Dark Sun (Richard Rhodes)

C'est la suite de The making of the atomic bomb. Après la bombe A (à fission), la bombe H (à fusion).

La conception de la bombe H étant complexe, il vaut mieux commencer par la technique pour en comprendre l'histoire.

En effet, cette complexité joue en rôle central dans l'histoire de la bombe H. Elle explique notamment que c'est aussi une histoire d'espionnage soviétique.

La technique d'abord : la configuration Teller-Ulam

En préliminaire, je me permets de copier les explications techniques de wikipedia :

********************

Les réactions impliquant la fusion peuvent être les suivantes (2
1D étant un noyau de deutérium ²H, 3
1T un noyau de tritium ³H, n un neutron et p un proton, 3
2He et 4
2He indiquant des noyaux d'hélium 3 et d'hélium 4 respectivement) :

1. 2
1D + 3
1T ⟶ 4
2He + 1
0n + 17,6 MeV ;

2. 2
1D + 2
1D ⟶ 3
2He + 1
0n + 3,3 MeV ;

3. 2
1D + 2
1D ⟶ 3
1T + 1
1p + 4,0 MeV ;

4. 3
1T + 3
1T ⟶ 4
2He + 2 1
0n ;

5. 3
2He + 2
1D ⟶ 4
2He + 1
1p ;

6. 6
3Li + 1
0n ⟶ 3
1T + 4
2He ;

7. 7
3Li + 1
0n ⟶ 3
1T + 4
2He + 1
0n.

La première de ces réactions (fusion deutérium-tritium) est relativement facile à démarrer, les conditions de température et de compression sont à la portée d'explosifs chimiques de haute performance. Elle est par elle-même insuffisante pour démarrer une explosion thermonucléaire, mais peut être employée pour doper la réaction : quelques grammes de deutérium et de tritium au centre du cœur fissible produiront un flux important de neutrons, qui augmentera significativement le taux de combustion du matériau fissible. Les neutrons produits ont une énergie de 14,1 MeV, ce qui est suffisant pour provoquer la fission de l'U-238, conduisant à une réaction fission-fusion-fission. Les autres réactions ne peuvent se dérouler que lorsqu'une explosion nucléaire primaire a produit les conditions nécessaires de température et de compression.

L'explosion d'une bombe H se déroule sur un intervalle de temps très court : 6 × 10⁻⁷ s, soit 600 ns. La réaction de fission réclame 550 ns et celle de fusion 50 ns.

1. Après l'allumage de l'explosif chimique, la bombe à fission se déclenche.
2. L'explosion provoque l'apparition de rayons X, qui se réfléchissent sur l'enveloppe et ionisent le polystyrène qui passe à l'état de plasma.
3. Les rayons X irradient le tampon qui compresse le combustible de fusion (⁶LiD) et l'amorce en plutonium qui, sous l'effet de cette compression et des neutrons, commence à fissionner.
4. Comprimé et porté à de très hautes températures, le deutérure de lithium (⁶LiD) démarre la réaction de fusion. On observe généralement le type de réaction de fusion suivant.

   Lorsque le matériau de fusion fusionne à plus de cent millions de degrés, il libère énormément d'énergie. À température donnée, le nombre de réactions augmente en fonction du carré de la densité : ainsi, une compression mille fois plus élevée conduit à la production d'un million de fois plus de réactions.

5. La réaction de fusion produit un large flux neutronique qui irradie le tampon, et si celui-ci est composé de matériaux fissibles (comme ²³⁸U), une réaction de fission va se produire, provoquant une nouvelle libération d'énergie.

A Bombe avant explosion; étage de la fission en haut (primaire), étage de la fusion en bas (secondaire), toutes suspendues dans une mousse de polystyrène.
B L'explosif haute puissance détonne dans le primaire, comprimant le cœur du plutonium en mode supercritique et démarrant une réaction de fission.
C Le primaire émet des rayons X qui sont réfléchis à l'intérieur de l'enveloppe et irradient la surface du tampon (la mousse de polystyrène est transparente aux rayons X et ne sert que de support).
D Les rayons X vaporisent la surface du tampon, comprimant le secondaire, et le deutheride de lithium-6 entame une réaction de fusion.

