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Le nucléaire militaire Exposé dAdrien B. LA RADIOACTIVITE.

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1 Le nucléaire militaire Exposé dAdrien B

2 LA RADIOACTIVITE

3 STRUCTURE DE LA MATIERE L'électron (chargé -) Le proton (chargé +) Le neutron (sans charge) Le noyau Proton(s) + Neutron(s)

4 LA RADIOACTIVITE est - un phénomène purement nucléaire - un phénomène spontané et inéluctable - la transformation (désintégration) de noyaux instables qui aspirent à la stabilité.

5 Un noyau lourd (trop de neutrons et de protons) se désintègre. La Désintégration Alpha He 4 2 U Th 234 * Alpha Il émet un noyau d'hélium et se transforme en un noyau plus léger. Le noyau d'hélium (rayon alpha) est éjecté avec une certaine vitesse. Le noyau léger se trouve dans un état excité (excédent d'énergie).

6 La Désintégration Bêta Un noyau trop chargé en neutrons, se désintègre en émettant 1 électron. Co Ni * Electron Béta Dans le noyau un neutron se transforme en 1 proton et 1 électron. L'électron (rayon bêta), est éjecté avec une certaine vitesse initiale. Le noyau résiduel se trouve dans un état excité (excédent d'énergie).

7 Le Rayonnement Gamma Un noyau excité excédentaire en énergie, retrouve son état d'équilibre, appelé état fondamental en émettant 1 onde électromagnétique : le photon gamma. Ni * Gamma Photon Ni *

8 La Fission Provoquée Un noyau lourd capture 1 neutron et se désintègre. U Neutron + + Sr Xe Energie 2 à 3 neutrons Production d'énergie, de 2 à 3 neutrons libres et de 2 nouveaux noyaux (produits de fission). Les produits de fission sont émetteurs BETA et GAMMA. Les neutrons libérés peuvent créer dautres fissions (réaction en chaîne).

9 La Réaction en Chaîne

10 Dans un milieu porté à haute température, 2 corps légers se percutent. Ils fusionnent en libérant de l'énergie. La Fusion H 1 3 D 1 2 He 2 4 n 0 1 Energie Les noyaux produits se trouvent dans un état excité, mais ne sont pas radioactifs. Il n'y a pas de pollution de longue durée. L'énergie libérée est plus forte que celle libérée par une réaction de fission.

11 Le Rayonnement Nucléaire Alpha Béta Gamma Neutron Noyau d'Hélium Electrons Photons Neutrons 3 cm 3 m 3 km 1,5 km (< 3 km) Très réduite (qq. microns) Faible (qq. microns à qq millimètres) Importante n TYPE SYMB NATUREAIR CORPS PORTEE

12 LES UNITES RADIOLOGIQUES Activité Débit de dose Dose reçue Effets biologiques Curie Ci Becquerel Bq Gray/heure Gy/h Gray Gy Sievert Sv Energie reçue par unité de masse BRRR..! Effets biologiques sur l'individu Intensité d'un rayonnement en un temps donné Nombre de désintégrations par secondes 1Ci = Bq 1 cGy/h = 1 Rad/h 1 cGy = 1 Rad 1 cSv = 1 Rem

13 UNITES DE DEBIT DE DOSE ET DE DOSE cGy (= Rad) DOSEDEBIT DE DOSE cGy/h (= Rad/h)

14 1 mSv/an DOSES AUTORISEES 20 mSv/an PERSONNEL EXPOSEPERSONNEL NON EXPOSE

15 IRRADIATION NATURELLE

16 COSMIQUE GALAXIES SOLEIL ALPHA PROTONS NEUTRONS PHOTONS

17 AIR RADON THORON ACTINON TRITIUM CARBONE 14 ATMOSPHERIQUE

18 CONTAMINATION INTERNE POTASSIUM 40 RADIUM URANIUM CARBONE 14 ALIMENTS BOISSONS

19 TELLURIQUE SOL POTASSIUM 40 RADIUM URANIUM THORIUM

20 VILLE PARIS EXTERIEUR 0,13 cGy/an VILLE BREST INTERIEUR 0,38 cGy/an 0,2 0,05 0,03 0,1 GRANIT 0,05 0,03 0,05

21 0,03 0,2 0,43 cGy/an0,04 cGy/an 0,001 0,03 Propulsion 0,001 Armement 0,001 MER SNLE MONTAGNE GRANIT 3000 METRES

