Petit garçon -Little Boy

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Petit garçon
Petit garçon.jpg
Un modèle Little Boy d'après-guerre
Taper Arme nucléaire
Lieu d'origine États-Unis
Historique de fabrication
Designer Laboratoire de Los Alamos
Fabricant
  • Usine d'armes navales,
    Washington, DC
  • Usine de munitions navales,
    Center Line, Michigan
  • Expert Tool and Die Company,
    Detroit, Michigan
Produit 1945-1947
Nbre construit 33
Caractéristiques
Masse 9700 livres (4400 kg)
Longueur 10 pieds (3,0 m)
Diamètre 28 pouces (71 cm)

Remplissage Uranium hautement enrichi
Poids de remplissage 64 kilogrammes
Rendement de souffle 15 kilotonnes de TNT (63 TJ)

" Little Boy " était le nom de code du type de bombe atomique larguée sur la ville japonaise d ' Hiroshima le 6 août 1945 pendant la Seconde Guerre mondiale . C'était la première arme nucléaire utilisée dans la guerre. La bombe a été larguée par le Boeing B-29 Superfortress Enola Gay piloté par le colonel Paul W. Tibbets, Jr., commandant du 509th Composite Group des United States Army Air Forces et le capitaine Robert A. Lewis . Il a explosé avec une énergie d'environ 15 kilotonnes de TNT (63 TJ) et a causé des morts et des destructions généralisées dans toute la ville. L' attentat d'Hiroshimaétait la deuxième explosion nucléaire d'origine humaine de l'histoire, après l' essai nucléaire de Trinity .

Little Boy a été développé par le groupe du capitaine de corvette Francis Birch au laboratoire de Los Alamos du projet Manhattan pendant la Seconde Guerre mondiale, une refonte de leur bombe nucléaire infructueuse Thin Man . Comme Thin Man, il s'agissait d'une arme à fission de type canon, mais elle tirait sa puissance explosive de la fission nucléaire de l'uranium-235, alors que Thin Man était basée sur la fission du plutonium-239 . La fission a été accomplie en tirant un cylindre creux (la "balle") sur un cylindre solide du même matériau (la "cible") au moyen d'une charge de poudre propulsive de nitrocellulose . Il contenait 64 kg (141 lb) d' uranium hautement enrichi, bien que moins d'un kilogramme ait subi une fission nucléaire. Ses composants ont été fabriqués dans trois usines différentes afin que personne n'ait une copie de la conception complète.

Après la fin de la guerre, on ne s'attendait pas à ce que la conception inefficace de Little Boy soit à nouveau nécessaire, et de nombreux plans et schémas ont été détruits. Cependant, à la mi-1946, les réacteurs du site de Hanford ont commencé à souffrir gravement de l' effet Wigner, la dislocation des atomes dans un solide causée par le rayonnement neutronique, et le plutonium est devenu rare, de sorte que six assemblages Little Boy ont été produits à Sandia Base . Le Navy Bureau of Ordnance a construit 25 autres assemblages Little Boy en 1947 pour être utilisés par l ' avion de frappe nucléaire Lockheed P2V Neptune qui pourrait être lancé à partir des porte-avions de classe Midway . Toutes les unités Little Boy ont été retirées du service à la fin de janvier 1951.

Appellation

Le physicien Robert Serber a nommé les deux premiers modèles de bombes atomiques pendant la Seconde Guerre mondiale en fonction de leurs formes : Thin Man et Fat Man . Le "Thin Man" était un appareil long et mince et son nom vient du roman policier de Dashiell Hammett et de la série de films sur The Thin Man . Le "Fat Man" était rond et gros, il a donc été nommé d'après Kasper Gutman, un personnage rond dans le roman de Hammett de 1930, The Maltese Falcon, joué par Sydney Greenstreet dans la version cinématographique de 1941 . Little Boy a été nommé par d'autres comme une allusion à Thin Man puisqu'il était basé sur sa conception.

Développement

Parce que l'uranium 235 était connu pour être fissile, c'était le premier matériau recherché dans l'approche du développement des bombes. En tant que premier modèle développé (ainsi que le premier déployé pour le combat), il est parfois connu sous le nom de Mark I. La grande majorité du travail a pris la forme de l' enrichissement isotopique de l'uranium nécessaire à l'arme, puisque l'uranium- 235 ne représente qu'une partie sur 140 d' uranium naturel . L'enrichissement a été effectué à Oak Ridge, Tennessee, où l' usine de séparation électromagnétique, connue sous le nom de Y-12, est devenue pleinement opérationnelle en mars 1944. Les premières cargaisons d' uranium hautement enrichi ont été envoyées au laboratoire de Los Alamos en juin 1944.