E Comprimé et chauffé, le deutheride de lithium-6 entame une réaction de fusion, un flux de neutrons allume la fusion du tampon. Une boule de feu commence à se former.

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Tout l'enjeu de cette conception dite Teller-Ulam est de faire en sorte que le déclenchement de la fusion vienne avant que l'énergie ne se soit dissipée ou que le développement de la boule de feu de la fission ait détruit la structure de la bombe.

Les premières conception de bombes H imaginées, qui viennent de suite à l'esprit, répartir la matière fusionnable à l'intérieur ou à l'extérieur de la boule de matière fissile ne fonctionnent pas correctement à cause de ce facteur de dissipation.

Ce sont ce qu'on appelle aujourd'hui des « bombes A dopées ». Celles que le CEA avait proposées à de Gaulle, à sa grande colère, quand nos atomistes n'arrivaient pas à mettre au point une vraie bombe H. C'est un physicien anglais qui a débloqué la situation (il connaissait les bombes américaines) avec l'aval de son gouvernement, en clignant littéralement de l'œil sur la bonne solution parmi les 3 que nos ingénieurs lui proposaient. On pense que la contrepartie était l'acceptation par de Gaulle de l'entrée de la Grande-Bretagne dans le Marché Commun (on est dans la  cour des grands, les enjeux ne sont pas un passage supplémentaire chez Hanouna).

Cette conception Teller-Ulam repose sur 3 principes astucieux :

1) Séparer la matière fissile et la matière fusionnable.

2) Utiliser les rayons X.

3) Mettre un allumette fissile au centre du dispositif de fusion.

La différence de performances entre bombe A et bombe H

Une valeur « classique » de l'énergie dégagée par l'explosion d'une bombe à fission est d'environ 14 kT de TNT (soit 14 000 T).

De par leur conception, la valeur maximale ne dépasse guère 700 kt.

En comparaison, les bombes H seraient théoriquement au moins 1 000 fois plus puissantes que Little Boy, la bombe à fission larguée en 1945 sur Hiroshima.

Par exemple, Ivy Mike, la première bombe à fusion américaine, a dégagé une énergie d'environ 10 400 kt (10,4 Mt). L'explosion la plus puissante de l'histoire est celle de la Tsar Bomba (1961) soviétique de 57 Mt de puissance, qui devait servir de test à des bombes de 100 Mt. Ce fut une bombe de type « FFF » (fission-fusion-fission) mais « bridée ». Khrouchtchev expliqua qu'il s'agissait de ne pas « briser tous les miroirs de Moscou » (la Tsar Bomba a tout de même brisé des vitres à 130 km !). L'énergie maximale dégagée par une bombe à fusion peut être augmentée indéfiniment (du moins sur le papier).

Pour fixer les idées :

Une bombe A type Nagasaki détruit le centre de Paris.

Une bombe H classique, deux étages, détruit Paris.

Une Tsar Bomba détruit la région parisienne.

La Tsar Bomba n'a pas d'intérêt militaire : trop grosse, mieux vaut plusieurs bombes H classiques.

Espion, lève-toi !

Il est impossible de surestimer l'importance de l'espionnage dans le programme atomique soviétique. Pas d'espions, pas de bombe nucléaire.

L'URSS a d'excellents physiciens, tout aussi bons qu'à l'ouest, mais ils n'ont pas les moyens matériels d'expérimenter. Et, sans expériences, pas de progrès des connaissances.

Pour progresser, les Soviétiques sont donc obligés de se renseigner sur les expériences des autres et sur leurs résultats, par des sources ouvertes et par des sources beaucoup moins ouvertes. Les physiciens soviétiques font des synthèses remarquables et vont à l'essentiel.

Ils comprennent que les Etats-Unis ont mis en route un programme atomique en voyant disparaitre du jour au lendemain des sources ouvertes tous les atomistes américains.

