est pour cette raison qu’à la fin des années 90, le premier traité de désarmement a été signé entre les États-Unis et la Russie afin de réduire le risque d’une catastrophe mondiale. Malgré cela, neuf pays disposent actuellement d’armes nucléaires, ce qui porte leur défense à un autre niveau. Dans cet article, nous verrons pourquoi les armes atomiques ont acquis leur pouvoir destructeur et comment fonctionnent les armes atomiques.
Afin de comprendre toute la puissance des bombes atomiques, il est nécessaire de comprendre le concept de radioactivité. Comme vous le savez, la plus petite unité structurelle de la matière qui compose le monde qui nous entoure est l’atome. Un atome, quant à lui, est constitué d’un noyau et de quelque chose qui tourne autour de lui. Le noyau est constitué de neutrons et de protons. Les électrons ont une charge négative et les protons une charge positive. Les neutrons, comme leur nom l’indique, sont neutres. Habituellement, le nombre de neutrons et de protons est égal au nombre d’électrons dans un atome. Cependant, sous l'influence de forces extérieures, le nombre de particules contenues dans les atomes d'une substance peut changer.
Nous ne sommes intéressés que par l'option lorsque le nombre de neutrons change et qu'un isotope de la substance se forme. Certains isotopes d’une substance sont stables et existent naturellement, tandis que d’autres sont instables et ont tendance à se désintégrer. Par exemple, le carbone possède 6 neutrons. Il existe également un isotope du carbone à 7 neutrons - un élément assez stable que l'on trouve dans la nature. Un isotope du carbone à 8 neutrons est déjà un élément instable et a tendance à se désintégrer. C'est une désintégration radioactive. Dans ce cas, les noyaux instables émettent trois types de rayons :
1. Les rayons alpha sont suffisamment inoffensifs sous la forme d'un flux de particules alpha qui peuvent être arrêtés avec une fine feuille de papier et ne peuvent pas causer de dommages.
Même si les organismes vivants étaient capables de survivre aux deux premiers, l’onde de rayonnement provoque un mal des rayons très passager, tuant en quelques minutes. De tels dégâts sont possibles dans un rayon de plusieurs centaines de mètres autour de l'explosion. Jusqu'à quelques kilomètres de l'explosion, le mal des radiations peut tuer une personne en quelques heures ou quelques jours. Les personnes situées à l'extérieur de l'explosion immédiate peuvent également être exposées aux radiations en mangeant des aliments et en inhalant depuis la zone contaminée. De plus, les radiations ne disparaissent pas instantanément. Il s'accumule dans l'environnement et peut empoisonner les organismes vivants pendant plusieurs décennies après l'explosion.
Les dégâts causés par les armes nucléaires sont trop dangereux pour être utilisés quelles que soient les circonstances. Cela affecte inévitablement la population civile et cause des dommages irréparables à la nature. Par conséquent, la principale utilisation des bombes nucléaires à notre époque est la dissuasion contre les attaques. Même les essais d’armes nucléaires sont actuellement interdits dans la plupart des régions de notre planète.
Le dispositif et le principe de fonctionnement sont basés sur l'initialisation et le contrôle d'une réaction nucléaire autonome. Il est utilisé comme outil de recherche, pour produire des isotopes radioactifs et comme source d’énergie pour les centrales nucléaires.
principe de fonctionnement (brièvement)
Cela utilise un processus dans lequel un noyau lourd se décompose en deux fragments plus petits. Ces fragments sont dans un état hautement excité et émettent des neutrons, d'autres particules subatomiques et des photons. Les neutrons peuvent provoquer de nouvelles fissions, entraînant leur émission en plus grand nombre, et ainsi de suite. Une telle série continue et auto-entretenue de divisions est appelée réaction en chaîne. Cela libère une grande quantité d’énergie dont la production est nécessaire aux centrales nucléaires.
Le principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire est tel qu'environ 85 % de l'énergie de fission est libérée dans un laps de temps très court après le début de la réaction. Le reste est produit par la désintégration radioactive des produits de fission après qu'ils ont émis des neutrons. La désintégration radioactive est un processus par lequel un atome atteint un état plus stable. Cela continue une fois la division terminée.
Dans une bombe atomique, la réaction en chaîne augmente en intensité jusqu'à ce que la majeure partie de la matière soit fissionnée. Cela se produit très rapidement, produisant les explosions extrêmement puissantes typiques de ces bombes. La conception et le principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire reposent sur le maintien d'une réaction en chaîne à un niveau contrôlé et quasi constant. Il est conçu de telle manière qu’il ne peut pas exploser comme une bombe atomique.
Réaction en chaîne et criticité
La physique d'un réacteur à fission nucléaire est que la réaction en chaîne est déterminée par la probabilité de division du noyau après l'émission de neutrons. Si la population de ces derniers diminue, alors le taux de division finira par tomber à zéro. Dans ce cas, le réacteur sera dans un état sous-critique. Si la population de neutrons est maintenue à un niveau constant, le taux de fission restera stable. Le réacteur sera dans un état critique. Enfin, si la population de neutrons augmente avec le temps, le taux de fission et la puissance augmenteront. L’état du cœur deviendra supercritique.
Le principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire est le suivant. Avant son lancement, la population neutronique est proche de zéro. Les opérateurs retirent ensuite les barres de contrôle du cœur, augmentant ainsi la fission nucléaire, ce qui pousse temporairement le réacteur dans un état supercritique. Après avoir atteint la puissance nominale, les opérateurs renvoient partiellement les barres de commande, ajustant ainsi le nombre de neutrons. Par la suite, le réacteur est maintenu dans un état critique. Lorsqu'il faut l'arrêter, les opérateurs insèrent les tiges jusqu'au bout. Cela supprime la fission et transfère le noyau dans un état sous-critique.
Types de réacteur
La plupart des centrales nucléaires du monde sont des centrales électriques qui génèrent la chaleur nécessaire au fonctionnement des turbines qui entraînent les générateurs d'électricité. Il existe également de nombreux réacteurs de recherche et certains pays disposent de sous-marins ou de navires de surface propulsés à l’énergie atomique.
Installations énergétiques
Il existe plusieurs types de réacteurs de ce type, mais la conception à eau légère est largement utilisée. À son tour, il peut utiliser de l’eau sous pression ou de l’eau bouillante. Dans le premier cas, le liquide haute pression est chauffé par la chaleur du noyau et pénètre dans le générateur de vapeur. Là, la chaleur du circuit primaire est transférée au circuit secondaire, qui contient également de l'eau. La vapeur finalement générée sert de fluide de travail dans le cycle de la turbine à vapeur.