L'essentiel de l'uranium nécessaire à la fabrication de la bombe provenait de la mine de Shinkolobwe au Congo belge, et a été mis à disposition grâce à la prévoyance du PDG de l' Union minière du Haut Katanga, Edgar Sengier, qui disposait d'environ 1 200 tonnes courtes (1 100 t ) de minerai d'uranium transporté vers un entrepôt à Staten Island, New York en 1940. Au moins une partie des 1 200 tonnes courtes (1 100 t) en plus du minerai d'uranium et de l'oxyde d'uranium capturés par la mission Alsos en 1944 et 1945 est allée à Oak Ridge pour l'enrichissement, tout comme 1 232 livres (559 kg) d'oxyde d'uranium capturés sur le sous- marin allemand U-234 à destination du Japon après la reddition de l'Allemagne en mai 1945.

Dans le cadre du projet Alberta, le commandant A. Francis Birch (à gauche) assemble la bombe sous le regard du physicien Norman Ramsey . C'est l'une des rares photos où l'on peut voir l'intérieur de la bombe.

Little Boy était une simplification de Thin Man, l'ancienne conception d' arme à fission de type pistolet . Thin Man, 17 pieds (5,2 m) de long, a été conçu pour utiliser du plutonium, il était donc plus que capable d'utiliser de l'uranium enrichi. La conception de Thin Man a été abandonnée après que des expériences d' Emilio G. Segrè et de son groupe P-5 à Los Alamos sur le plutonium nouvellement produit par le réacteur d'Oak Ridge et le site de Hanford aient montré qu'il contenait des impuretés sous la forme de l' isotope plutonium-240 . Celui-ci a un taux de fission spontanée et une radioactivité beaucoup plus élevés que le plutonium produit par cyclotron sur lequel les mesures originales avaient été effectuées, et son inclusion dans le plutonium produit par réacteur (nécessaire à la fabrication de bombes en raison des quantités requises) semblait inévitable. Cela signifiait que le taux de fission de fond du plutonium était si élevé qu'il serait très probable que le plutonium prédétonerait et exploserait lors de la formation initiale d'une masse critique.

En juillet 1944, presque toutes les recherches à Los Alamos ont été redirigées vers l'arme au plutonium de type implosion. La responsabilité globale de l'arme de type canon à uranium a été confiée à la division Ordnance (O) du capitaine William S. Parsons . Tous les travaux de conception, de développement et techniques à Los Alamos ont été regroupés sous le groupe du capitaine de corvette Francis Birch . Contrairement à l' arme nucléaire de type à implosion au plutonium et à l'arme à fission de type canon à plutonium, l'arme à canon à uranium était simple, voire triviale, à concevoir. Le concept a été poursuivi afin qu'en cas d'échec du développement d'une bombe au plutonium, il soit toujours possible d'utiliser le principe du canon. La conception de type canon devait désormais fonctionner uniquement avec de l'uranium enrichi, ce qui a permis de simplifier considérablement la conception de Thin Man. Un pistolet à grande vitesse n'était plus nécessaire et une arme plus simple pouvait être remplacée. L'arme simplifiée était suffisamment courte pour tenir dans une soute à bombes B-29.

Les spécifications de conception ont été achevées en février 1945 et des contrats ont été attribués pour la construction des composants. Trois plantes différentes ont été utilisées afin que personne n'ait une copie de la conception complète. Le canon et la culasse ont été fabriqués par la Naval Gun Factory à Washington, DC; le boîtier cible et quelques autres composants par la Naval Ordnance Plant à Center Line, Michigan ; et le carénage arrière et les supports de montage par Expert Tool and Die Company à Detroit, Michigan . La bombe, à l'exception de la charge utile d'uranium, était prête début mai 1945. L'ingénieur du district de Manhattan, Kenneth Nichols, s'attendait le 1er mai 1945 à avoir enrichi de l'uranium "pour une arme avant le 1er août et une seconde en décembre", en supposant que le la deuxième arme serait un type de pistolet ; la conception d'une bombe à implosion pour l'uranium enrichi a été envisagée, ce qui augmenterait le taux de production. Le projectile à l'uranium enrichi a été achevé le 15 juin et la cible le 24 juillet. Les pré-assemblages de cibles et de bombes (bombes partiellement assemblées sans les composants fissiles) ont quitté le chantier naval de Hunters Point, en Californie, le 16 juillet à bord du croiseur lourd USS Indianapolis, arrivant le 26 juillet. Les inserts cibles ont été suivis par voie aérienne le 30 juillet.

