Bonjour les padawans de la physique. Aujourd'hui on voit l'invention d'Oppenheimer mais pas que... En effet, en terme de bombe nucléaire il y a de quoi dire. C'est pour ça que je vous l'explique simplement dans cette vidéo. N'hésitez pas à partager cette vidéo, c'est gratuit
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Catégorie
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ÉducationTranscription
00:00 Eh, dis-moi, tu sais ce que c'est la bombe A ?
00:02 Bah ouais, c'est une chanson.
00:03 Une chanson ?
00:04 Bah oui, vas-y, écoute !
00:06 Tu vois ?
00:08 Oh mais il est toujours aussi con lui !
00:10 FUSION !
00:11 GAAAH !
00:12 Bonjour les padawans de la physique !
00:17 Oblige à nous de vous servir !
00:18 Bienvenue sur la chaîne qui répond à vos questions !
00:20 Et pour ce faire, laissez-les en commentaire,
00:22 et j'y répondrai lors d'une prochaine vidéo.
00:24 Mais aujourd'hui, je réponds pas à un commentaire.
00:26 Je voudrais profiter de la sortie du film Oppenheimer
00:28 pour vous expliquer comment fonctionne une bombe nucléaire.
00:31 Mais avant ça, je voulais vous dire que j'ai en prévision pour le mois d'août de faire une FAQ.
00:34 Donc si vous avez des questions, n'hésitez pas, mettez-les en commentaire,
00:37 et puis si j'en ai assez, j'y répondrai dans cette FAQ.
00:39 Allez-y, hein, no limit ! Je répondrai à tout !
00:42 Bon, revenons à nos moutons, et voyons comment fonctionne cette arme de destruction massive,
00:45 qui est la bombe nucléaire.
00:46 Alors déjà, la bombe nucléaire, c'est un abus de langage.
00:50 En effet, il y a deux types de bombes nucléaires.
00:52 La bombe A, et la bombe A.
00:56 On va commencer par s'intéresser à la bombe A.
00:59 Le principe de base de cette bombe, c'est la fission nucléaire.
01:01 Et la fission, j'en ai parlé en long, en large, et en travers sur cette chaîne.
01:05 Donc évidemment, je vais faire court.
01:07 Alors n'hésitez pas, si vous voulez en savoir plus,
01:09 il y a une playlist dédiée aux nucléaires que je vous mets juste ici.
01:11 Le principe de base, donc, comme je disais, c'est la fission nucléaire.
01:13 Et la fission nucléaire, c'est quoi ?
01:15 On va prendre le noyau d'un atome lourd, un noyau qui est capable d'être fissionné.
01:18 L'exemple le plus connu est le noyau d'uranium-235.
01:21 Donc c'est celui qu'on va prendre.
01:22 Donc si on envoie un neutron vers le noyau d'uranium-235, il va l'absorber.
01:26 Il va donc rentrer en instabilité.
01:28 Et pour chercher cette stabilité, il va se casser en deux,
01:32 en libérant deux à trois neutrons.
01:33 Et surtout, beaucoup d'énergie.
01:35 Les produits de cette fission, les deux parties du noyau d'uranium,
01:38 mais en fait, c'est deux nouveaux noyaux plus petits.
01:40 Je vous ai déjà expliqué que dans un réacteur nucléaire,
01:43 on absorbait quelques neutrons pour qu'à la sortie de la fission,
01:47 il n'en reste qu'un seul.
01:48 Que pour une fission, j'ai une fission, et pas trois.
01:51 On peut donc contrôler la réaction en chaîne.
01:53 C'est extrêmement simplifié, ça c'est sûr.
01:55 Mais c'est pour que vous compreniez bien comment ça marche dans un réacteur nucléaire.
01:58 Bon, dans une bombe nucléaire, la réaction en chaîne, on ne va pas la contrôler.
02:01 On va laisser faire.
02:03 Ce qui fait que pour un neutron, j'ai une fission, qui va libérer trois neutrons,
02:06 donc trois fissions, qui va me libérer neuf neutrons,
02:09 donc neuf fissions, etc. etc. etc.
