Little Boy | guerre-mondiale

Son assemblage et sa mise à feu

Little Boy, deuxième bombe atomique de l’histoire possède une technique d’assemblage dite d’insertion pour obtenir la masse critique de l’Uranium 235 et ainsi faire un maximum de dégâts. Cette technique d’assemblage correspond à séparer l’Uranium 235 en deux mases fissibles puis de les assembler pour obtenir la masse critique de l’Uranium 235 (qui est de 48 kg) et effectuer une réaction en chaîne de la fission du noyau de l’Uranium 235. Pour les assembler, on dispose d’un explosif qui projette à très grande vitesse la masse fissible 1 sur la masse fissible 2 pour obtenir la masse critique de l’Uranium 235 et ainsi une réaction en chaine.

Seulement, lors d’une fission nucléaire, des neutrons peuvent être perdus et effectuer moins de réactions en chaîne et donc libérer une quantité moindre d’énergie. Pour éviter ce problème, on utilise un réflecteur qui entoure la masse fissible 2 (voir schémas) et qui renvoie les neutrons perdus vers les fissions pour continuer à effectuer les réactions en chaîne et ainsi libérer beaucoup plus d’énergie. En ce qui concerne le détonateur, un minuteur était utilisé pour que la bombe n'explose pas avant 15 secondes puisqu'elle fut lâchée à 3000m d'altitude, cela n'aura fait que très peu de dégâts. Il y avait également un altimètre aérien pour empêcher la bombe d'exploser au-dessus de 3000 mètres d'altitude.

Pour bien comprendre les dégâts provoqués par Little Boy, calculons l'énergie libérée par cette bombe lors des réactions en chaîne de fission nucléaire.

ATTENTION On partira du principe que les fissions nucléaires qui ont eu lieu dans cette bombe avait toute cette équation :

L'énergie libérée

Comme on l'a dit précédemment, la fission nucléaire d'Uranium 235 ne donne pratiquement jamais les mêmes noyaux plus légers. Pour savoir l'énergie réelle libérée, il faudrait additionner toutes les énergies libérées de chaque fission nucléaire, ce qui serait beaucoup trop long. On partira donc du principe que toutes les fissions qui ont été effectuées par l'Uranium 235 de Little Boy donneront un noyau de Sorium 95, un noyau de Xerium 139 et 2 neutrons supplémentaires (qui pourront à leur tour causer d'autres fissions).

L'énergie libérée ne sera donc pas vraiment la réelle quantité d'énergie libérée mais nous permettra tout de même d'avoir un ordre de grandeur représentatif des dégâts de cette bombe.

D'abord, calculons l'énergie libérée de cette réaction de fission nucléaire. L'énergie libérée de cette fission est de 3,18*10^-11 J (soit 199Mev) car nous l'avions déjà calculé dans l'exemple de la partie « L'Unité » dans la rubrique fission nucléaire.

Calculons ensuite la masse du noyau d'Uranium 235. Pour trouver la masse d'un noyau, il faut additionner la masse des protons et des neutrons qu'il contient d'où la formule suivante à exprimer en kg : m(noyau) = Z*m(proton) + A-Z*m(neutron) avec A = nombre de nucléons et Z = nombre de protons d'où A-Z= nombre de neutrons. Dans un atome d'Uranium 235, Z = 92 ; A = 235 ; D'où A-Z = 143.

Masse d'un neutron : m(n) = 1,0087u

Masse d'un proton : m(p) = 1,0073u

Donc m(noyau d'Uranium 235) = (92*1,0073 + 143*1,0087) * 1,66*10^-27= 3,933*10^-25 kg

NB On multiplie par 1,66*10^-27 pour convertir le résultat en kg car 1u= 1,66*10^-27kg.

Puis, il faut calculer le nombre de noyaux dans un gramme d'Uranium 235. Il nous suffit tout simplement de diviser un gramme par la masse du noyau d'Uranium 235 (c'est une règle de trois). Pour respecter l'unité (kg), on converti 1g en kg soit 1,0*10^-3 kg. D'où le quotient : 1,0*10^-3/3,933*10^-25 = 2,54*10^21kg. Donc il y a 2,54*10^21 noyaux radioactifs dans un gramme d'Uranium 235.

Après, il nous faut encore faire une règle de trois, il faut multiplier le nombre de noyaux radioactifs dans un gramme d'Uranium 235 avec l'énergie libérée de la fission d'un noyau d'Uranium 235. D'où la multiplication : (3,18*10^-11)*(2,54*10^21) = 8,0772*10^10 J. Ce résultat correpond à l'énergie libérée lors de la fission d'un gramme d'Uranium 235.

Enfin, on sait que la bombe atomique Little Boy pesait en moyenne 5 tonnes et contenait 64 kg d'Uranium 235 (c'est donc une masse supercritique) dont 700g entrèrent en fission. Pour calculer l'énergie libérée de cette fission, il faut multiplier l'énergie libérée d'un gramme d'Uranium 235 par 700g. Pour respecter l'unité, on convertit 700g en kg soit 7,0*10^-1kg. D'où la multiplication suivante : 7,0*10^-1*8,0772*10^10 = 5,56404*10^10 J (= 3,477525*10^23 MeV).

Ce qui veut dire que la bombe a libéré 55 640 400 000 J ! De quoi raser une ville entière comme elle l'a fait avec Hiroshima, ces effets furent en effet complétement dévastateurs.

Réplique de Little Boy se trouvant au Musée des forces aériennes américaine à Dayton (Little Boy Atomic Bomb casing at the US Air Force Museum in Dayton)

Vu panoramique d'une partie d'Hiroshima dévasté après le larguage de Little Boy