22 à 0.08 cGy / an 0.09 à 0.12 cGy / an 0.13 à 0.16 cGy / an 0.17 à 0.20 cGy / an BRESIL Rio de Janeiro = 7,6 cGy L'Homme a toujours été irradié par le ciel et la terre. Les doses délivrées au début de l'humanité étaient d'ailleurs plus importantes qu'aujourd'hui. Constatons que cela ne semble pas avoir gêné le développement de l'humanité.

23 Modification de l'environnement Exploitation de l'uranium Combustion du charbon (centrales) Exploitation des phosphates (engrais) 0,00002 cGy/an 0,00015 cGy/an 0,00700 cGy/an IRRADIATION ARTIFICIELLE MISE EN JEU DE SOURCES NATURELLES PAR ACTIVITE HUMAINE

24 T.V. Montre Ski Avion Thermes 0,002 cGy/an 0,010 cGy/mois 0,006 cGy PARIS-NY AR 0,005 cGy/Cure IRRADIATIONS DOMESTIQUES ET DE LOISIRS IRRADIATION ARTIFICIELLE

25 Jauges Gammagraphie Traceurs Conservation (aliments) Stérilisation APPLICATIONS INDUSTRIELLES DES RADIO-ELEMENTS IRRADIATION ARTIFICIELLE

26 RETOMBEES RADIOACTIVES Résidus fissiles Produits de fission Produits d'activation 0,003 cGy/an INSTALLATIONS NUCLEAIRES Rejet d'une centrale 0,001 cGy IRRADIATION ARTIFICIELLE

27 IRRADIATIONS MEDICALES Scopie pulmonaire Radiographie Scanner Radiothérapie 0,03 cGy 0,01 cGy 5 cGy 3000 cGy IRRADIATION ARTIFICIELLE

28 IRRADIATIONS PROFESSIONNELLES Radiologue Personnel d'une centrale Equipage d'avion Equipage de SNLE 3 cGy 5 cGy 1 cGy IRRADIATION ARTIFICIELLE

29 EXPOSITION MOYENNE ANNUELLE EXPOSITION MOYENNE ANNUELLE EXPOSITION NATURELLE 0,3 cGy/an 0,05 cGy 0,1 cGy 0,05 cGy Cosmique Atmosphérique Tellurique 0,2 cGy/an EXPOSITION ARTIFICIELLE Médicales 0,08 cGy Modification de l'environnement 0,007 cGy Retombées radio- actives 0,003 cGy Irradiations domestiqueset loisirs 0,005 cGy Utilisation des radio- isotopes 0,005 cGy La Hague 0,006 cGy Industrie nucléaire 0,001 cGy 0,1 cGy/an 0,02 cGy

30 LES ARMES NUCLEAIRES HISTORIQUE 16/07/45:1 ère Explosion 06/08/45:HIROSHIMA 09/08/45:NAGASAKI 1947:URSS 1952:GB 1960:FRANCE 1964:CHINE

31 La B.A ds la Guerre Froide Rôle capital durant la GF (47-91) : arme de dissuasion pour les 2 Grands, avec crises nombreuses durant lesquelles la menace est permanente (Guerre de Corée, Crise de Cuba, Guerre des Six Jours par ex). EQUILIBRE DE LA TERREUR Par souci dindépendance militaire, Le RU, puis la F se dotent de la BA