02:12 Et à chaque étape, il va y avoir de l'énergie de développer.
02:15 Sachant que l'énergie est exponentielle,
02:17 si on laisse la réaction en chaîne continuer, ça explose.
02:20 Bon, ça c'est les notions de base.
02:21 Mais est-ce que vous vous êtes déjà posé la question
02:23 de savoir comment ça se fait qu'on pouvait trimballer une bombe nucléaire
02:25 pendant des heures en avion,
02:27 mais que quand on la bombade, elle pète ?
02:29 Alors que normalement, les fissions devraient commencer dès le début,
02:31 et ça devrait exploser déjà en plein vol.
02:33 C'est vrai ça.
02:33 Est-ce qu'il y aura un bouton dans l'avion qui fait que quand j'appuie,
02:36 on envoie un neutron, puis les fissions commencent ?
02:38 Évidemment.
02:38 "Ta réponse est non."
02:39 Ou du moins, c'est pas exactement comme ça que ça marche.
02:41 C'est à ce moment que je vais vous introduire...
02:43 "Ma bite."
02:44 Non, pas ça.
02:45 Ce que je vais vous introduire, c'est le principe de la masse critique.
02:47 Le mot "critique" n'est pas exactement ce à quoi vous pensez.
02:49 En effet, en nucléaire, la criticité, c'est le principe de maintenir la réaction en chaîne.
02:54 Et donc, la masse critique, c'est la masse d'uranium-235
02:57 nécessaire pour qu'il y ait un maintien de la réaction en chaîne.
03:00 Si on est inférieur à la masse critique,
03:02 on va être dans une masse sous-critique,
03:04 ça veut dire que la réaction en chaîne va s'éteindre toute seule,
03:06 il n'y aura donc pas d'explosion.
03:08 Et si on est au-dessus de la masse critique,
03:10 on va atteindre la masse sur-critique,
03:12 et c'est là que la réaction en chaîne va s'emballer.
03:14 Et que l'explosion va avoir lieu.
03:16 Donc, dans une bombe A, il faut atteindre la masse super-critique.
03:20 La masse critique de l'uranium-235 est d'environ 50 kg.
03:23 Et donc, si je veux faire une bombe A à l'uranium-235,
03:26 il va falloir que je trouve un moyen pour ne pas avoir de masse super-critique à l'instant T,
03:30 mais que lorsque je déclenche ma bombe,
03:32 on atteint cette masse super-critique pour qu'elle puisse exploser.
03:36 Il faudrait un principe du genre d'avoir une première masse d'uranium-235,
03:40 une deuxième masse d'uranium-235,
03:42 et la somme des deux dépasserait la masse critique,
03:44 deviendrait une masse super-critique.
03:46 Le plus simple à voir, c'est j'ai une masse d'un côté et une masse de l'autre,
03:49 je les rapproche, et paf, ça fait des chocs à pics.
03:52 Eh bien, le little boy, la première bombe nucléaire utilisée à Hiroshima,
03:55 le 6 août 1945, c'est sur ce principe-là qu'elle fonctionne.
03:58 C'est une bombe qu'on appelle une bombe à rapprochement.
04:01 En gros, comme le principe de base que je vous ai expliqué tout à l'heure,
04:03 en tête de bombe, il y a une masse d'uranium-235,
04:06 et dans la queue de la bombe, il y a aussi une autre masse d'uranium-235.
04:09 Comment ça marche ?
04:10 Eh bien, la masse qui est en queue de la bombe est reliée à une espèce de détonateur.
04:14 Lorsqu'on déclenche le détonateur, ça va marcher comme un pistolet.
04:17 Et donc, la masse d'uranium-235 va être propulsée vers l'autre masse,
04:21 afin d'atteindre la masse super-critique,
04:23 et de démarrer les fissions, et donc d'exploser.
