le nucléaire militaire exposé dadrien b. la radioactivite

Le nucléaire militaire

Exposé d’Adrien B

LA RADIOACTIVITE

STRUCTURE DE LA MATIERE

L'électron (chargé -)

Le proton (chargé +)

Le neutron (sans charge)

Le noyau

Proton(s) + Neutron(s)

LA RADIOACTIVITE

est

- un phénomène purement nucléaire

- un phénomène spontané et inéluctable

- la transformation (désintégration) de noyaux instables qui aspirent à la stabilité.

Un noyau lourd (trop de neutrons et de protons) se désintègre.

La Désintégration Alpha

He4

2

U92

238

90Th234 *

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).

La Désintégration Bêta

Un noyau trop chargé en neutrons, se désintègre en émettant 1 électron.

Co27

60

Ni60

28

*

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).

Le Rayonnement GammaUn noyau excité‚ excédentaire en énergie,

retrouve son état d'équilibre, appelé état fondamental‚ en émettant 1 onde électromagnétique : le photon gamma.

Ni60

28

*

Gamma

Photon

Ni60

28

*

La Fission Provoquée

Un noyau lourd capture 1 neutron et se désintègre.

U92

238

+Neutron

+

+

Sr38

94Xe54

140

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 d’autres fissions (réaction en chaîne).

La Réaction en Chaîne

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

Importanten

TYPE SYMB NATURE AIR CORPSPORTEE

LES UNITES RADIOLOGIQUESActivité Débit

de doseDosereçue

Effets biologiques

Curie CiBecquerelBq

Gray/heureGy/h

GrayGy

Sievert Sv

Energie reçue par unité de

masse

BRRR..!

Effetsbiologiques

surl'individu

Intensité d'un rayonnement en un temps donné

Nombre de désintégrations

par secondes

1Ci =37.109 Bq

1 cGy/h =1 Rad/h

1 cGy =1 Rad

1 cSv =1 Rem

UNITES DE DEBIT DE DOSE ET DE DOSE

cGy (= Rad)

DOSE

DEBIT DE DOSE

cGy/h (= Rad/h)

IRRADIATION NATURELLE

COSMIQUE

GALAXIESSOLEIL

ALPHAPROTONS

NEUTRONSPHOTONS

AIR

RADONTHORONACTINONTRITIUM

CARBONE 14

ATMOSPHERIQUE

CONTAMINATION INTERNE

POTASSIUM 40RADIUM

URANIUMCARBONE 14

ALIMENTSBOISSONS

TELLURIQUE

SOL

POTASSIUM 40RADIUMURANIUMTHORIUM

VILLEPARIS

EXTERIEUR

0,13 cGy/an

VILLEBREST

INTERIEUR

0,38 cGy/an

0,2

0,05

0,03

0,1

GRANIT

0,05

0,03

0,05

0,03

0,2

0,2

0,43 cGy/an 0,04 cGy/an0,001

0,001

0,03

Propulsion 0,001

Armement 0,001

MERSNLE

MONTAGNEGRANIT

3000 METRES

0.07

0.09

0.070.12

0.110.07

0.07

0.09

0.13

0.10 0.09 0.10 0.11

0.09

0.07

0.17

0.08

0.10

0.13

0.11 0.11

0.17

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

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.

Modification de l'environnementExploitation de l'uraniumCombustion 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

T.V.MontreSkiAvionThermes

0,002 cGy/an0,002 cGy/an0,010 cGy/mois0,006 cGy PARIS-NY AR0,005 cGy/Cure

IRRADIATIONS DOMESTIQUES ET DE LOISIRS

IRRADIATION ARTIFICIELLE

JaugesGammagraphieTraceursConservation (aliments)Stérilisation

APPLICATIONS INDUSTRIELLESDES RADIO-ELEMENTS

IRRADIATION ARTIFICIELLE

RETOMBEES RADIOACTIVESRésidus fissilesProduits de fissionProduits d'activation

0,003 cGy/an

INSTALLATIONS NUCLEAIRESRejet d'une centrale 0,001 cGy

IRRADIATION ARTIFICIELLE

IRRADIATIONS MEDICALES

Scopie pulmonaireRadiographieScannerRadiothérapie

0,03 cGy0,01 cGy5 cGy3000 cGy

IRRADIATION ARTIFICIELLE

IRRADIATIONS PROFESSIONNELLES

RadiologuePersonnel d'une centraleEquipage d'avionEquipage de SNLE

3 cGy3 cGy5 cGy1 cGy

IRRADIATION ARTIFICIELLE

EXPOSITION MOYENNE ANNUELLEEXPOSITION MOYENNE ANNUELLE

EXPOSITIONNATURELLE

0,3 cGy/an

0,05 cGy

0,1 cGy

0,05 cGy

Cosmique

Atmosphérique

Tellurique

0,2 cGy/anEXPOSITION

ARTIFICIELLE

Médicales0,08 cGy

Modificationde

l'environnement0,007 cGyRetombées

radio-actives0,003 cGy Irradiations

domestiqueset loisirs

0,005 cGyUtilisation

des radio-isotopes0,005

cGy

La Hague

0,006 cGy

Industrie nucléaire0,001 cGy

0,1 cGy/an

0,02 cGy

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

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

• 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)