Le réacteur à eau bouillante fonctionne selon le principe d'un cycle énergétique direct. L'eau traversant la zone active est portée à ébullition à moyenne pression. La vapeur saturée traverse une série de séparateurs et de sécheurs situés dans la cuve du réacteur, ce qui la provoque surchauffe. La vapeur d'eau surchauffée est ensuite utilisée comme fluide de travail pour faire tourner la turbine.
Refroidi au gaz à haute température
Un réacteur refroidi par gaz à haute température (HTGR) est un réacteur nucléaire dont le principe de fonctionnement repose sur l'utilisation d'un mélange de graphite et de microsphères de combustible comme combustible. Il existe deux modèles concurrents :
- un système de « remplissage » allemand qui utilise des éléments combustibles sphériques d'un diamètre de 60 mm, qui sont un mélange de graphite et de carburant dans une coque en graphite ;
- la version américaine sous forme de prismes hexagonaux en graphite qui s'emboîtent pour créer un noyau.
Dans les deux cas, le liquide de refroidissement est constitué d'hélium sous une pression d'environ 100 atmosphères. Dans le système allemand, l'hélium passe à travers les interstices de la couche d'éléments combustibles sphériques, et dans le système américain, l'hélium passe à travers les trous des prismes en graphite situés le long de l'axe de la zone centrale du réacteur. Les deux options peuvent fonctionner à des températures très élevées, car le graphite a une température de sublimation extrêmement élevée et l’hélium est complètement inerte chimiquement. L'hélium chaud peut être appliqué directement comme fluide de travail dans une turbine à gaz à haute température, ou sa chaleur peut être utilisée pour générer de la vapeur issue du cycle de l'eau.
Métal liquide et principe de fonctionnement
Les réacteurs rapides refroidis au sodium ont reçu beaucoup d’attention dans les années 1960 et 1970. Il semblait alors que leurs capacités de reproduction seraient bientôt nécessaires pour produire du combustible pour l’industrie nucléaire en pleine expansion. Lorsqu’il est devenu évident, dans les années 1980, que ces attentes étaient irréalistes, l’enthousiasme a faibli. Cependant, un certain nombre de réacteurs de ce type ont été construits aux États-Unis, en Russie, en France, en Grande-Bretagne, au Japon et en Allemagne. La plupart d'entre eux fonctionnent au dioxyde d'uranium ou à son mélange avec du dioxyde de plutonium. Aux États-Unis, cependant, les plus grands succès ont été obtenus avec les combustibles métalliques.
CANDU
Le Canada concentre ses efforts sur les réacteurs utilisant de l'uranium naturel. Cela élimine le besoin de recourir aux services d’autres pays pour l’enrichir. Le résultat de cette politique fut le réacteur deutérium-uranium (CANDU). Il est contrôlé et refroidi à l'eau lourde. Le principe de conception et de fonctionnement d'un réacteur nucléaire consiste à utiliser un réservoir de D 2 O froid à pression atmosphérique. Le noyau est percé de canalisations en alliage de zirconium contenant du combustible à l'uranium naturel, dans lesquelles circule de l'eau lourde qui le refroidit. L'électricité est produite en transférant la chaleur de fission de l'eau lourde vers un liquide de refroidissement qui circule dans un générateur de vapeur. La vapeur du circuit secondaire traverse ensuite un cycle de turbine classique.
Installations de recherche
Pour la recherche scientifique, on utilise le plus souvent un réacteur nucléaire dont le principe de fonctionnement est d'utiliser un refroidissement par eau et des éléments combustibles à l'uranium en forme de plaques sous forme d'assemblages. Capable de fonctionner sur une large gamme de niveaux de puissance, de plusieurs kilowatts à des centaines de mégawatts. La production d’électricité n’étant pas l’objectif principal des réacteurs de recherche, ils se caractérisent par l’énergie thermique produite, la densité et l’énergie nominale des neutrons du cœur. Ce sont ces paramètres qui permettent de quantifier la capacité d’un réacteur de recherche à mener des recherches spécifiques. Les systèmes à faible consommation se trouvent généralement dans les universités et sont utilisés pour l'enseignement, tandis que les systèmes à haute puissance sont nécessaires dans les laboratoires de recherche pour les tests de matériaux et de performances et la recherche générale.
Le plus courant est un réacteur nucléaire de recherche dont la structure et le principe de fonctionnement sont les suivants. Son noyau est situé au fond d’un grand bassin d’eau profond. Cela simplifie l'observation et le placement des canaux à travers lesquels les faisceaux de neutrons peuvent être dirigés. À de faibles niveaux de puissance, il n'est pas nécessaire de pomper du liquide de refroidissement, car la convection naturelle du liquide de refroidissement assure une évacuation suffisante de la chaleur pour maintenir des conditions de fonctionnement sûres. L'échangeur de chaleur est généralement situé en surface ou au sommet de la piscine, là où l'eau chaude s'accumule.
Installations de navires
L’application originale et principale des réacteurs nucléaires est leur utilisation dans les sous-marins. Leur principal avantage est que, contrairement aux systèmes de combustion de combustibles fossiles, ils n’ont pas besoin d’air pour produire de l’électricité. Par conséquent, un sous-marin nucléaire peut rester immergé pendant de longues périodes, tandis qu’un sous-marin diesel-électrique conventionnel doit périodiquement remonter à la surface pour faire fonctionner ses moteurs en l’air. donne un avantage stratégique aux navires de guerre. Grâce à lui, il n'est pas nécessaire de faire le plein dans des ports étrangers ou auprès de pétroliers facilement vulnérables.
Le principe de fonctionnement d'un réacteur nucléaire sur un sous-marin est classifié. Cependant, on sait qu'aux États-Unis, il utilise de l'uranium hautement enrichi et est ralenti et refroidi par de l'eau légère. La conception du premier réacteur sous-marin nucléaire, l’USS Nautilus, a été fortement influencée par de puissantes installations de recherche. Ses caractéristiques uniques sont une très grande réserve de réactivité, garantissant une longue période de fonctionnement sans ravitaillement et la possibilité de redémarrer après un arrêt. La centrale électrique des sous-marins doit être très silencieuse pour éviter d’être détectée. Pour répondre aux besoins spécifiques des différentes classes de sous-marins, différents modèles de centrales électriques ont été créés.
Les porte-avions de l'US Navy utilisent un réacteur nucléaire dont le principe de fonctionnement serait emprunté aux plus gros sous-marins. Les détails de leur conception n’ont pas non plus été publiés.
Outre les États-Unis, la Grande-Bretagne, la France, la Russie, la Chine et l’Inde possèdent des sous-marins nucléaires. Dans chaque cas, la conception n'a pas été divulguée, mais on pense qu'ils sont tous très similaires - ceci est une conséquence des mêmes exigences concernant leurs caractéristiques techniques. La Russie possède également une petite flotte qui utilise les mêmes réacteurs que les sous-marins soviétiques.