04:25 Donc, dès qu'on atteint la masse super-critique,
04:27 et ces quelques neutrons relâchés vont créer les premières fissions,
04:30 qui vont créer les réactions en chaîne, qui va s'emballer,
04:33 qui va créer de l'énergie, et qui va exploser.
04:34 Mais il existe un autre montage que celui-ci.
04:37 Il s'agit des bombes à implosion.
04:39 Le même type que celles utilisées par Oppenheimer le 16 juillet 1945,
04:44 au Nouveau-Mexique, pendant les 7 triniti.
04:46 Le nom de cette bombe, c'est "Gadget".
04:48 Et ce même principe sera utilisé le 9 août 1945,
04:51 pour bombarder la ville de Nagasaki.
04:53 Mais quelle différence y a-t-il entre une bombe à implosion,
04:55 et une bombe à rapprochement ?
04:57 La première, c'est la matière fissile utilisée.
04:59 En effet, on n'utilise pas de l'uranium-235,
05:01 mais du plutonium-239.
05:03 L'avantage, c'est que la masse critique du plutonium-239 n'est que de 10 kg.
05:07 L'inconvénient, c'est qu'il n'en existe pas au naturel.
05:10 Il va donc falloir le créer.
05:12 Mais le principe de base reste le même.
05:14 C'est la fission nucléaire.
05:15 C'est pas le même noyau, mais ça marche de la même façon.
05:17 On a pas le même maillot, mais on a la même passion.
05:19 Et là, vous allez me dire "Ah d'accord, mais alors pourquoi on parle de bombe à implosion ?"
05:23 Ben tout simplement, c'est parce que le coeur de la bombe, ce coup-ci,
05:26 n'est pas de deux masses qu'on va rapprocher,
05:28 mais d'une seule masse de plutonium, sous forme d'une boule creuse.
05:33 Et le fait que ça soit une boule creuse,
05:35 eh bien la masse critique n'est pas atteinte.
05:37 Puisque pour qu'on atteigne la masse critique,
05:39 il faut que ça soit une boule pleine.
05:41 D'ailleurs, je parle de masse critique, mais on doit dépasser la masse critique.
05:44 C'est une masse supercritique, au final.
05:46 Si je veux donc atteindre cette masse supercritique,
05:48 il va falloir que je compacte cette boule.
05:51 Comment on va faire cette manœuvre ?
05:53 Eh bien tout simplement, il suffit d'entourer cette boule de plutonium
05:56 par des explosifs partout autour.
05:58 Si je déclenche tous les explosifs en même temps,
06:00 le souffle de toutes ces explosions va compacter cette boule,
06:03 qui va faire atteindre la masse supercritique.
06:06 La fission va donc commencer, etc.
06:10 Et paf, ça refait des chocs à pique.
06:12 Voilà en gros comment fonctionne la bombe A.
06:21 Mais je vous ai dit en début de vidéo qu'il y avait un deuxième type de bombe,
06:24 la bombe H.
06:25 Et là, plus de fission.
06:27 Enfin, presque plus, mais je vous expliquerai ça après.
06:29 Le principe de base de la bombe H, c'est la fusion nucléaire.
06:33 Et la fusion nucléaire, j'en ai jamais parlé sur cette chaîne.
06:36 Donc on va l'introduire dès maintenant.
06:38 Avant ça, on va parler de noyaux d'hydrogène.
06:41 Le noyau de l'élément hydrogène n'est composé que d'un seul proton.
06:44 Enfin, c'est celui qu'on voit le plus.
06:46 Mais il en existe d'autres.
06:48 Comment ça il en existe d'autres ?
06:49 Eh bien, un élément chimique est défini par son nombre de protons dans son noyau.
06:52 Par exemple, un proton, c'est l'hydrogène, on a dit.
06:55 Et si j'en avais deux, ça serait un noyau d'hélium.
06:57 Mais imaginons que j'ai un élément
06:59 avec un noyau qui a un proton et un neutron.
07:03 Eh bien, c'est toujours de l'hydrogène.
07:05 Parce que dans son noyau, il a un proton.
07:07 Mais c'est une autre forme d'hydrogène.