LITTLE BOYPoids : 4535 kg 11 kg U235

Longueur : 4,25 m "type canon"Diamètre : 1,50 m 15 kT

HIROSHIMAHIROSHIMA

NAGASAKINAGASAKI

FAT MANPoids : 5000 kgLongueur : 4 mDiamètre : 2 m

Pu239

21 kT"type implosion"

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

DELAIS pour AMELIORER la TECHNOLOGIE des ARMES :CAS de la FRANCE

DELAIS pour AMELIORER la TECHNOLOGIE des ARMES :CAS de la FRANCE

1er ESSAI THERMONUCLEAIRE

(2,6 MT)

24 aout 1968

1er ESSAI d'une ARME NUCLEAIRE à

FISSION EXALTEE

(150 kT)

24 septembre 1966

1964

MIRAGE IV

AN 11 (120 kT)

GERBOISE BLEUE (60 kT)

13 février 1960

1972

SNLEMR 41 (500 kT)

M 1

1976

SNLEM 60

1980

PLATEAU d'ALBIONS 3

TN 60(1 MT)

ETAGE PRIMAIRE

DETONATEURS

ETAGE SECONDAIRE

DEUTERURE DE LITHIUM

ENVELOPPE (U238)

GENERATEUR DE NEUTRONS REFLECTEUR (Be)

GAZ DEUTERIUM - TRITIUM

PLUTONIUM (Pu)

URANIUM ENRICHI (U235) : amorce

EXPLOSIF CHIMIQUE

TEMPER (U238)

LES EFFETS DES ARMES

EXPLOSION NUCLEAIRE

Explosion Souffle

Le nuage s ’étale...Aspiration des poussièresLe nuage s ’élève

Boule de feu

LES EFFETS D'UNE EXPLOSION NUCLEAIRE

• LUMINEUX ET THERMIQUES

• MECANIQUES

• RADIOLOGIQUES

• IMPULSION ELECTROMAGNETIQUE

• PSYCHOLOGIQUE

REPARTITION DE L'ENERGIE

50%

5%

35%

10%

ARME A FISSIONARME A FISSION

MECANIQUE

THERMIQUE RADIOLOGIQUE RESIDUEL

RADIOLOGIQUE INITIAL

DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSION

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.

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 solou au voisinage du sol.

Dégâts à des objectifs souterrains ou peu enterres.

Création de retombées importantes.

Cratères possibles.

DIFFERENTS TYPES D'EXPLOSIONAERIENNE

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 > 30 000 m

Détérioration des moyens de transmission et d'informatique.

H = hauteur d'explosion en mètres.

W = puissance d'explosion en kT.

SURFACE AERIENNE

EFFETS THERMIQUES

2 MT

20 kT

2218

67,5

2,7

3,4

4

km

2,4

2

Personnelnon protégé

Personnel protégéau bout d'une sec.

30

10

kmPersonnel protégéau bout d'une sec.

Personnelnon

protégé

EFFETS DIRECTS

EFFETS DIRECTS (BRULURES)

brûlures du 2ème degrébrûlures du 3ème degré

brûlures du 1er degré

EFFETS THERMIQUES

EFFETS INDIRECTS

- REFLEXIONS- INCENDIES

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 mtype duchamp

de bataille

10 kT

100 kT

BRULURE RETINIENNE EBLOUISSEMENT

Boule de feudans le champ de vision

Boule de feuhors 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 :

550 m du PZ à Nagasaki

80 m du PZà Hiroshima

EFFETS RADIOLOGIQUESRAYONNEMENT INITIALDe l'explosion à H+1 minute.

Seuls NEUTRONS et GAMMAS, du fait de leur portée (3 km maximum), provoquent une irradiation.

N

AU SOL AERIENNE

NN

HAUTE

BASSE

RAYONNEMENT RESIDUELDe H+1 min. à H+ ...

NIGA

EFFETS RADIOLOGIQUES

NIGAZone induite par les neutrons

(pour 1 MT, R = 1400 m)

RETOMBEESPoussières

contaminées par et

Direction du vent

LA CHUTE DES POUSSIERES CONTAMINE PERSONNES ET MATERIELS

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).

RELATION DOSE - EFFETSPERTES RADIOLOGIQUES

DOSEScGy

NIVEAU DE CLASSIFICATIONet effets attendus

PERTES IMMEDIATES100% de décès les jours suivants.

Inaptitude immédiate au combat.

PERTES DANS L'HEURE100% de décès entre 5 et 10 jours.

Inaptitude au combat en moins de 1 heure.

PERTES DIFFEREES5 à 50% de décès dans les 45 jours.

Inaptitude au combat en moins de 4 heures.

< 8000

< 3000

< 650

RELATION DOSE - EFFETSRISQUES RADIOLOGIQUES CONSENTIS

RISQUE EXCEPTIONNEL50 % de vomissements.

Performances dégradées en 4 heures.

RISQUE MODERE5 % de vomissements.

RISQUE NEGLIGEABLE2,5 % de vomissements.

< 150

< 70

< 50

DOSEScGy

NIVEAU DE CLASSIFICATIONet effets attendus

0,1 cGy/an

DOSES AUTORISEES

5 cGy/an

PERSONNEL EXPOSE PERSONNEL NON EXPOSE

Brûlure bêta sur le cou

un mois après l'exposition

Épilation due à l'exposition au rayonnement

A NE PAS NEGLIGER.

EFFET PSYCHOLOGIQUE

Très difficilement quantifiable

Réactions très aléatoires

Les spectateurs d'une explosion nucléaire sont très nombreux