Installations industrielles
À des fins de production, on utilise un réacteur nucléaire dont le principe de fonctionnement est une productivité élevée avec un faible niveau de production d'énergie. Cela est dû au fait que la présence à long terme de plutonium dans le cœur entraîne une accumulation de 240 Pu indésirable.
Production de tritium
Actuellement, le principal matériau produit par de tels systèmes est le tritium (3H ou T) - la charge du plutonium-239 a une longue demi-vie de 24 100 ans, de sorte que les pays dotés d'arsenaux d'armes nucléaires utilisant cet élément ont tendance à en avoir davantage. que nécessaire. Contrairement au 239 Pu, le tritium a une demi-vie d’environ 12 ans. Ainsi, pour maintenir les approvisionnements nécessaires, cet isotope radioactif de l’hydrogène doit être produit en continu. Aux États-Unis, Savannah River (Caroline du Sud) exploite par exemple plusieurs réacteurs à eau lourde produisant du tritium.
Unités de puissance flottantes
Des réacteurs nucléaires ont été créés pour fournir de l'électricité et du chauffage à vapeur aux zones isolées et isolées. En Russie, par exemple, de petites centrales électriques spécialement conçues pour desservir les colonies arctiques ont été utilisées. En Chine, le HTR-10 de 10 MW fournit de la chaleur et de l'électricité à l'institut de recherche où il se trouve. Le développement de petits réacteurs à commande automatique dotés de capacités similaires est en cours en Suède et au Canada. Entre 1960 et 1972, l’armée américaine a utilisé des réacteurs à eau compacts pour alimenter des bases isolées au Groenland et en Antarctique. Elles ont été remplacées par des centrales électriques au fioul.
Conquête de l'espace
De plus, des réacteurs ont été développés pour l’alimentation électrique et les déplacements dans l’espace. Entre 1967 et 1988, l’Union soviétique a installé de petites unités nucléaires sur ses satellites de la série Cosmos pour alimenter les équipements et la télémétrie, mais cette politique est devenue la cible de critiques. Au moins un de ces satellites est entré dans l'atmosphère terrestre, provoquant une contamination radioactive dans des régions éloignées du Canada. Les États-Unis n'ont lancé qu'un seul satellite à propulsion nucléaire, en 1965. Cependant, des projets visant à les utiliser dans des vols spatiaux longue distance, dans l'exploration habitée d'autres planètes ou sur une base lunaire permanente continuent d'être développés. Il s'agira nécessairement d'un réacteur nucléaire refroidi au gaz ou à métal liquide, dont les principes physiques fourniront la température la plus élevée possible nécessaire pour minimiser la taille du radiateur. De plus, un réacteur destiné à la technologie spatiale doit être aussi compact que possible afin de minimiser la quantité de matériau utilisé pour le blindage et de réduire le poids lors du lancement et du vol spatial. L'approvisionnement en carburant assurera le fonctionnement du réacteur pendant toute la durée du vol spatial.
La production d’énergie nucléaire est une méthode de production d’électricité moderne et en plein développement. Savez-vous comment fonctionnent les centrales nucléaires ? Quel est le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire ? Quels types de réacteurs nucléaires existent aujourd’hui ? Nous essaierons d'examiner en détail le schéma de fonctionnement d'une centrale nucléaire, d'approfondir la conception d'un réacteur nucléaire et de découvrir dans quelle mesure la méthode nucléaire de production d'électricité est sûre.
Toute gare est une zone fermée éloignée d'une zone résidentielle. Il y a plusieurs bâtiments sur son territoire. La structure la plus importante est le bâtiment du réacteur, à côté se trouvent la salle des machines à partir de laquelle le réacteur est contrôlé et le bâtiment de sécurité.
Ce projet est impossible sans réacteur nucléaire. Un réacteur atomique (nucléaire) est un dispositif de centrale nucléaire conçu pour organiser une réaction en chaîne de fission neutronique avec libération obligatoire d'énergie au cours de ce processus. Mais quel est le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire ?
L'ensemble de l'installation réacteur est abrité dans le bâtiment réacteur, une grande tour en béton qui cache le réacteur et contiendra tous les produits de la réaction nucléaire en cas d'accident. Cette grande tour est appelée confinement, coque hermétique ou zone de confinement.
La zone hermétique des nouveaux réacteurs comporte 2 parois épaisses en béton - coques.
L'enveloppe extérieure, de 80 cm d'épaisseur, protège la zone de confinement des influences extérieures.
La coque intérieure, d'une épaisseur de 1 mètre 20 cm, comporte des câbles en acier spéciaux qui multiplient par trois la résistance du béton et empêcheront la structure de s'effondrer. À l’intérieur, il est doublé d’une fine tôle d’acier spécial, conçue pour servir de protection supplémentaire au confinement et, en cas d’accident, pour ne pas rejeter le contenu du réacteur hors de la zone de confinement.
Cette conception de la centrale nucléaire lui permet de résister à un crash d'avion pesant jusqu'à 200 tonnes, à un séisme de magnitude 8, à une tornade et à un tsunami.
La première coque scellée a été construite à la centrale nucléaire américaine du Connecticut Yankee en 1968.
La hauteur totale de la zone de confinement est de 50 à 60 mètres.
De quoi est constitué un réacteur nucléaire ?
Pour comprendre le principe de fonctionnement d’un réacteur nucléaire, et donc le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire, il faut comprendre les composants du réacteur. 
- Zone active. C'est la zone où sont placés le combustible nucléaire (générateur de combustible) et le modérateur. Les atomes de combustible (le plus souvent l'uranium est le combustible) subissent une réaction de fission en chaîne. Le modérateur est conçu pour contrôler le processus de fission et permet la réaction requise en termes de vitesse et de force.
- Réflecteur de neutrons. Un réflecteur entoure le noyau. Il est constitué du même matériel que le modérateur. Il s’agit essentiellement d’une boîte dont le but principal est d’empêcher les neutrons de quitter le cœur et de pénétrer dans l’environnement.
- Liquide de refroidissement. Le liquide de refroidissement doit absorber la chaleur dégagée lors de la fission des atomes de carburant et la transférer à d'autres substances. Le liquide de refroidissement détermine en grande partie la manière dont une centrale nucléaire est conçue. Le liquide de refroidissement le plus populaire aujourd’hui est l’eau.
Système de contrôle du réacteur. Capteurs et mécanismes qui alimentent un réacteur de centrale nucléaire.
