Le nucléaire militaire

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1 Le nucléaire militaire
Exposé d’Adrien 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 La Désintégration Alpha
Le noyau d'hélium (rayon alpha) est éjecté avec une certaine vitesse. Il émet un noyau d'hélium et se transforme en un noyau plus léger. Un noyau lourd (trop de neutrons et de protons) se désintègre. Le noyau léger se trouve dans un état excité (excédent d'énergie). He 4 2 U 92 238 90 Th 234 * Alpha

6 La Désintégration Bêta
Dans le noyau un neutron se transforme en 1 proton et 1 électron. L'électron (rayon bêta), est éjecté avec une certaine vitesse initiale. Un noyau trop chargé en neutrons, se désintègre en émettant 1 électron. Le noyau résiduel se trouve dans un état excité (excédent d'énergie). Co 27 60 Ni 28 * Electron Béta

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. Gamma Photon Ni 60 28 * Ni 60 28 *

8 La Fission Provoquée Production d'énergie, de 2 à 3 neutrons libres et de 2 nouveaux noyaux (produits de fission). Les neutrons libérés peuvent créer d’autres fissions (réaction en chaîne). Un noyau lourd capture 1 neutron et se désintègre. Les produits de fission sont émetteurs BETA et GAMMA. U 92 238 + Neutron Sr 38 94 Xe 54 140 Energie 2 à 3 neutrons

9 La Réaction en Chaîne

10 La Fusion Dans un milieu porté à haute température, 2 corps légers se percutent. Ils fusionnent en libérant de l'énergie. 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. H 1 3 D 2 He 4 n Energie

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

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

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

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

15 IRRADIATION NATURELLE

16 COSMIQUE GALAXIES SOLEIL ALPHA PROTONS NEUTRONS PHOTONS

17 ATMOSPHERIQUE AIR RADON THORON ACTINON TRITIUM CARBONE 14

18 CONTAMINATION INTERNE
ALIMENTS BOISSONS POTASSIUM 40 RADIUM URANIUM CARBONE 14

19 TELLURIQUE POTASSIUM 40 RADIUM URANIUM THORIUM SOL

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

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

22 BRESIL Rio de Janeiro = 7,6 cGy
0.07 0.09 0.12 0.11 0.13 0.10 0.17 0.08 BRESIL Rio de Janeiro = 7,6 cGy 0.05 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 Les doses délivrées au début de l'humanité étaient d'ailleurs plus importantes qu'aujourd'hui. L'Homme a toujours été irradié par le ciel et la terre. Constatons que cela ne semble pas avoir gêné le développement de l'humanité.

23 IRRADIATION ARTIFICIELLE
MISE EN JEU DE SOURCES NATURELLES PAR ACTIVITE HUMAINE 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

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

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

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

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

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

29 EXPOSITION MOYENNE ANNUELLE
NATURELLE EXPOSITION ARTIFICIELLE 0,05 cGy 0,1 cGy Cosmique Atmosphérique Tellurique 0,2 cGy/an 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 La Hague 0,006 cGy Industrie nucléaire 0,001 cGy 0,1 cGy/an 0,02 cGy 0,3 cGy/an

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

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 d’indépendance militaire, Le RU, puis la F se dotent de la BA

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

33 HIROSHIMA LITTLE BOY Poids : 4535 kg 11 kg U235
Longueur : 4,25 m "type canon" Diamètre : 1,50 m 15 kT

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35 NAGASAKI FAT MAN Poids : 5000 kg Longueur : 4 m Diamètre : 2 m Pu239
21 kT "type implosion"

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

37 DELAIS pour AMELIORER la TECHNOLOGIE des ARMES : CAS de la FRANCE
1964 MIRAGE IV AN 11 (120 kT) GERBOISE BLEUE (60 kT) février 1960 1er ESSAI d'une ARME NUCLEAIRE à FISSION EXALTEE (150 kT) 24 septembre 1966 1972 SNLE MR 41 (500 kT) M 1 1976 SNLE M 60 1980 PLATEAU d'ALBION S 3 TN 60 (1 MT) 1er ESSAI THERMONUCLEAIRE (2,6 MT) 24 aout 1968

38 GENERATEUR DE NEUTRONS
ETAGE SECONDAIRE DEUTERURE DE LITHIUM ENVELOPPE (U238) ETAGE PRIMAIRE GAZ DEUTERIUM - TRITIUM PLUTONIUM (Pu) DETONATEURS URANIUM ENRICHI (U235) : amorce EXPLOSIF CHIMIQUE TEMPER (U238) REFLECTEUR (Be) GENERATEUR DE NEUTRONS

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40 LES EFFETS DES ARMES

41 EXPLOSION NUCLEAIRE Explosion Boule de feu Souffle Le nuage s ’élève
Aspiration des poussières Le nuage s ’étale...

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 DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION
SOUTERRAINE 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 DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION
SURFACE RESULTATS RECHERCHES TYPE D'EXPLOSION OBSERVATIONS Dégâts à des objectifs souterrains ou peu enterres. Création de retombées importantes. Cratères possibles. Explosion au sol ou au voisinage du sol. * 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.

47 DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION
AERIENNE TYPE D'EXPLOSION RESULTATS RECHERCHES OBSERVATIONS Explosion aérienne basse : H < 60 W1/3 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 W1/3 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 SURFACE AERIENNE

49 EFFETS THERMIQUES 2 MT 20 kT 22 18 6 7,5 2,7 3,4 4 km 2,4 2 30 10
Personnel non protégé Personnel protégé au bout d'une sec. 30 10 non protégé EFFETS DIRECTS EFFETS DIRECTS (BRULURES) brûlures du 2ème degré brûlures du 3ème degré brûlures du 1er degré

50 EFFETS THERMIQUES EFFETS INDIRECTS - REFLEXIONS - INCENDIES

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52 EFFETS DU FLASH He = 300 m Boule de feu dans le champ de vision
Limites de sécurité : pas de lésion (à réduire de 50% en cas de visibilité < 10km) BRULURE RETINIENNE EBLOUISSEMENT He = 300 m type du champ de bataille Boule de feu dans le champ de vision Boule de feu hors champ de vision Jour : 20 km Nuit : 40 km Jour : 20 km Nuit : 70 km 10 kT Jour : 25 km Nuit : 50 km Jour : 22 km Nuit : 80 km 100 kT nota : 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.

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54 550 m du PZ à Nagasaki

55 80 m du PZ à Hiroshima

56 De l'explosion à H+1 minute.
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. HAUTE N  N  BASSE N  AU SOL AERIENNE

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

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

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. < 8000 PERTES DANS L'HEURE 100% de décès entre 5 et 10 jours. Inaptitude au combat en moins de 1 heure. < 3000 PERTES DIFFEREES 5 à 50% de décès dans les 45 jours. Inaptitude au combat en moins de 4 heures. < 650

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

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

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

66 Épilation due à l'exposition au rayonnement

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