Bien que tous ses composants aient été testés, aucun test complet d'une arme nucléaire de type canon n'a eu lieu avant que le Little Boy ne soit largué au-dessus d'Hiroshima . La seule explosion d'essai d'un concept d'arme nucléaire avait été celle d'un dispositif de type implosion utilisant du plutonium comme matière fissile, et a eu lieu le 16 juillet 1945 lors de l' essai nucléaire de Trinity . Il y avait plusieurs raisons de ne pas tester un appareil de type Little Boy. Principalement, il y avait peu d'uranium enrichi par rapport à la quantité relativement importante de plutonium qui, on s'y attendait, pourrait être produite par les réacteurs du site de Hanford . De plus, la conception de l'arme était suffisamment simple pour qu'il soit uniquement jugé nécessaire de faire des tests en laboratoire avec l'assemblage de type pistolet. Contrairement à la conception d'implosion, qui nécessitait une coordination sophistiquée des charges explosives creuses, la conception de type pistolet était considérée comme presque certaine de fonctionner.

Bien que Little Boy ait incorporé divers mécanismes de sécurité, une détonation accidentelle était néanmoins possible. Par exemple, si le bombardier transportant l'appareil s'écrase, la "balle" creuse pourrait être enfoncée dans le cylindre "cible", faisant exploser la bombe ou au moins libérant des quantités massives de rayonnement ; les tests ont montré que cela nécessiterait un impact hautement improbable de 500 fois la force de gravité. Une autre préoccupation était qu'un accident et un incendie pourraient déclencher les explosifs. S'ils étaient immergés dans l'eau, les composants d'uranium étaient soumis à un effet modérateur de neutrons, qui ne provoquerait pas d'explosion mais libérerait une contamination radioactive . Pour cette raison, il a été conseillé aux pilotes de s'écraser sur terre plutôt qu'en mer.

Concevoir

La méthode d'assemblage "pistolet". Lorsque le projectile d'uranium creux a été conduit sur le cylindre cible, une explosion nucléaire s'est produite.
Deux bombes de type Little Boy avec douilles ouvertes.

Le petit garçon mesurait 120 pouces (300 cm) de long, 28 pouces (71 cm) de diamètre et pesait environ 9 700 livres (4 400 kg). La conception utilisait la méthode du pistolet pour forcer de manière explosive une masse sous-critique creuse d' uranium enrichi et un cylindre cible solide ensemble en une masse supercritique, déclenchant une réaction nucléaire en chaîne . Cela a été accompli en projetant un morceau d'uranium sur l'autre au moyen de quatre sacs de soie cylindriques de poudre de cordite . Il s'agissait d'un propulseur sans fumée largement utilisé composé d'un mélange de 65 % de nitrocellulose, 30 % de nitroglycérine, 3 % de gelée de pétrole et 2 % de carbamite qui était extrudé en granulés tubulaires. Cela lui a donné une surface élevée et une zone de combustion rapide, et pouvait atteindre des pressions allant jusqu'à 40 000 livres par pouce carré (280 000 kPa). La cordite pour le petit garçon en temps de guerre provenait du Canada; le propulseur pour les Little Boys d'après-guerre a été obtenu auprès de l ' arsenal Picatinny . La bombe contenait 64 kg (141 lb) d'uranium enrichi. La plupart étaient enrichis à 89 % mais certains n'étaient qu'à 50 % en uranium 235, pour un enrichissement moyen de 80 %. Moins d'un kilogramme d'uranium a subi une fission nucléaire, et de cette masse seulement 0,7 g (0,025 oz) a été transformé en plusieurs formes d'énergie, principalement de l'énergie cinétique, mais aussi de la chaleur et des radiations.

