Équivalent en TNT

L’expression équivalent en TNT renvoie à une méthode empirique destinée à mesurer l’énergie libérée lors d’une explosion ou de tout autre phénomène provoquant de grands bouleversements géologiques en un court laps de temps. L’unité de base est la tonne de TNT, c’est-à-dire l’énergie libérée par l’explosion d’environ une tonne de TNT.

La kilotonne et la mégatonne de TNT ont été traditionnellement utilisées pour quantifier l’énergie dégagée lors de la détonation d’armes nucléaires. Ces unités apparaissent dans différents traités sur les armes nucléaires, car elles permettent de comparer la puissance destructive des différentes armes. Depuis les années 1990, elles sont utilisées pour quantifier l’énergie de phénomènes dégageant de grandes quantités d’énergie (par exemple, un séisme ou une collision avec un astéroïde).

Schéma montrant la puissance explosive et la hauteur du champignon atomique (ou nucléaire). Il offre une échelle permettant de comparer les énergies dégagées par différentes explosions nucléaires. À titre d’exemple, Fat Man a dégagé 22 kilotonnes, alors que les explosions thermonucléaires produites pendant l’opération Castle Bravo ont dégagé 15 000 kilotonnes.

Valeur

L’explosion d’un gramme de TNT produit entre 980 et 1 100 calories. Pour définir la tonne, un gramme a été arbitrairement normalisé à 1 000 calories thermochimiques, qui est exactement égale à 4 184 J[1]. Pour donner une comparaison, un gramme d’hydrates de carbone contient environ 4 000 cal d’énergie.

L’énergie dégagée par une explosion est habituellement calculée à partir du travail thermodynamique de la détonation, lequel a été précisément mesuré pour le TNT à 1 120 calth/g en se basant sur de multiples explosions dans l’air. Les calculs théoriques avaient donné 1 160 calth/g[2].

La valeur mesurée de la chaleur (au sens thermodynamique) dégagée par un gramme de TNT est seulement de 651 calories thermochimiques ≈ 2 724 J[3], mais cette valeur n’est pas essentielle pour calculer les effets dévastateurs d’une explosion.

Masse en grammes
de TNT		 Symbole Masse en tonnes
de TNT		 Symbole Énergie
gramme g microtonne μt 4,184 × 103 J
kilogramme kg millitonne mt 4,184 × 106 J
mégagramme Mg tonne t 4,184 × 109 J
gigagramme Gg kilotonne kt 4,184 × 1012 J
téragramme Tg mégatonne Mt 4,184 × 1015 J
pétagramme Pg gigatonne Gt 4,184 × 1018 J

Effets

Si une bombe de 50 kilotonnes, ce qui est notablement plus élevé que la puissance combinée de Little Boy et de Fat Man, détonnait à la surface de la Terre, cela résulterait en une boule de feu de 160 mètres de diamètre qui durerait un peu plus d’une seconde[réf. nécessaire]. Dans un rayon d'environ 3 kilomètres la chaleur dégagée serait suffisante pour brûler mortellement toute personne non protégée, et le souffle serait suffisant pour détruire la plupart des résidences et des immeubles commerciaux. À 2 kilomètres, la plupart des personnes recevraient une dose de radiations de 500 rem (5 Sv). Une telle irradiation suffirait, à elle seule, à entraîner un taux de mortalité entre 50 % et 90 %. Par contre, il est peu probable que quiconque puisse survivre à la fois au souffle et à la chaleur dégagée à cette distance. Dans un rayon d'1 kilomètre, pratiquement tout ce qui se trouve au-dessus du sol serait détruit.

De grandes quantités de matériaux radioactifs seraient dispersés dans l’atmosphère.

Notes et références
  1. (en) NIST Guide for the Use de the International System de Units (SI), Appendix B8—Factors for Units Listed Alphabetically
  2. (en) Paul Cooper, Explosives Engineering, New York: Wiley-VCH, 1996, p. 406.
  3. (en) Physics for Future Presidents, a textbook, Richard A. Muller, 2001–2002, Chap. 1 Energy, Power, and Explosions
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