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Le projet Manhattan

Vous êtes ici : » » Le projet Manhattan ; écrit le: 30 mars 2012 par azza modifié le 30 août 2018

Le projet ManhattanLe projet Manhattan

 Comme nous l’avons déjà mentionné, l’attaque japonaise sur Pearl Harbour, fin 1941, eut pour conséquence l’entrée en guerre des États-Unis. En même temps, le gouvernement américain prit la décision de tout faire pour se doter de la bombe ato­mique. Sous le nom de « projet Manhattan », et sous la direction du général Leslie Groves, une formidable organisation fut mise en place. Elle regroupait le plus impor­tant groupe de chercheurs de haut niveau jamais réunis sur un programme. Les bases scientifiques nécessaires à la réalisation du projet étaient assez bien établies. Deux voies pouvaient mener à une réaction en chaîne explosive. La première consistait à rassembler une masse suffisante d’uranium 235, l’autre une masse équivalente (légè­rement plus faible) de plutonium 239. Chacune d’entre elles présentait des avantages et des inconvénients. L’uranium 235 existait déjà, mais la difficulté résidait dans la nécessité de le séparer isotopiquement de l’uranium 238 qui constitue 99,3 % du mé­lange naturel. Le plutonium 239 devait être entièrement synthétisé par réactions nu­cléaires, mais pouvait alors être préparé à l’état pur par de « simples » séparations chimiques. Le défi technique, ici, c’était la production massive de 239Pu, qui devait absolument s’effectuer dans un réacteur nucléaire. Afin d’augmenter les chances de succès de leur entreprise, les Américains décidèrent de développer les deux approches en parallèle.

La direction scientifique du projet Manhattan fut confiée à Robert Oppenheimer, un physicien théoricien qui allait passer brutalement des spéculations abstraites à la direction d’une réalisation industrielle sans précédent ! Pour mener à bien cet ambi­tieux programme, les plus grands scientifiques américains ainsi que de nombreux exilés européens furent mobilisés. Ernest Lawrence et Enrico Fermi étaient deux des principaux piliers de cette immense organisation.Le premier, grand cons­tructeur de cyclotrons, fut chargé de mettre à profit sa parfaite connaissance du com­portement des particules dans les champs magnétiques pour réaliser l’enrichissement de 235U. Le principe de cette séparation avait été testé sur quelques microgrammes de matière dans son laboratoire de Berkeley à l’aide d’un cyclotron modifié pour la cir­constance. De gigantesques batteries de séparateurs d’isotopes, baptisés « calutrons » en souvenir de leur origine californienne, furent installées à Oak-Ridge (Tennessee), où l’énergie électrique était abondante et bon marché et fonctionnèrent dès le début de l’année 1944. Le cuivre venant à manquer, les enroulements des électroaimants furent réalisés avec de l’argent directement fourni par le Trésor américain. Malgré son gigantisme, l’usine, fonctionnant à plein rendement, ne produisait que quelques grammes d’uranium 235 par jour. De plus, la pureté isotopique requise n’était attein­te qu’après une seconde étape de séparation faisant appel à la diffusion gazeuse. Pour ces raisons, malgré un fonctionnement très satisfaisant des installations de produc­tion, confiées à l’industrie américaine, la quantité d’uranium 235 préparée en juillet 1945 était tout juste suffisante pour réaliser une bombe.



La voie de production basée sur le plutonium reposait en premier lieu sur les épaules de Fermi. Après le succès de la pile de Chicago, il lui revenait le périlleux hon­neur de construire les réacteurs destinés à la production industrielle du plutonium. C’était un véritable défi, car ces derniers devaient, comme les calutrons d’Oak Ridge, fonctionner de façon continue pendant plusieurs années pour atteindre leur objectif.

Les réactions en chaîne devaient y engendrer un excès de neutrons, de façon qu’une importante fraction d’entre eux réagissent sur l’uranium 238 pour produire successivement 239U, 239Np, et 239Pu, selon le schéma de la . Fermi choisit, comme pour la pile de Chicago, d’utiliser comme combustible l’uranium naturel. Cela lui permettait de gagner du temps en profitant de son expérience précédente, et d’épargner une étape d’enrichissement préliminaire de l’uranium, faisant appel à des technologies de séparation isotopique encore en développement, et qu’il ne maîtri­sait pas. Le graphite ayant parfaitement joué son rôle de modérateur pour la pile de Chicago, Fermi le conserva pour les réacteurs de production. Ces choix s’avérèrent les bons. Les quantités de plutonium préparées en 1945 étaient environ deux fois supé­rieures à celles d’uranium 235, malgré la lourdeur de la seconde étape consistant à isoler cet élément chimique des produits de fission et de l’uranium non transformé. Cette seconde étape avait été réalisée dans une immense usine de chimie doté d’ins­tallations télécommandées permettant la manipulation de produits hautement ra­dioactifs. C’est Glenn Seaborg, alors âgé de trente ans, qui avait assumé la lourde responsabilité de superviser les opérations de séparation chimique du plutonium.

Cependant, il ne suffisait pas de préparer les « explosifs » 235U et 239Pu pour dis­poser d’une bombe. Encore fallait-il imaginer et réaliser le mécanisme permettant de transporter une masse « critique » de ces produits en deux parties suffisamment éloi­gnées les unes des autres, puis de les réunir en une fraction de seconde, à l’aide d’un explosif chimique, pour lancer la réaction en chaîne explosive.Cet élé­ment essentiel pour la réalisation d’une bombe fut préparé par des spécialistes de la balistique et des explosifs conventionnels bien avant que les combustibles nucléaires ne soient prêts mais ne put être testé en vraie grandeur qu’au cours de l’été 1945.

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