Combustible pour centrales nucléaires
Avec quoi fonctionne une centrale nucléaire ? Le combustible des centrales nucléaires est constitué d'éléments chimiques dotés de propriétés radioactives. Dans toutes les centrales nucléaires, cet élément est l'uranium.
La conception des centrales implique que les centrales nucléaires fonctionnent avec un combustible composite complexe, et non avec un élément chimique pur. Et pour extraire le combustible uranium de l'uranium naturel chargé dans un réacteur nucléaire, de nombreuses manipulations doivent être effectuées.
Uranium enrichi
L'uranium est constitué de deux isotopes, c'est-à-dire qu'il contient des noyaux de masses différentes. Ils ont été nommés d'après le nombre de protons et de neutrons, isotope -235 et isotope-238. Les chercheurs du XXe siècle ont commencé à extraire l'uranium 235 du minerai, car... il était plus facile de se décomposer et de se transformer. Il s'est avéré que cet uranium dans la nature ne représente que 0,7% (le pourcentage restant va au 238ème isotope).
Que faire dans ce cas ? Ils ont décidé d'enrichir l'uranium. L’enrichissement de l’uranium est un processus dans lequel il reste une grande partie des isotopes 235x nécessaires et quelques isotopes 238x inutiles. La tâche des enrichisseurs d’uranium est de transformer 0,7 % en presque 100 % d’uranium 235.
L'uranium peut être enrichi à l'aide de deux technologies : la diffusion gazeuse ou la centrifugation gazeuse. Pour les utiliser, l'uranium extrait du minerai est transformé à l'état gazeux. Il est enrichi sous forme de gaz.
Poudre d'uranium
L'uranium enrichi est transformé en dioxyde d'uranium à l'état solide. Cet uranium 235 solide et pur se présente sous la forme de gros cristaux blancs, qui sont ensuite broyés en poudre d'uranium.
Comprimés d'uranium
Les comprimés d'uranium sont des disques métalliques solides de quelques centimètres de long. Pour former de tels comprimés à partir de poudre d'uranium, celle-ci est mélangée à une substance - un plastifiant, qui améliore la qualité du pressage des comprimés.
Les palets pressés sont cuits à une température de 1 200 degrés Celsius pendant plus d'une journée pour conférer aux comprimés une solidité particulière et une résistance aux températures élevées. Le fonctionnement d’une centrale nucléaire dépend directement de la qualité de la compression et de la cuisson du combustible à base d’uranium. 
Les comprimés sont cuits dans des boîtes en molybdène, car seul ce métal est capable de ne pas fondre à des températures « infernales » supérieures à mille cinq cents degrés. Après cela, le combustible à l'uranium destiné aux centrales nucléaires est considéré comme prêt.
Que sont TVEL et FA ?
Le cœur du réacteur ressemble à un énorme disque ou tuyau percé de trous dans les parois (selon le type de réacteur), 5 fois plus grand que le corps humain. Ces trous contiennent du combustible à base d'uranium dont les atomes effectuent la réaction souhaitée.
Il est impossible de simplement jeter du combustible dans le réacteur, à moins que vous ne vouliez provoquer une explosion de toute la centrale et un accident avec des conséquences pour quelques États voisins. Par conséquent, le combustible à l’uranium est placé dans des barres de combustible puis collecté dans des assemblages combustibles. Que signifient ces abréviations ?
- TVEL est un élément combustible (à ne pas confondre avec le même nom de la société russe qui les produit). Il s’agit essentiellement d’un tube de zirconium mince et long fabriqué à partir d’alliages de zirconium dans lequel sont placées des tablettes d’uranium. C’est dans les barres de combustible que les atomes d’uranium commencent à interagir les uns avec les autres, libérant de la chaleur au cours de la réaction.
Le zirconium a été choisi comme matériau pour la production de crayons combustibles en raison de ses propriétés réfractaires et anticorrosion.
Le type de barres de combustible dépend du type et de la structure du réacteur. En règle générale, la structure et la fonction des crayons combustibles ne changent pas ; la longueur et la largeur du tube peuvent être différentes. 
La machine charge plus de 200 pastilles d'uranium dans un tube de zirconium. Au total, environ 10 millions de pastilles d'uranium fonctionnent simultanément dans le réacteur.
FA – assemblage combustible. Les travailleurs des centrales nucléaires appellent des grappes d'assemblages combustibles.
Il s’agit essentiellement de plusieurs barres de combustible fixées ensemble. Le FA est le combustible nucléaire fini, avec lequel fonctionne une centrale nucléaire. Ce sont les assemblages combustibles qui sont chargés dans le réacteur nucléaire. Environ 150 à 400 assemblages combustibles sont placés dans un réacteur.
Selon le réacteur dans lequel fonctionneront les assemblages combustibles, ceux-ci se présentent sous des formes différentes. Parfois, les faisceaux sont pliés en forme cubique, parfois en forme cylindrique, parfois en forme hexagonale.
Un assemblage combustible sur 4 ans de fonctionnement produit la même quantité d'énergie que lors de la combustion de 670 wagons de charbon, 730 réservoirs de gaz naturel ou 900 réservoirs chargés de pétrole.
Aujourd'hui, les assemblages combustibles sont produits principalement dans des usines en Russie, en France, aux États-Unis et au Japon.
Pour livrer du combustible destiné aux centrales nucléaires vers d'autres pays, les assemblages combustibles sont scellés dans des tuyaux métalliques longs et larges, l'air est pompé hors des tuyaux et acheminé par des machines spéciales à bord des avions cargo.
Le combustible nucléaire destiné aux centrales nucléaires pèse trop cher, car... l'uranium est l'un des métaux les plus lourds de la planète. Sa densité est 2,5 fois supérieure à celle de l'acier.
Centrale nucléaire : principe de fonctionnement
Quel est le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire ? Le principe de fonctionnement des centrales nucléaires repose sur une réaction en chaîne de fission d'atomes d'une substance radioactive - l'uranium. Cette réaction se produit au cœur d'un réacteur nucléaire.
IMPORTANT À SAVOIR :
Sans entrer dans les subtilités de la physique nucléaire, le principe de fonctionnement d’une centrale nucléaire ressemble à ceci :
Après le démarrage d'un réacteur nucléaire, des barres absorbantes sont retirées des barres de combustible, ce qui empêche l'uranium de réagir.
Une fois les barreaux retirés, les neutrons de l’uranium commencent à interagir les uns avec les autres.
Lorsque des neutrons entrent en collision, une mini-explosion se produit au niveau atomique, de l'énergie est libérée et de nouveaux neutrons naissent, une réaction en chaîne commence à se produire. Ce processus génère de la chaleur.
La chaleur est transférée au liquide de refroidissement. Selon le type de liquide de refroidissement, il se transforme en vapeur ou en gaz, qui fait tourner la turbine.