Détails d'assemblage

À l'intérieur de l'arme, le matériau d'uranium 235 était divisé en deux parties, selon le principe du pistolet : le "projectile" et la "cible". Le projectile était un cylindre creux avec 60% de la masse totale (38,5 kg (85 lb)). Il se composait d'un empilement de neuf anneaux d'uranium, chacun de 6,25 pouces (159 mm) de diamètre avec un alésage de 4 pouces (100 mm) au centre et d'une longueur totale de 7 pouces (180 mm), pressés ensemble dans le extrémité avant d'un projectile à paroi mince de 16,25 pouces (413 mm) de long. Remplir le reste de l'espace derrière ces anneaux dans le projectile était un disque en carbure de tungstène avec un dos en acier. Lors de l'allumage, la balle de projectile a été poussée de 42 pouces (1100 mm) le long du canon de canon à alésage lisse de 72 pouces (1800 mm) de long et de 6,5 pouces (170 mm). L '"insert" de limace était un cylindre de 4 pouces (100 mm), 7 pouces (180 mm) de longueur avec un trou axial de 1 pouce (25 mm). La limace représentait 40% de la masse fissile totale (25,6 kg ou 56 lb). L'insert était une pile de six disques d'uranium en forme de rondelle un peu plus épais que les anneaux de projectile qui étaient glissés sur une tige de 1 pouce (25 mm). Cette tige s'étendait ensuite vers l'avant à travers le bouchon d'inviolabilité en carbure de tungstène, l'enclume absorbant les chocs et la butée anti-retour du bouchon de nez, dépassant finalement de l'avant du boîtier de la bombe. L'ensemble de cet ensemble cible a été fixé aux deux extrémités avec des contre-écrous.

Lorsque le projectile à front creux atteignait la cible et glissait sur l'insert de cible, la masse supercritique d'uranium assemblée serait complètement entourée d'un réflecteur de sabotage et de neutrons en carbure de tungstène et en acier, les deux matériaux ayant une masse combinée de 2 300 kg ( 5 100 livres). Les initiateurs de neutrons à la base du projectile ont été activés par l'impact.

Composants internes du petit garçon.png

Conception contre-intuitive

Pendant les cinquante premières années après 1945, toutes les descriptions et tous les dessins publiés du mécanisme Little Boy supposaient qu'un petit projectile solide était tiré au centre d'une cible fixe plus grande. Cependant, des considérations de masse critique dictaient que dans Little Boy, la pièce creuse la plus grande serait le projectile. Le noyau fissile assemblé avait plus de deux masses critiques d'uranium-235. Cela nécessitait que l'une des deux pièces ait plus d'une masse critique, la plus grande pièce évitant la criticité avant l'assemblage grâce à sa forme et à un contact minimal avec le bourreur en carbure de tungstène réfléchissant les neutrons.

Un trou au centre de la plus grande pièce a dispersé la masse et augmenté la surface, permettant à davantage de neutrons de fission de s'échapper, empêchant ainsi une réaction en chaîne prématurée. Mais, pour que cette pièce creuse plus grande ait un contact minimal avec le saboteur, il doit s'agir du projectile, puisque seule l'extrémité arrière du projectile était en contact avec le saboteur avant la détonation. Le reste du carbure de tungstène entourait le cylindre cible de masse sous-critique (appelé "l'insert" par les concepteurs) avec un espace d'air entre celui-ci et l'insert. Cette disposition emballe la quantité maximale de matière fissile dans une conception d'assemblage de pistolet.

Système de fusée

Bouchons d'armement pour une bombe atomique de type Little Boy exposée au Centre Steven F. Udvar-Hazy du National
Air and Space Museum .

Le système de fusée a été conçu pour se déclencher à l'altitude la plus destructrice, ce qui, selon les calculs, était de 580 mètres (1 900 pieds). Il utilisait un système de verrouillage en trois étapes :