A partir de 1942, les Russes profitent du pont aérien de matériels de la loi Prêt-Bail pour transférer, dans un sens, les espions (des centaines d'agents soviétiques -au moins 400 !- sont entrés illégalement aux Etats-Unis par cette voie) et pour transférer dans l'autre sens des documents (des dizaines de C47 -au moins 50 !- plein de valises et de cartoons de documents partent vers la Sibérie en passant par l'Alaska). Comment le sait-on ? Parce que des militaires américains voient le manège et font des rapports mais reçoivent l'ordre de ne pas intervenir.

Si les atomistes soviétiques sont abreuvés de nombreuses et excellentes informations, il y a du délai dans l'acheminement, qui se compte en mois.

Klaus Fuchs

Klaus Fuchs est un physicien de talent, juif, allemand, puis anglais. Et arrogant. Et communiste. Et agent soviétique. Pendant 8 ans, comme il est bon, il est au centre de tous les problèmes les plus sensibles et transmet l'information aux soviétiques. Contre lui, le cloisonnement est inefficace.

Kurchatov, le physicien qui dirige l'effort atomique soviétique, utilise les informations de Fuchs astucieusement (encore un qui a oublié d'être con).

Il fait travailler ses chercheurs. Puis, quand un certain degré de maturité de la réflexion a été atteint, il injecte les informations de Fuchs. Ca lui permet de ne pas perdre en compétence en ne donnant pas à ces gens des solutions toutes faites et de vérifier que Fuchs ne fait pas de désinformation.

Fuchs est repéré très tard, en 1949, malgré des soupçons qui trainent sur lui depuis des années. Sa contribution a été décisive dans la bombe A soviétique (qui est une copie conforme de Fat Man, les chercheurs soviétiques avaient une autre proposition, mais les chefs ont préféré jouer la sécurité), Fuchs a évité à l'URSS de tâtonner, économie considérable. Par contre, il travaille peu sur la bombe H, donc peu d'apports.

Après sa sortie de prison, il finira sa vie en Allemagne de l'est.

La morale, le moral et le recrutement

Los Alamos, entre 1943 et 1945, est le plus grand rassemblement de matière grise de l'histoire de l'humanité. On y croise autant de génies et d'esprits brillants que de détraqués pervers et corrompus dans un gouvernement Macron, c'est dire.

La motivation qui tient tout ce monde ensemble est l'anti-nazisme. Avec la paix et le constat des effets terrifiants de la bombe atomique, ce lien est dissous. La communauté de Los Alamos se disperse. Certains sont choqués par les effets de l'arme atomique à laquelle ils ont contribué. En septembre 1945, c'est l'envolée de moineaux, chacun retourne dans son université, travailler sur son sujet de recherche préféré.

Le rassemblement de génies étant dispersé et la motivation bien moindre, le développement de la bombe H va être plus chaotique.

Edward Teller

Teller fait partie de la mafia atomiste hongroise, comme Leo Szilard. Étonnant qu'un si petit pays ait donné naissance au tournant des années 1900 à une poignée d'atomistes majeurs.

Teller est un anti-communiste farouche. je ne peux le lui reprocher : comme Mitterrand (c'est bien la seule chose que nous ayons en commun), je pense qu'on n'est jamais assez anti-communiste.

1946, 1947, 1948, 1949 ... années atomiques

Les velléités de limitation des armements atomiques et de partage des connaissances sont vite étouffées par le début de la guerre froide (qui n'est pas totalement un fantasme américain mais relève tout de même beaucoup de la paranoïa, des deux côtés).

En 1946, quand les Soviétiques se battent pour fabriquer leur première bombe atomique, les Américains industrialisent la fabrication des bombes (40 par an).

Tout fonctionne mieux chez les Américains : l'uranium et le graphite sont plus purs, l'instrumentation plus précise. Cependant, ils ont leurs problèmes : Los Alamos ne renait, après l'envolée de moineaux de 1945, qu'au rythme de la construction de logements salubres.