07:09 C'est ce qu'on appelle un isotope.
07:11 Et des isotopes, il peut y en avoir de plusieurs sortes.
07:13 Là, par exemple, ce que je viens de vous présenter,
07:15 c'est ce qu'on appelle du deutérium.
07:17 Un noyau d'hydrogène avec un proton et un neutron.
07:19 Mais il existe aussi du tritium.
07:21 C'est un noyau d'hydrogène avec un proton et deux neutrons.
07:24 Eh bien, pour faire la fusion, on va avoir besoin de deutérium et de tritium.
07:28 Si on fait le calcul total des nucléons,
07:30 c'est-à-dire des particules qui composent les deux noyaux,
07:32 on a donc deux protons, un par noyau d'hydrogène,
07:35 et trois neutrons.
07:36 Eh bien, si je fusionne les deux noyaux,
07:38 je vais me retrouver avec un noyau d'hélium
07:40 qui aura deux protons et deux neutrons.
07:43 Si on fait le différentiel, on voit qu'il manque un neutron.
07:45 Eh bien, donc, la fusion du deutérium et du tritium
07:48 va créer un noyau d'hélium plus un neutron
07:52 et beaucoup, beaucoup, beaucoup, beaucoup, beaucoup, beaucoup d'énergie.
07:57 Le seul problème, c'est que pour que la fusion marche,
08:00 il faut des conditions de pression et de température ÉNORMES !
08:04 Non, c'est bon, on a déjà fait la vanne la semaine dernière,
08:06 on va pas la faire toutes les semaines.
08:07 Et donc, pour notre bombe H, qui va utiliser la fusion,
08:10 il va falloir atteindre des niveaux de pression et de température extrêmement élevés.
08:14 Donc, en fait, la bombe H va être sur deux étages.
08:16 Il y a un étage qui va pouvoir créer ses conditions de pression et de température,
08:20 et il y a un deuxième étage où on va profiter de cette augmentation de pression et de température
08:25 pour créer la fusion.
08:26 Et bien, il me semble que dans la première moitié de la vidéo,
08:28 on a bien vu quelque chose qui était capable de montrer très fort en pression et très fort en température.
08:32 Les bombes à fission, les bombes A.
08:33 Donc, dans le premier étage d'une bombe H,
08:35 et bien, il y a une bombe A, une bombe à fission.
08:37 Ça sera une bombe de type plutonium, une bombe de type à implosion.
08:40 Je vous épargne les détails, parce qu'il va y avoir des rayons X, du plasma, etc.
08:44 Mais en gros, l'explosion de la bombe A va créer des conditions de pression et de température
08:48 assez élevées pour que la fusion commence.
08:50 Dans le deuxième étage, la fusion entre le deutérium et le tritium commence.
08:54 Et c'est parti mon Kiki, c'est parti pour l'enfer sur Terre, à l'instar de la Tsar Bomba.
08:59 [Bruit de vent]
09:11 [Bruit de vent]
09:16 [Bruit de vent]
09:22 [Bruit de vent]
09:35 Et voilà, c'est tout pour moi.
09:37 On vient de voir en gros comment fonctionnent les bombes nucléaires.
09:39 Ça suffit amplement pour comprendre le principe.
09:41 Comme d'habitude, je vous mets des liens en description pour pouvoir approfondir vos connaissances.
09:44 Bon, bah comme d'habitude, vous savez ce qu'il faut faire si la vidéo vous a plu.
09:47 Le petit like qui va bien.
09:48 Si vous voulez ne rater aucune des prochaines vidéos, on s'abonne, on met la cloche.
09:52 N'hésitez pas à aller en commentaire, soit pour un sujet de vidéo, soit pour la FAQ.
09:56 C'était Obi-Yan qui vous dit que la science soit avec vous.
09:59 [Musique]
10:12 C'est pas lui, c'est lui là. Je sais pas ce que c'est.
10:15 C'est de Rica. Ah bah il vient de goûter de Rica. Je savais bien que j'avais de Rica.