  • Une minuterie garantissait que la bombe n'exploserait pas avant au moins quinze secondes après le largage, soit un quart du temps de chute prévu, pour assurer la sécurité de l'avion. La minuterie a été activée lorsque les fiches électriques débrochables la reliant à l'avion se sont détachées lorsque la bombe est tombée, la basculant sur sa batterie interne de 24 volts et démarrant la minuterie. À la fin des 15 secondes, la bombe serait à 3 600 pieds (1 100 m) de l'avion, et les altimètres radar ont été mis sous tension et la responsabilité a été transférée à l'étage barométrique.
  • Le but de l' étage barométrique était de retarder l'activation du circuit de commande de tir de l'altimètre radar jusqu'à une altitude proche de la détonation. Une fine membrane métallique renfermant une chambre à vide (une conception similaire est encore utilisée aujourd'hui dans les baromètres muraux à l'ancienne) s'est progressivement déformée à mesure que la pression de l'air ambiant augmentait pendant la descente. La fusée barométrique n'était pas considérée comme suffisamment précise pour faire exploser la bombe à la hauteur d'allumage précise, car la pression atmosphérique varie en fonction des conditions locales. Lorsque la bombe a atteint la hauteur de conception pour cette étape (apparemment 2 000 mètres, 6 600 pieds), la membrane a fermé un circuit, activant les altimètres radar. L'étage barométrique a été ajouté en raison de la crainte que des signaux radar externes ne fassent exploser la bombe trop tôt.
  • Deux ou plusieurs altimètres radar redondants ont été utilisés pour détecter de manière fiable l'altitude finale. Lorsque les altimètres ont détecté la bonne hauteur, l'interrupteur de tir s'est fermé, allumant les trois amorces de pistolet BuOrd Mk15, Mod 1 Navy dans le bouchon de culasse, qui ont déclenché la charge composée de quatre sacs de poudre de soie contenant chacun 2 livres (0,9 kg) de WM cordite à tube fendu . Cela a lancé le projectile d'uranium vers l'extrémité opposée du canon du canon à une vitesse initiale éventuelle de 300 mètres par seconde (980 pieds / s). Environ 10 millisecondes plus tard, la réaction en chaîne s'est produite, durant moins de 1 microseconde. Les altimètres radar utilisés étaient des radars d'avertissement de queue APS-13 modifiés de l'US Army Air Corps, surnommés "Archie", normalement utilisés pour avertir un pilote de chasse d'un autre avion approchant par derrière.

Répétitions

Little Boy dans la fosse à bombes de l' île de Tinian, avant d'être chargé dans la soute à bombes d' Enola Gay . Une section de la porte de la soute à bombes est visible en haut à droite.

Les pré-assemblages Little Boy ont été désignés L-1, L-2, L-3, L-4, L-5, L-6, L-7 et L-11. L-1, L-2, L-5 et L-6 ont été dépensés en gouttes d'essai. Le premier test de largage a été effectué avec L-1 le 23 juillet 1945. Il a été largué au-dessus de la mer près de Tinian afin de tester l'altimètre radar par le B-29 connu plus tard sous le nom de Big Stink, piloté par le colonel Paul W. Tibbets, le commandant du 509th Composite Group . Deux autres tests de chute au-dessus de la mer ont été effectués les 24 et 25 juillet, en utilisant les unités L-2 et L-5 afin de tester tous les composants. Tibbets était le pilote des deux missions, mais cette fois le bombardier utilisé était celui connu par la suite sous le nom de Jabit . L-6 a été utilisé comme répétition générale le 29 juillet. Le B-29 Next Objective, piloté par le major Charles W. Sweeney, s'est envolé pour Iwo Jima, où les procédures d'urgence pour charger la bombe sur un avion de secours ont été pratiquées. Cette répétition a été répétée le 31 juillet, mais cette fois le L-6 a été rechargé sur un autre B-29, Enola Gay, piloté par Tibbets, et la bombe a été larguée près de Tinian. Le L-11 était l'assemblage utilisé pour la bombe d'Hiroshima.

Bombardement d'Hiroshima

Enola Gay après la mission d'Hiroshima, entrant dans le hardstand . Il est dans sa livrée du 6e groupe de bombardement, avec le numéro de vainqueur 82 visible sur le fuselage juste en avant de la dérive.

Parsons, l'armateur de l' Enola Gay , s'inquiétait de la possibilité d'une détonation accidentelle si l'avion s'écrasait au décollage, il a donc décidé de ne pas charger les quatre sacs de poudre de cordite dans la culasse jusqu'à ce que l'avion soit en vol. Après le décollage, Parsons et son assistant, le sous-lieutenant Morris R. Jeppson, se sont rendus dans la soute à bombes le long de la passerelle étroite du côté bâbord. Jeppson tenait une lampe de poche pendant que Parsons déconnectait les fils d'amorçage, retirait le bouchon de culasse, insérait les sacs de poudre, replaçait le bouchon de culasse et reconnectait les fils. Avant de monter en altitude à l'approche de la cible, Jeppson a fait passer les trois prises de sécurité entre les connecteurs électriques de la batterie interne et le mécanisme de mise à feu du vert au rouge. La bombe était alors complètement armée. Jeppson surveillait les circuits de la bombe.