Jusqu'en 1949, il y a pénurie de bombes atomiques chez les Américains (qui évaluent à 150 leurs besoins) puis ils prennent une habitude qui restera : évaluer leurs besoins en fonction de leurs stocks. Autrement dit, justifier ce qui existe au lieu de réellement définir un besoin. C'est ainsi que le besoin américain, évalué en puissance totale, sera multiplié par plus de 1000 alors que rien n'a changé chez le futur ennemi, l'URSS.

Le blocus de Berlin

Le général Tunner (rappelé de retraite au grand dam des galonnés d'active, c'est l'organisateur du pont aérien pour la Chine à travers l'Himalaya), qui organise le pont aérien pour Berlin en 1948, édicte 3 règles :

1) Les pilotes restent dans leur avion.

2) Vols aux instruments même par beau temps.

3) Approche ratée, retour à la base avec le chargement.

1 avion toutes les 3 minutes par tous les temps. 25 accidents sur 280 000 vols.

Le blocus de Berlin est pour ainsi dire le lancement officiel de la guerre froide, mais aussi la mise en place d'un accord tacite entre Américains et Soviétiques : l'affrontement aura lieu sur des terrains périphériques, pas d'affrontement direct entre Américains et Soviétiques.

C'est le premier effet de la peur atomique.

Paranoïa atomique

Le 29 aout 1949, première explosion atomique soviétique. Les Américains la détecte quelques jours plus tard en analysant l'atmosphère. Ils en évaluent assez bien la puissance à partir des isotopes.

Le président Truman met plusieurs semaines à se décider à rendre la nouvelle publique.

Les Américains se lancent alors vraiment dans le développement de la bombe H, sans évaluations préalables, ni techniques, ni militaires, ni économiques. « Développons la super-bombe et tout ira mieux ». Pourquoi ? Comment ? Mystère.

Une figure classique du management se met en place : la course du poulet sans tête. Cela ne plait pas à tout le monde mais les raisonnables pèsent peu par rapport aux hystériques affolés.

Pendant ce temps, Teller prend très mal les calculs de Stanislaw Ulam qui invalide sa conception (la première. Celle qui va finir par fonctionner est la troisième) de la bombe H.

En effet, il y a, dans l'explosion de la bombe à fusion, une course de vitesse entre la production d'énergie par fusion et la dissipation de cette énergie par divers phénomènes. Si l'énergie est dissipée plus vite qu'elle n'est produite, la réaction s'éteint. Ce calcul fait intervenir la géométrie de la bombe en trois dimensions, c'est impossible à calculer à la main. Il y faut les tout premiers ordinateurs. La puissance de calcul fut un problème récurrent pour les pays qui ont cherché la bombe H.

Von Neumann et Ulam sont les premiers à avoir des ordinateurs permettant de tels calculs.

Pendant ce temps, les physiciens cogitent plus sérieusement que les politiciens et que les bureaucrates, qui paraissent bien légers. Hans Bethe et Enrico Fermi refusent de retourner à Los Alamos travailler sur la bombe H, ils estiment immoral de contribuer à une telle arme.

En octobre 1949, les principaux atomistes, Oppenheimer et compagnie, se réunissent pour conseiller le gouvernement américain. Le conseil qui sort de ces réflexions est clair : les Etats-Unis ne doivent pas se lancer dans l'étude de la bombe H. Cette bombe n'a aucune utilité militaire, elle ne peut que produire des génocides et détruire le monde qu'on prétend sauver.

Pourtant, la course du poulet sans tête est la plus forte. Vite, faire quelque chose, n'importe quoi, mais quelque chose. Les Etats-Unis sont à trois mois du début de la paranoïa maccarthyste. Pour donner un ordre de grandeur de cette paranoïa : quand les Américains (certains) estiment que les Soviétiques auront atteint la parité atomique fin 1951, les vrais chiffres de bombes disponibles sont 298 à 5.

Maintenant, il n'y a plus guère de doutes. Le président Truman n'a jamais sérieusement envisagé de ne pas faire la bombe H, il a juste laissé les physiciens débattre pour donner l'impression d'un semblant de délibération.