La turbine entraîne un générateur électrique. C'est lui qui génère réellement le courant électrique.
Si vous ne surveillez pas le processus, les neutrons d'uranium peuvent entrer en collision les uns avec les autres jusqu'à ce qu'ils explosent le réacteur et détruisent toute la centrale nucléaire en mille morceaux. Le processus est contrôlé par des capteurs informatiques. Ils détectent une augmentation de température ou un changement de pression dans le réacteur et peuvent arrêter automatiquement les réactions.
En quoi le principe de fonctionnement des centrales nucléaires diffère-t-il de celui des centrales thermiques (centrales thermiques) ?
Il n'y a des différences de travail que dans les premières étapes. Dans une centrale nucléaire, le liquide de refroidissement reçoit la chaleur de la fission des atomes du combustible d'uranium ; dans une centrale thermique, le liquide de refroidissement reçoit la chaleur de la combustion du combustible organique (charbon, gaz ou pétrole). Une fois que les atomes d'uranium ou le gaz et le charbon ont libéré de la chaleur, les schémas d'exploitation des centrales nucléaires et des centrales thermiques sont les mêmes.
Types de réacteurs nucléaires
Le fonctionnement d’une centrale nucléaire dépend exactement du fonctionnement de son réacteur nucléaire. Il existe aujourd'hui deux principaux types de réacteurs, qui sont classés selon le spectre des neurones :
Un réacteur à neutrons lents, également appelé réacteur thermique.
Pour son fonctionnement, on utilise de l'uranium 235, qui passe par les étapes d'enrichissement, de création de pastilles d'uranium, etc. Aujourd’hui, la grande majorité des réacteurs utilisent des neutrons lents.
Réacteur à neutrons rapides.
Ces réacteurs sont l'avenir, parce que... Ils travaillent sur l'uranium 238, qui se trouve à la pelle dans la nature et il n'est pas nécessaire d'enrichir cet élément. Le seul inconvénient de ces réacteurs réside dans les coûts très élevés de conception, de construction et de démarrage. Aujourd’hui, les réacteurs à neutrons rapides ne fonctionnent qu’en Russie.
Le liquide de refroidissement des réacteurs à neutrons rapides est du mercure, du gaz, du sodium ou du plomb.
Les réacteurs à neutrons lents, que toutes les centrales nucléaires du monde utilisent aujourd'hui, existent également en plusieurs types.
L'organisation AIEA (Agence internationale de l'énergie atomique) a créé sa propre classification, qui est la plus souvent utilisée dans l'industrie mondiale de l'énergie nucléaire. Le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire dépendant en grande partie du choix du caloporteur et du modérateur, l'AIEA a basé sa classification sur ces différences.
D'un point de vue chimique, l'oxyde de deutérium est un modérateur et un liquide de refroidissement idéal, car ses atomes interagissent plus efficacement avec les neutrons de l’uranium qu’avec d’autres substances. En termes simples, l’eau lourde accomplit sa tâche avec un minimum de pertes et un maximum de résultats. Cependant, sa production coûte de l’argent, alors que l’eau ordinaire « légère » et familière est beaucoup plus facile à utiliser.
Quelques faits sur les réacteurs nucléaires...
Il est intéressant de noter qu’il faut au moins 3 ans pour construire un réacteur de centrale nucléaire !
Pour construire un réacteur, il faut un équipement fonctionnant avec un courant électrique de 210 kiloampères, soit un million de fois supérieur au courant qui peut tuer une personne.
Une coque (élément structurel) d'un réacteur nucléaire pèse 150 tonnes. Il y a 6 de ces éléments dans un réacteur.
Réacteur à eau sous pression
Nous avons déjà découvert comment fonctionne une centrale nucléaire en général ; pour mettre les choses en perspective, regardons comment fonctionne le réacteur nucléaire à eau sous pression le plus populaire.
Aujourd’hui, partout dans le monde, des réacteurs à eau sous pression de génération 3+ sont utilisés. Ils sont considérés comme les plus fiables et les plus sûrs.
Tous les réacteurs à eau sous pression dans le monde, au cours de toutes leurs années d'exploitation, ont déjà accumulé plus de 1000 ans de fonctionnement sans problème et n'ont jamais présenté d'écarts sérieux. 
La structure des centrales nucléaires utilisant des réacteurs à eau sous pression implique que de l'eau distillée chauffée à 320 degrés circule entre les crayons de combustible. Pour éviter qu'il ne passe à l'état de vapeur, il est maintenu sous une pression de 160 atmosphères. Le schéma de la centrale nucléaire appelle cela l’eau du circuit primaire.
L'eau chauffée entre dans le générateur de vapeur et cède sa chaleur à l'eau du circuit secondaire, après quoi elle « retourne » à nouveau vers le réacteur. Extérieurement, il semble que les tubes d'eau du premier circuit soient en contact avec d'autres tubes - l'eau du deuxième circuit, ils se transfèrent de la chaleur, mais les eaux n'entrent pas en contact. Les tubes sont en contact.
Ainsi, la possibilité que des radiations pénètrent dans l'eau du circuit secondaire, qui participera en outre au processus de production d'électricité, est exclue.
Sécurité opérationnelle des centrales nucléaires
Après avoir appris le principe de fonctionnement des centrales nucléaires, il faut comprendre comment fonctionne la sécurité. La construction de centrales nucléaires nécessite aujourd'hui une attention accrue aux règles de sécurité.
Les coûts de sécurité des centrales nucléaires représentent environ 40 % du coût total de la centrale elle-même. 
La conception de la centrale nucléaire comprend 4 barrières physiques qui empêchent le rejet de substances radioactives. À quoi sont censées servir ces barrières ? Au bon moment, pouvoir arrêter la réaction nucléaire, assurer une évacuation constante de la chaleur du cœur et du réacteur lui-même, et empêcher le rejet de radionucléides au-delà du confinement (zone hermétique).
- Le premier obstacle est la résistance des pastilles d’uranium. Il est important qu’ils ne soient pas détruits par les températures élevées d’un réacteur nucléaire. Une grande partie du fonctionnement d’une centrale nucléaire dépend de la manière dont les pastilles d’uranium sont « cuites » au cours de la phase initiale de fabrication. Si les pastilles de combustible d'uranium ne sont pas cuites correctement, les réactions des atomes d'uranium dans le réacteur seront imprévisibles.
- Le deuxième obstacle est l’étanchéité des crayons combustibles. Les tubes de zirconium doivent être hermétiquement fermés ; si le sceau est brisé, alors au mieux le réacteur sera endommagé et le travail s'arrêtera, au pire, tout s'envolera dans les airs ;
- La troisième barrière est une cuve de réacteur en acier durable a, (cette même grande tour - zone hermétique) qui « contient » tous les processus radioactifs. Si le boîtier est endommagé, les radiations s'échappent dans l'atmosphère.