Le nuage en forme de champignon au-dessus d' Hiroshima après le largage de Little Boy

La bombe a été larguée vers 08h15 T) le 6 août 1945. Après être tombée pendant 44,4 secondes, les déclencheurs de temps et barométriques ont déclenché le mécanisme de tir. La détonation s'est produite à une altitude de 1 968 ± 50 pieds (600 ± 15 m). Il était moins puissant que le Fat Man, qui a été largué sur Nagasaki, mais les dégâts et le nombre de victimes à Hiroshima étaient beaucoup plus élevés, car Hiroshima était sur un terrain plat, tandis que l' hypocentre de Nagasaki se trouvait dans une petite vallée. Selon les chiffres publiés en 1945, 66 000 personnes ont été tuées en conséquence directe de l'explosion d'Hiroshima et 69 000 ont été blessées à des degrés divers. Parmi ces morts, 20 000 étaient des membres de l' armée impériale japonaise .

La mesure exacte du rendement était problématique puisque l'arme n'avait jamais été testée. Le président Harry S. Truman a officiellement annoncé que le rendement était de 20 kilotonnes de TNT (84 TJ). Ceci était basé sur l'évaluation visuelle de Parsons selon laquelle l'explosion était plus importante que ce qu'il avait vu lors de l' essai nucléaire de Trinity . Comme cela avait été estimé à 18 kilotonnes de TNT (75 TJ), les rédacteurs de discours ont arrondi à 20 kilotonnes. Toute autre discussion a ensuite été supprimée, de peur d'atténuer l'impact de la bombe sur les Japonais. Les données avaient été recueillies par Luis Alvarez, Harold Agnew et Lawrence H. Johnston sur le plan instrument, The Great Artiste, mais cela n'a pas été utilisé pour calculer le rendement à l'époque.

Après la fin des hostilités, une équipe d'enquête du projet Manhattan comprenant William Penney, Robert Serber et George T. Reynolds a été envoyée à Hiroshima pour évaluer les effets de l'explosion. Après avoir évalué les effets sur les objets et les structures, Penney a conclu que le rendement était de 12 ± 1 kilotonnes. Des calculs ultérieurs basés sur la carbonisation ont indiqué un rendement de 13 à 14 kilotonnes. En 1953, Frederick Reines a calculé le rendement à 15 kilotonnes de TNT (63 TJ). Ce chiffre est devenu le rendement officiel.

Projet Ichiban

En 1962, des scientifiques de Los Alamos ont créé une maquette de Little Boy connue sous le nom de "Projet Ichiban" afin de répondre à certaines des questions sans réponse, mais cela n'a pas permis de résoudre tous les problèmes. En 1982, Los Alamos a créé une réplique Little Boy à partir des dessins et spécifications originaux. Celui-ci a ensuite été testé avec de l'uranium enrichi mais dans une configuration sûre qui ne provoquerait pas d'explosion nucléaire. Un ascenseur hydraulique a été utilisé pour déplacer le projectile et des expériences ont été menées pour évaluer l'émission de neutrons. Sur la base de cela et des données de The Great Artiste, le rendement a été estimé à 16,6 ± 0,3 kilotonnes. Après avoir examiné de nombreuses méthodes d'estimation, un rapport de 1985 a conclu que le rendement était de 15 kilotonnes de TNT (63 TJ) ± 20 %.

Effets physiques

Les effets généraux des bombes atomiques sur Hiroshima et Nagasaki, un film de l'US Air Force.

Après avoir été sélectionnée en avril 1945, Hiroshima a été épargnée par les bombardements conventionnels pour servir de cible vierge, où les effets d'une bombe nucléaire sur une ville intacte pourraient être observés. Alors que les dommages pourraient être étudiés plus tard, le rendement énergétique de la conception non testée de Little Boy n'a pu être déterminé qu'au moment de la détonation, à l'aide d'instruments largués par parachute depuis un avion volant en formation avec celui qui a largué la bombe. Les données transmises par radio de ces instruments ont indiqué un rendement d'environ 15 kilotonnes.

La comparaison de ce rendement aux dommages observés a produit une règle empirique appelée la règle de la zone létale de 5 livres par pouce carré (34 kPa ). Environ toutes les personnes à l'intérieur de la zone où l'onde de choc transportait une telle surpression ou plus seraient tuées. À Hiroshima, cette zone mesurait 3,5 kilomètres (2,2 mi) de diamètre.

Les dégâts provenaient de trois effets principaux : l'explosion, le feu et les radiations.

Explosion

L'explosion d'une bombe nucléaire est le résultat de l'air chauffé aux rayons X (la boule de feu) qui envoie une onde de choc ou une onde de pression dans toutes les directions, initialement à une vitesse supérieure à la vitesse du son, analogue au tonnerre généré par la foudre. Les connaissances sur la destruction urbaine par explosion reposent en grande partie sur les études de Little Boy à Hiroshima. Les bâtiments de Nagasaki ont subi des dommages similaires à des distances similaires, mais la bombe de Nagasaki a explosé à 3,2 kilomètres (2,0 mi) du centre-ville sur un terrain vallonné partiellement dépourvu de bâtiments.