C'est au pied du réacteur qu'on voit le physicien

Edward Teller a deux problèmes dans la course à la bombe H :

1) son caractère obtus qui le rend inapte à gérer une grosse équipe.

2) la difficulté à recruter (dont les causes sont plus vastes que le mauvais caractère de Teller : dans l'Amérique des années 50, les physiciens et les ingénieurs de talent ont des projets plus attrayants que de travailler sur une bombe génocidaire).

Pendant ce temps, la guerre de Corée est déclenchée et la paranoïa atomique subit son premier revers. Harry Truman refuse obstinément de vitrifier le Nord, malgré les demandes pressantes de ses généraux (la guerre est une chose trop importante pour leur être abandonnée, et ce n'est pas de moi).

Le chef du SAC, Curtis Le May, qui a rasé les villes japonaises et aurait vitrifié sans hésitation l'URSS et la Chine, est caricaturé (à peine), dans Docteur Folamour :

 

En 1951, déblocage de la situation. Les Américains collent un petit tube de D+T à une bombe atomique pour voir comment cela réagit, ça fonctionne et, de fil en aiguille, ils se disent qu'il faut développer cette idée. Ulam élabore cette configuration et Teller pense à se servir des radiations plutôt que de l'hydrodynamique. Les esprits avaient mûri.

Teller se montre absolument insupportable. Son talent, réel, ne vaut pas la zizanie qu'il sème dans l'équipe. La décision de la direction de Los Alamos de l'écarter est judicieuse, maintenant que la phase de développement commence.

Ivy Mike

Le 7 novembre 1952, les Américains font exploser Ivy Mike, leur première bombe H. 10,4 MT. C'est une preuve de concept : Mike pèse 74 tonnes (il faut réfrigérer le deutérium).

Ca ne se passe pas toujours aussi bien : la deuxième explosion de bombe H, Castle Bravo, en 1954, a été 50 % plus puissante que calculé, parce qu’il y a eu un rebond imprévu de la fusion (des éléments fusionnés ont fusionné entre eux, comme dans une soirée chez Dominique Strauss-Khan). Des spectateurs ont été irradiés. Cela met en perspective, par comparaison, l'excellence de la conception de la bombe A par le projet Manhattan.

Anecdote amusante : c'est en lisant The voice of the dolphins (que j'ai moi-même en cours de lecture) de Leo Szilard , procuré sous le manteau, qu'Andrei Sakharov, père de la bombe H (devant l'échec des conceptions en oignon, il a eu la même idée qu'Ulam sans recevoir d'aide de l'espionnage), conçoit les premiers doutes qui vont le mener à la dissidence.

Course aux armements

En 1951, les stocks de bombes A des deux côtés suffisent à la dissuasion, pas besoin de bombe H. Des déclarations d'Eisenhower et des dirigeants soviétiques vont de sens.

Alors, pourquoi la course aux armements qui a coulé l'URSS et la démocratie américaine ?

Deux raisons : la paranoïa et le complexe militaro-industriel.

Un chercheur des années 90 a fait une étude rétrospective. Les décisions à l'est et à l'ouest étaient liées aux changements internes (élections américaines ou changements ou Politburo) et non aux décisions de l'ennemi potentiel.

Et, dans les deux camps, le complexe militaro-industriel a pesé d'un poids mortel.

Il a fallu quatre guerres (guerre de Sécession, première guerre mondiale, seconde guerre mondiale, guerre froide) pour remplacer la république aristocratique américaine par une pseudo-démocratie impériale, ploutocratique et bureaucratique peuplée d'agences aux pouvoirs cumulés illimités que personne ne contrôle.

La paranoïa atomique y a joué un grand rôle, puisque la raison d'être de l'Etat Profond était de survivre à une guerre nucléaire.

Ainsi, si la bombe H n'a pas détruit physiquement l'Amérique, elle l'a détruite spirituellement. Par la paranoïa, elle l'a transformée en une chose très différente de ce qu'elle était à l'origine.

La guerre, c'est la santé de l'Etat. Quand vous entendez un homme de l'Etat vous parler de guerre, traduisez le : « Je veux accroitre mon pouvoir ».