- La quatrième barrière est constituée de barres de protection d'urgence. Des tiges avec modérateurs sont suspendues au-dessus du noyau par des aimants, qui peuvent absorber tous les neutrons en 2 secondes et arrêter la réaction en chaîne.
Si, malgré la conception d'une centrale nucléaire dotée de nombreux degrés de protection, il n'est pas possible de refroidir le cœur du réacteur au bon moment et que la température du combustible monte à 2600 degrés, alors le dernier espoir du système de sécurité entre en jeu. - ce qu'on appelle le piège à fusion.
Le fait est qu'à cette température, le fond de la cuve du réacteur fondra et tous les restes de combustible nucléaire et de structures en fusion s'écouleront dans un « verre » spécial suspendu au-dessus du cœur du réacteur.
Le piège à fusion est réfrigéré et ignifuge. Il est rempli de ce qu'on appelle la « matière sacrificielle », qui arrête progressivement la réaction de fission en chaîne.
Ainsi, la conception d’une centrale nucléaire implique plusieurs degrés de protection, qui éliminent presque totalement toute possibilité d’accident.
Pour comprendre le principe de fonctionnement et la conception d'un réacteur nucléaire, il faut faire une petite excursion dans le passé. Un réacteur nucléaire est un rêve vieux de plusieurs siècles, bien que pas entièrement réalisé, de l'humanité concernant une source d'énergie inépuisable. Son ancien « ancêtre » est un feu fait de branches sèches, qui illuminait et réchauffait autrefois les voûtes de la grotte où nos lointains ancêtres trouvèrent le salut du froid. Plus tard, les gens ont maîtrisé les hydrocarbures - charbon, schiste, pétrole et gaz naturel.
Une ère turbulente mais de courte durée de la vapeur a commencé, qui a été remplacée par une ère encore plus fantastique de l'électricité. Les villes étaient remplies de lumière et les ateliers étaient remplis du bourdonnement de machines jusqu'alors inédites entraînées par des moteurs électriques. Il semblait alors que le progrès avait atteint son apogée.
Tout change à la fin du XIXe siècle, lorsque le chimiste français Antoine Henri Becquerel découvre par hasard que les sels d'uranium sont radioactifs. 2 ans plus tard, ses compatriotes Pierre Curie et son épouse Maria Sklodowska-Curie en obtenaient du radium et du polonium, et leur niveau de radioactivité était des millions de fois supérieur à celui du thorium et de l'uranium.
Le relais a été repris par Ernest Rutherford, qui a étudié en détail la nature des rayons radioactifs. Ainsi commença l’ère de l’atome, qui donna naissance à son enfant bien-aimé : le réacteur atomique.
Premier réacteur nucléaire
« Firstborn » vient des États-Unis. En décembre 1942, le premier courant fut produit par le réacteur, qui porte le nom de son créateur, l'un des plus grands physiciens du siècle, E. Fermi. Trois ans plus tard, la centrale nucléaire ZEEP prenait vie au Canada. Le «bronze» a été attribué au premier réacteur soviétique F-1, lancé fin 1946. I.V. Kurchatov est devenu le chef du projet nucléaire national. Aujourd’hui, plus de 400 centrales nucléaires fonctionnent avec succès dans le monde.
Types de réacteurs nucléaires
Leur objectif principal est de soutenir une réaction nucléaire contrôlée produisant de l’électricité. Certains réacteurs produisent des isotopes. En bref, ce sont des dispositifs au fond desquels certaines substances se transforment en d'autres avec libération d'une grande quantité d'énergie thermique. Il s'agit d'une sorte de « four » où, à la place des combustibles traditionnels, sont brûlés les isotopes de l'uranium - U-235, U-238 et plutonium (Pu).
Contrairement, par exemple, à une voiture conçue pour plusieurs types d'essence, chaque type de combustible radioactif possède son propre type de réacteur. Il y en a deux - sur les neutrons lents (avec U-235) et rapides (avec U-238 et Pu). La plupart des centrales nucléaires disposent de réacteurs à neutrons lents. Outre les centrales nucléaires, des installations « fonctionnent » dans des centres de recherche, sur des sous-marins nucléaires, etc.
Comment fonctionne le réacteur
Tous les réacteurs ont à peu près le même circuit. Son « cœur » est la zone active. Il peut être grossièrement comparé au foyer d’un poêle conventionnel. Seulement, au lieu du bois de chauffage, il existe du combustible nucléaire sous forme d'éléments combustibles avec un modérateur - des barres de combustible. La zone active est située à l'intérieur d'une sorte de capsule - un réflecteur de neutrons. Les barres de combustible sont « lavées » par le liquide de refroidissement – l’eau. Le « cœur » ayant un niveau de radioactivité très élevé, il est entouré d’une radioprotection fiable.
Les opérateurs contrôlent le fonctionnement de l'usine à l'aide de deux systèmes critiques : le contrôle de la réaction en chaîne et un système de contrôle à distance. En cas d'urgence, la protection d'urgence est immédiatement activée.
Comment fonctionne un réacteur ?
La « flamme » atomique est invisible, puisque les processus se produisent au niveau de la fission nucléaire. Au cours d'une réaction en chaîne, les noyaux lourds se désintègrent en fragments plus petits qui, étant dans un état excité, deviennent des sources de neutrons et d'autres particules subatomiques. Mais le processus ne s’arrête pas là. Les neutrons continuent de se « diviser », ce qui libère de grandes quantités d'énergie, ce qui est la raison pour laquelle les centrales nucléaires sont construites.
La tâche principale du personnel est de maintenir la réaction en chaîne à l'aide de barres de commande à un niveau constant et réglable. C'est sa principale différence avec une bombe atomique, où le processus de désintégration nucléaire est incontrôlable et se déroule rapidement, sous la forme d'une puissante explosion.
Que s'est-il passé à la centrale nucléaire de Tchernobyl
L'une des principales raisons de la catastrophe de la centrale nucléaire de Tchernobyl en avril 1986 était une violation flagrante des règles de sécurité de fonctionnement lors de la maintenance de routine de la 4e tranche. Ensuite, 203 tiges de graphite ont été simultanément retirées du noyau au lieu des 15 autorisées par la réglementation. En conséquence, la réaction en chaîne incontrôlable qui a commencé s'est soldée par une explosion thermique et la destruction complète du groupe motopropulseur.