32 Après la GF : : Lex-URSS vend un certain nbre de plans : Certains pays (du Sud) se dotent de larme atomique pr asseoir leur puissance militaire Pb des déchets nucléaires militaires de lex- URSS (ex : région de Mourmansk)

33 LITTLE BOY Poids: 4535 kg 11 kg U 235 Longueur: 4,25 m"type canon" Diamètre: 1,50 m15 kT HIROSHIMA

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35 NAGASAKI FAT MAN Poids: 5000 kg Longueur: 4 m Diamètre: 2 m Pu kT "type implosion"

36 L'ARME NUCLEAIRE DANS LE MONDE PUISSANCES NUCLEAIRES DECLAREESPUISSANCES NUCLEAIRES NON DECLAREES PAYS TENTANT DE SE DOTER D'ARMES NUCLEAIRES PAYS AYANT TENTE DE SE DOTER D'ARMES NUCLEAIRES

37 DELAIS pour AMELIORER la TECHNOLOGIE des ARMES : CAS de la FRANCE 1 er ESSAI THERMONUCLEAIRE (2,6 MT) 24 aout er ESSAI d'une ARME NUCLEAIRE à FISSION EXALTEE (150 kT) 24 septembre MIRAGE IV AN 11 (120 kT) GERBOISE BLEUE (60 kT) 13 février SNLE MR 41 (500 kT) M SNLE M PLATEAU d'ALBION S 3 TN 60 (1 MT)

38 ETAGE PRIMAIRE DETONATEURS ETAGE SECONDAIRE DEUTERURE DE LITHIUMENVELOPPE (U 238 ) GENERATEUR DE NEUTRONS REFLECTEUR (Be) GAZ DEUTERIUM - TRITIUMPLUTONIUM (Pu)URANIUM ENRICHI (U 235 ) : amorce EXPLOSIF CHIMIQUE TEMPER (U 238 )

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40 LES EFFETS DES ARMES

41 EXPLOSION NUCLEAIRE ExplosionSouffle Le nuage s étale... Aspiration des poussièresLe nuage s élève Boule de feu

42 LES EFFETS D'UNE EXPLOSION NUCLEAIRE LUMINEUX ET THERMIQUES MECANIQUES RADIOLOGIQUES IMPULSION ELECTROMAGNETIQUE PSYCHOLOGIQUE

43 REPARTITION DE L'ENERGIE 50% 5% 35% 10% ARME A FISSION MECANIQUE THERMIQUE RADIOLOGIQUE RESIDUEL RADIOLOGIQUE INITIAL

44 DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION

45 SOUTERRAINE DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION TYPE D'EXPLOSION RESULTATS RECHERCHES OBSERVATIONS Explosion souterraine (explosion se produisant sous la surface du sol). Dégâts à des objectifs souterrains. L'effet mécanique est prépondérant. Présence ou absence de cratère en fonction de la profondeur.

46 SURFACE DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION * En principe, ce type d'explosion ne devrait représenter qu'un pourcentage assez faible des attaques nucléaires contre un dispositif opérationnel en Centre-Europe, mais important à l'extérieur. TYPE D'EXPLOSION RESULTATS RECHERCHES OBSERVATIONS Explosion au sol ou au voisinage du sol. Dégâts à des objectifs souterrains ou peu enterres. Création de retombées importantes. Cratères possibles.

47 DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION AERIENNE TYPE D'EXPLOSION RESULTATS RECHERCHES OBSERVATIONS Explosion aérienne basse : H < 60 W 1/3 Efficacité maximale sur les objectifs tactiques. L'effet prépondérant varie avec la nature de l'arme, sa puissance et la nature de l'objectif. Création d'une zone de radioactivité induite, mais absence de retombées. Explosion aérienne haute : H > 60 W 1/3 Efficacité maximale sur les structures. Explosion à très haute altitude (exo-atmosphérique) : H > m Détérioration des moyens de transmission et d'informatique. H = hauteur d'explosion en mètres. W = puissance d'explosion en kT.