Maison à ossature en essai nucléaire de 1953, surpression de 5 psi

À Hiroshima, presque tout à moins de 1,6 kilomètre (1,0 mi) du point directement sous l'explosion a été complètement détruit, à l'exception d'environ 50 bâtiments en béton fortement renforcés et résistants aux tremblements de terre, dont seules les coques sont restées debout. La plupart ont été complètement éventrés, avec leurs fenêtres, portes, châssis et cadres arrachés. Le périmètre des graves dommages causés par le souffle suivait approximativement le contour de 5 psi (34 kPa) à 1,8 kilomètre (1,1 mi).

Des explosions d'essai ultérieures d'armes nucléaires avec des maisons et d'autres structures d'essai à proximité ont confirmé le seuil de surpression de 5 psi. Les bâtiments urbains ordinaires qui en faisaient l'expérience ont été écrasés, renversés ou éventrés par la force de la pression de l'air. L'image de droite montre les effets d'une onde de pression de 5 psi générée par une bombe nucléaire sur une structure d'essai au Nevada en 1953.

L'un des principaux effets de ce type de dommages structurels a été de créer du carburant pour des incendies qui se sont déclenchés simultanément dans toute la région de destruction grave.

Feu

Le premier effet de l'explosion a été une lumière aveuglante, accompagnée de la chaleur rayonnante de la boule de feu. La boule de feu d'Hiroshima mesurait 370 mètres (1 200 pieds) de diamètre, avec une température de surface de 6 000 ° C (10 830 ° F), à peu près la même température qu'à la surface du soleil. Près de Ground Zero, tout ce qui était inflammable a pris feu. Une célèbre victime anonyme d'Hiroshima, assise sur des marches de pierre à 260 mètres (850 pieds) de l'hypocentre, n'a laissé qu'une ombre, ayant absorbé la chaleur de la boule de feu qui a définitivement blanchi la pierre environnante. Des incendies simultanés ont été déclenchés dans toute la zone endommagée par le souffle par la chaleur des boules de feu et par des poêles et fours renversés, des courts-circuits électriques, etc. qui consommait tout ce qui était inflammable.

Explosion d'Hiroshima et dommages causés par le feu, carte US Strategic Bombing Survey

La tempête de feu d'Hiroshima mesurait environ 3,2 kilomètres (2,0 mi) de diamètre, ce qui correspond étroitement à la zone de graves dommages causés par l'explosion. (Voir la carte USSBS, à droite.) Les bâtiments endommagés par le souffle ont fourni du carburant pour l'incendie. Le bois de charpente et les meubles étaient éclatés et éparpillés. Des routes encombrées de débris ont obstrué les pompiers. Des conduites de gaz cassées ont alimenté le feu et des conduites d'eau cassées ont rendu les bouches d'incendie inutiles. À Nagasaki, les incendies n'ont pas fusionné en une seule tempête de feu, et la zone endommagée par le feu n'était qu'un quart de celle d'Hiroshima, en partie à cause d'un vent du sud-ouest qui a éloigné les incendies de la ville.

Comme le montre la carte, la tempête de feu d'Hiroshima a sauté les pare-feu naturels (canaux fluviaux), ainsi que les pare-feu préparés. La propagation du feu ne s'est arrêtée que lorsqu'il a atteint le bord de la zone endommagée par le souffle, rencontrant moins de carburant disponible. Le rapport du projet Manhattan sur Hiroshima a estimé que 60% des décès immédiats ont été causés par le feu, mais avec la mise en garde que "de nombreuses personnes près du centre de l'explosion ont subi des blessures mortelles à cause de plus d'un des effets de la bombe".

Radiation

Les retombées locales sont de la poussière et des cendres provenant d'un cratère de bombe, contaminées par des produits de fission radioactifs. Il tombe sur la terre sous le vent du cratère et peut produire, avec le seul rayonnement, une zone létale beaucoup plus grande que celle du souffle et du feu. Avec une bouffée d'air, les produits de fission montent dans la stratosphère, où ils se dissipent et font partie de l'environnement global. Parce que Little Boy était une explosion aérienne à 580 mètres (1 900 pieds) au-dessus du sol, il n'y avait pas de cratère de bombe ni de retombées radioactives locales.