Réacteurs de nouvelle génération
Au cours de la dernière décennie, la Russie est devenue l’un des leaders mondiaux de l’énergie nucléaire. À l'heure actuelle, la société d'État Rosatom construit des centrales nucléaires dans 12 pays, où 34 unités sont en cours de construction. Une demande aussi élevée témoigne du haut niveau de la technologie nucléaire russe moderne. Viennent ensuite les nouveaux réacteurs de 4e génération.
"Brest"
L'un d'eux est Brest, développé dans le cadre du projet Breakthrough. Les systèmes à cycle ouvert actuels fonctionnent avec de l'uranium faiblement enrichi, ce qui oblige à éliminer de grandes quantités de combustible usé à des coûts énormes. "Brest" - un réacteur à neutrons rapides est unique dans son cycle fermé.
Dans ce document, le combustible usé, après un traitement approprié dans un réacteur à neutrons rapides, redevient du combustible à part entière, qui peut être rechargé dans la même installation.
Brest se distingue par un haut niveau de sécurité. Il n'« explosera » jamais même lors de l'accident le plus grave, il est très économique et respectueux de l'environnement, puisqu'il réutilise son uranium « renouvelé ». Il ne peut pas non plus être utilisé pour produire du plutonium de qualité militaire, ce qui ouvre les plus larges perspectives d’exportation.
VVER-1200
VVER-1200 est un réacteur innovant de génération 3+ d'une capacité de 1 150 MW. Grâce à ses capacités techniques uniques, il offre une sécurité de fonctionnement quasi absolue. Le réacteur est largement équipé de systèmes de sécurité passive qui fonctionneront automatiquement même en l'absence d'alimentation électrique.
L'un d'eux est un système d'évacuation de chaleur passif, qui est automatiquement activé lorsque le réacteur est complètement hors tension. Dans ce cas, des réservoirs hydrauliques de secours sont prévus. S'il y a une chute de pression anormale dans le circuit primaire, une grande quantité d'eau contenant du bore commence à être fournie au réacteur, ce qui éteint la réaction nucléaire et absorbe les neutrons.
Un autre savoir-faire se situe dans la partie inférieure de la coque de protection - le « piège » à fusion. Si, à la suite d'un accident, le noyau « fuit », le « piège » ne permettra pas l'effondrement de l'enveloppe de confinement et empêchera les produits radioactifs de pénétrer dans le sol.
Mais c’est quelque chose que nous ne savons souvent pas. Et pourquoi une bombe nucléaire explose-t-elle aussi...
Commençons de loin. Chaque atome a un noyau, et le noyau est constitué de protons et de neutrons - peut-être que tout le monde le sait. De la même manière, tout le monde a vu le tableau périodique. Mais pourquoi les éléments chimiques qu’il contient sont-ils placés de cette façon et pas autrement ? Certainement pas parce que Mendeleïev le voulait ainsi. Le numéro atomique de chaque élément dans le tableau indique le nombre de protons présents dans le noyau de l'atome de cet élément. En d’autres termes, le fer est le numéro 26 dans le tableau car il y a 26 protons dans un atome de fer. Et s’il n’y en a pas 26, ce n’est plus du fer.
Mais il peut y avoir différents nombres de neutrons dans les noyaux d’un même élément, ce qui signifie que la masse des noyaux peut être différente. Les atomes du même élément avec des masses différentes sont appelés isotopes. L'uranium possède plusieurs de ces isotopes : le plus répandu dans la nature est l'uranium 238 (son noyau possède 92 protons et 146 neutrons, pour un total de 238). Il est radioactif, mais on ne peut pas en faire une bombe nucléaire. Mais l'isotope uranium-235, dont une petite quantité se trouve dans les minerais d'uranium, convient à une charge nucléaire.
Le lecteur a peut-être croisé les expressions « uranium enrichi » et « uranium appauvri ». L'uranium enrichi contient plus d'uranium 235 que l'uranium naturel ; dans un état épuisé, en conséquence, moins. L'uranium enrichi peut être utilisé pour produire du plutonium, un autre élément adapté à la fabrication d'une bombe nucléaire (on ne le trouve presque jamais dans la nature). La manière dont l'uranium est enrichi et la manière dont le plutonium en est obtenu font l'objet d'une discussion distincte.
Alors pourquoi une bombe nucléaire explose-t-elle ? Le fait est que certains noyaux lourds ont tendance à se désintégrer s’ils sont touchés par un neutron. Et vous n’aurez pas à attendre longtemps pour obtenir un neutron gratuit : il y en a beaucoup qui volent. Ainsi, un tel neutron frappe le noyau d'uranium 235 et le brise ainsi en « fragments ». Cela libère quelques neutrons supplémentaires. Pouvez-vous deviner ce qui se passera s’il y a des noyaux du même élément autour ? C'est vrai, une réaction en chaîne va se produire. C'est comme ça que ça se passe.
Dans un réacteur nucléaire, où l'uranium 235 est « dissous » dans l'uranium 238, plus stable, une explosion ne se produit pas dans des conditions normales. La plupart des neutrons qui s'échappent des noyaux en décomposition s'envolent dans le lait sans trouver les noyaux d'uranium 235. Dans le réacteur, la désintégration des noyaux se produit « lentement » (mais cela suffit pour que le réacteur fournisse de l'énergie). Dans un seul morceau d'uranium 235, s'il est de masse suffisante, les neutrons seront assurés de briser les noyaux, la réaction en chaîne démarrera comme une avalanche, et... Stop ! Après tout, si vous fabriquez un morceau d’uranium 235 ou de plutonium ayant la masse requise pour une explosion, il explosera immédiatement. Ce n’est pas le sujet.
Et si vous preniez deux morceaux de masse sous-critique et les poussiez l’un contre l’autre à l’aide d’un mécanisme télécommandé ? Par exemple, placez les deux dans un tube et attachez une charge de poudre à l'un pour qu'au bon moment, une pièce, comme un projectile, soit tirée sur l'autre. Voici la solution au problème.
Vous pouvez procéder différemment : prenez un morceau sphérique de plutonium et fixez des charges explosives sur toute sa surface. Lorsque ces charges explosent sur commande de l'extérieur, leur explosion comprime le plutonium de tous côtés, le comprime jusqu'à une densité critique, et une réaction en chaîne se produit. Cependant, la précision et la fiabilité sont ici importantes : toutes les charges explosives doivent exploser en même temps. Si certains d’entre eux fonctionnent, d’autres non, ou si certains fonctionnent tard, il n’y aura pas d’explosion nucléaire : le plutonium ne sera pas comprimé jusqu’à une masse critique, mais se dissipera dans l’air. Au lieu d’une bombe nucléaire, vous en obtiendrez une soi-disant « sale ».
Voilà à quoi ressemble une bombe nucléaire à implosion. Les charges, qui devraient créer une explosion dirigée, sont réalisées sous forme de polyèdres afin de recouvrir le plus étroitement possible la surface de la sphère de plutonium.