48 SURFACEAERIENNE

49 EFFETS THERMIQUES 2 MT 20 kT ,5 2,7 3,4 4 km 2,4 2 Personnel non protégé Personnel protégé au bout d'une sec km Personnel protégé au bout d'une sec. Personnel non protégé EFFETS DIRECTS EFFETS DIRECTS (BRULURES) brûlures du 2 ème degré brûlures du 3 ème degré brûlures du 1 er degré

50 EFFETS THERMIQUES EFFETS INDIRECTS - REFLEXIONS - INCENDIES

51

52 1 - La fermeture réflexe des paupières au moment du flash n'empêche pas les effets cités pour des puissances < 100 kT. 2 - L'effet d'éblouissement peut durer de quelques dizaines de secondes à 1 heure la nuit. Limites de sécurité : pas de lésion (à réduire de 50% en cas de visibilité < 10km) He = 300 m type du champ de bataille 10 kT 100 kT BRULURE RETINIENNEEBLOUISSEMENT Boule de feu dans le champ de vision Boule de feu hors champ de vision Jour:20 km Nuit:40 km Jour:22 km Nuit:80 km Jour:25 km Nuit:50 km Jour:20 km Nuit:70 km EFFETS DU FLASH nota :

53

54 550 m du PZ à Nagasaki

55 80 m du PZ à Hiroshima

56 EFFETS RADIOLOGIQUES RAYONNEMENT INITIAL De l'explosion à H+1 minute. Seuls NEUTRONS et GAMMAS, du fait de leur portée (3 km maximum), provoquent une irradiation. N AU SOLAERIENNE N N HAUTE BASSE

57 RAYONNEMENT RESIDUEL De H+1 min. à H+... NIGA EFFETS RADIOLOGIQUES NIGA Zone induite par les neutrons (pour 1 MT, R = 1400 m) RETOMBEES Poussières contaminées par et Direction du vent LA CHUTE DES POUSSIERES CONTAMINE PERSONNES ET MATERIELS

58 IRRADIATION Exposition de l'organisme à des rayonnements ionisants, notamment ceux issus des poussières radioactives. CONTAMINATION Dépôt de poussières radioactives sur : le corps, les vêtements et le matériel (externe). pénétration de ces poussières dans le corps (interne).

59 RELATION DOSE - EFFETS PERTES RADIOLOGIQUES DOSES cGy NIVEAU DE CLASSIFICATION et effets attendus PERTES IMMEDIATES 100% de décès les jours suivants. Inaptitude immédiate au combat. PERTES DANS L'HEURE 100% de décès entre 5 et 10 jours. Inaptitude au combat en moins de 1 heure. PERTES DIFFEREES 5 à 50% de décès dans les 45 jours. Inaptitude au combat en moins de 4 heures. < 8000 < 3000 < 650

60 RELATION DOSE - EFFETS RISQUES RADIOLOGIQUES CONSENTIS RISQUE EXCEPTIONNEL 50 % de vomissements. Performances dégradées en 4 heures. RISQUE MODERE 5 % de vomissements. RISQUE NEGLIGEABLE 2,5 % de vomissements. < 150 < 70 < 50 DOSES cGy NIVEAU DE CLASSIFICATION et effets attendus

61 0,1 cGy/an DOSES AUTORISEES 5 cGy/an PERSONNEL EXPOSEPERSONNEL NON EXPOSE

62 Exposition des mains d'un chercheur dans le faisceau d'un accélérateur de particules.

63 Contact cutané avec du cobalt 60

64 Cuisses vues par thermographie après contact avec un crayon d'iridium 192

65 Brûlure bêta sur le cou un mois après l'exposition

66 Épilation due à l'exposition au rayonnement

67 A NE PAS NEGLIGER. EFFET PSYCHOLOGIQUE Très difficilement quantifiable Réactions très aléatoires Les spectateurs d'une explosion nucléaire sont très nombreux


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