Cependant, une bouffée de rayonnement neutronique et gamma intense provenait directement de la fission de l'uranium. Son rayon létal était d'environ 1,3 km (0,8 mi), couvrant environ la moitié de la zone de la tempête de feu. On estime que 30% des décès immédiats étaient des personnes qui ont reçu des doses mortelles de ce rayonnement direct, mais qui sont mortes dans la tempête de feu avant que leurs lésions par rayonnement ne soient devenues apparentes. Plus de 6 000 personnes ont survécu à l'explosion et à l'incendie, mais sont décédées des suites de radiolésions. Parmi les survivants blessés, 30 % avaient subi des radiolésions dont ils se sont remis, mais avec une augmentation à vie du risque de cancer . À ce jour, aucune preuve de maladies héréditaires liées aux rayonnements n'a été observée parmi les enfants des survivants.

Équivalent d'arme conventionnelle

Bien que Little Boy ait explosé avec l'équivalent énergétique de 16 000 tonnes de TNT, le Strategic Bombing Survey a estimé que le même effet de souffle et de feu aurait pu être causé par 2 100 tonnes de bombes conventionnelles : « 220 B-29 transportant 1 200 tonnes de bombes incendiaires, 400 tonnes de bombes hautement explosives et 500 tonnes de bombes à fragmentation antipersonnel . » Étant donné que la cible était répartie sur un plan bidimensionnel, la composante verticale d'une seule explosion nucléaire sphérique était largement gaspillée. Un modèle de bombe à fragmentation d'explosions plus petites aurait été une correspondance plus économe en énergie pour la cible.

Après la guerre

L'un des cinq boîtiers construits pour la bombe Little Boy utilisée sur Hiroshima exposé à l ' Imperial War Museum de Londres en 2015

À la fin de la guerre, on ne s'attendait pas à ce que la conception inefficace de Little Boy soit à nouveau nécessaire, et de nombreux plans et schémas ont été détruits. Cependant, à la mi-1946, les réacteurs du site de Hanford souffraient beaucoup de l' effet Wigner . Face à la perspective de ne plus avoir de plutonium pour les nouveaux noyaux et plus de polonium pour les initiateurs des noyaux déjà produits, le directeur du projet Manhattan, le général de division Leslie R. Groves, ordonna que des Little Boys soient préparés en tant que mesure provisoire jusqu'à ce qu'une solution soit trouvée. Aucun assemblage Little Boy n'était disponible et aucun ensemble complet de schémas du Little Boy n'a pu être trouvé, bien qu'il y ait des dessins des différents composants et des stocks de pièces de rechange.

À la base de Sandia, trois officiers de l'armée, les capitaines Albert Bethel, Richard Meyer et Bobbie Griffin ont tenté de recréer le Little Boy. Ils étaient supervisés par Harlow W. Russ, un expert de Little Boy qui a servi avec le projet Alberta sur Tinian, et était maintenant chef du groupe Z-11 de la division Z du laboratoire de Los Alamos à Sandia. Peu à peu, ils ont réussi à localiser les bons dessins et pièces, et ont compris comment ils allaient ensemble. Finalement, ils ont construit six assemblages Little Boy. Bien que les enveloppes, les barils et les composants aient été testés, aucun uranium enrichi n'a été fourni pour les bombes. Au début de 1947, le problème causé par l'effet Wigner était en voie d'être résolu et les trois officiers furent réaffectés.

Le Navy Bureau of Ordnance a construit 25 assemblages Little Boy en 1947 pour être utilisés par le porte-avions à capacité nucléaire Lockheed P2V Neptune (qui pouvait être lancé mais pas atterrir sur les porte-avions de classe Midway ). Les composants ont été produits par les Naval Ordnance Plants de Pocatello, Idaho, et de Louisville, Kentucky . Assez de matière fissile était disponible en 1948 pour construire dix projectiles et cibles, bien qu'il n'y ait eu que suffisamment d'initiateurs pour six. Toutes les unités Little Boy ont été retirées du service à la fin de janvier 1951.

La Smithsonian Institution a exposé un Little Boy (complet, à l'exception de l'uranium enrichi), jusqu'en 1986. Le ministère de l'Énergie a pris l'arme du musée pour retirer ses composants internes, afin que les bombes ne puissent pas être volées et faire exploser avec des matières fissiles. Le gouvernement a renvoyé le boîtier vidé au Smithsonian en 1993. Trois autres bombes désarmées sont exposées aux États-Unis; un autre est à l' Imperial War Museum de Londres.

Remarques

Références

Liens externes