Le premier type d'appareil s'appelait un appareil à canon, le deuxième type était un appareil à implosion.
La bombe « Little Boy » larguée sur Hiroshima avait une charge d'uranium 235 et un dispositif de type canon. La bombe Fat Man, qui a explosé au-dessus de Nagasaki, transportait une charge de plutonium et l'engin explosif a implosé. De nos jours, les appareils de type pistolet ne sont presque jamais utilisés ; ceux d'implosion sont plus compliqués, mais en même temps ils permettent de réguler la masse de la charge nucléaire et de la dépenser de manière plus rationnelle. Et le plutonium a remplacé l'uranium 235 comme explosif nucléaire.
De nombreuses années se sont écoulées et les physiciens ont proposé aux militaires une bombe encore plus puissante - une bombe thermonucléaire ou, comme on l'appelle aussi, une bombe à hydrogène. Il s'avère que l'hydrogène explose plus puissamment que le plutonium ?
L’hydrogène est certes explosif, mais pas à ce point-là. Cependant, il n’y a pas d’hydrogène « ordinaire » dans une bombe à hydrogène ; elle utilise ses isotopes – le deutérium et le tritium. Le noyau de l’hydrogène « ordinaire » possède un neutron, le deutérium en possède deux et le tritium en possède trois.
Dans une bombe nucléaire, les noyaux d'un élément lourd sont divisés en noyaux plus légers. Dans la fusion thermonucléaire, le processus inverse se produit : les noyaux légers fusionnent les uns avec les autres pour former des noyaux plus lourds. Les noyaux de deutérium et de tritium, par exemple, se combinent pour former des noyaux d’hélium (également appelés particules alpha), et le neutron « supplémentaire » est envoyé en « vol libre ». Cela libère beaucoup plus d’énergie que lors de la désintégration des noyaux de plutonium. À propos, c’est exactement le processus qui se déroule sur le Soleil.
Cependant, la réaction de fusion n’est possible qu’à des températures ultra-élevées (c’est pourquoi on l’appelle thermonucléaire). Comment faire réagir le deutérium et le tritium ? Oui, c’est très simple : il faut utiliser une bombe nucléaire comme détonateur !
Puisque le deutérium et le tritium sont eux-mêmes stables, leur charge dans une bombe thermonucléaire peut être arbitrairement énorme. Cela signifie qu’une bombe thermonucléaire peut être incomparablement plus puissante qu’une « simple » bombe nucléaire. Le « Bébé » largué sur Hiroshima avait un équivalent TNT de l'ordre de 18 kilotonnes, et la bombe à hydrogène la plus puissante (la soi-disant « Bombe du Tsar », également connue sous le nom de « Mère de Kuzka ») pesait déjà 58,6 mégatonnes, soit plus de 3 255 fois plus. puissant "Bébé" !
Le nuage « champignon » du Tsar Bomba s’est élevé à une hauteur de 67 kilomètres et l’onde de choc a fait trois fois le tour du globe.
Cependant, une telle puissance gigantesque est clairement excessive. Après avoir « assez joué » avec les bombes mégatonnes, les ingénieurs militaires et les physiciens ont emprunté une voie différente : celle de la miniaturisation des armes nucléaires. Sous leur forme conventionnelle, les armes nucléaires peuvent être larguées depuis des bombardiers stratégiques comme des bombes aériennes ou lancées depuis des missiles balistiques ; si on les miniaturise, on obtient une charge nucléaire compacte qui ne détruit pas tout à des kilomètres à la ronde, et qui peut être placée sur un obus d'artillerie ou un missile air-sol. La mobilité augmentera et l'éventail des tâches à résoudre s'élargira. En plus des armes nucléaires stratégiques, nous recevrons des armes tactiques.
Divers systèmes de lancement ont été développés pour les armes nucléaires tactiques - canons nucléaires, mortiers, fusils sans recul (par exemple, l'Américain Davy Crockett). L’URSS avait même un projet de balle nucléaire. Certes, il a fallu l'abandonner - les balles nucléaires étaient si peu fiables, si compliquées et si coûteuses à fabriquer et à stocker, qu'elles ne servaient à rien.
"Davy Crockett." Un certain nombre de ces armes nucléaires étaient en service dans les forces armées américaines et le ministre ouest-allemand de la Défense a cherché en vain à en armer la Bundeswehr.
Parlant de petites armes nucléaires, il convient de mentionner un autre type d’arme nucléaire : la bombe à neutrons. La charge de plutonium est faible, mais ce n'est pas nécessaire. Si une bombe thermonucléaire suit la voie consistant à augmenter la force de l'explosion, alors une bombe à neutrons s'appuie sur un autre facteur dommageable : le rayonnement. Pour augmenter le rayonnement, une bombe à neutrons contient une réserve d'isotope de béryllium qui, lors de son explosion, produit un grand nombre de neutrons rapides.
Selon ses créateurs, une bombe à neutrons devrait tuer le personnel ennemi, mais laisser intact le matériel, qui pourra ensuite être capturé lors d'une offensive. Dans la pratique, la situation s'est avérée quelque peu différente : les équipements irradiés deviennent inutilisables - quiconque ose le piloter « gagnera » très vite le mal des rayons. Cela ne change rien au fait qu'une explosion de bombe à neutrons est capable de frapper un ennemi à travers le blindage d'un char ; Les munitions à neutrons ont été développées par les États-Unis spécifiquement comme arme contre les formations de chars soviétiques. Cependant, un blindage de char fut rapidement développé pour offrir une sorte de protection contre le flux de neutrons rapides.
Un autre type d’arme nucléaire a été inventé en 1950, mais n’a jamais été produit (à notre connaissance). Il s'agit de ce qu'on appelle la bombe au cobalt - une charge nucléaire avec une coque en cobalt. Lors de l'explosion, le cobalt, irradié par un flux de neutrons, devient un isotope extrêmement radioactif et se disperse dans toute la zone, la contaminant. Une seule de ces bombes, d’une puissance suffisante, pourrait recouvrir la planète entière de cobalt et détruire toute l’humanité. Heureusement, ce projet est resté un projet.
Que dire en conclusion ? Une bombe nucléaire est une arme vraiment terrible, et en même temps (quel paradoxe !) elle a contribué à maintenir une paix relative entre les superpuissances. Si votre ennemi possède des armes nucléaires, vous y réfléchirez dix fois avant de l’attaquer. Aucun pays doté d’un arsenal nucléaire n’a jamais été attaqué de l’extérieur, et il n’y a pas eu de guerre entre les principaux États du monde depuis 1945. Espérons qu'il n'y en aura pas.
