vignette|upright=1.5|Carte des États dotés de l'arme nucléaire en 2023.
Une arme nucléaire est une arme non conventionnelle qui utilise l'énergie dégagée par la fission de noyaux atomiques lourds (uranium, plutonium dans le cas de la bombe A), ou par une combinaison de ce phénomène avec celui de la fusion de noyaux légers (hydrogène dans le cas des bombes H). L'énergie libérée par l'explosion s'exprime par son équivalent en TNT.
L'arme nucléaire a été utilisée de façon opérationnelle uniquement par les États-Unis lors des bombardements des villes japonaises de Hiroshima et de Nagasaki durant la Seconde Guerre mondiale, entraînant entre cent mille et deux cent vingt mille morts. Ses effets destructeurs sont principalement dus au souffle, comme pour les explosifs classiques, mais également aux brûlures et incendies provoqués par sa température élevée, et à l'effet des radiations. En raison de ces capacités de destruction sans commune mesure avec celles des armes conventionnelles, l'arme nucléaire devient dès la fin des années qui suivent son emploi contre le Japon, une arme de dissuasion visant à décourager toute attaque contre les intérêts vitaux d'une nation par crainte pour l'agresseur de subir en retour des destructions massives qui excéderaient de loin les avantages escomptés.
Différentes stratégies de dissuasion nucléaire sont élaborées pendant la guerre froide, au cours de laquelle jusqu'à nucléaires seront accumulées par les États-Unis, l'Union soviétique, la Chine, le Royaume-Uni et la France, les cinq États par ailleurs membres permanents du Conseil de sécurité de l'ONU.
Selon les données du SIPRI (Institut international de recherche sur la paix de Stockholm) relayées par Statista, l'inventaire mondial des têtes nucléaires a connu d'importantes variations depuis 1945. Après avoir atteint un pic historique de ogives en 1985, le stock global a été réduit pour s'établir à environ têtes au début de l'année 2025.. En revanche, malgré le traité sur la non-prolifération des armes nucléaires de 1968, l'Inde, le Pakistan, Israël et la Corée du Nord ont développé l'arme nucléaire, portant à neuf le nombre d'États la possédant.
Armes et essais nucléaires Types d'armes nucléaires
+ Premiers essais de bombes A et de bombes H Pays Année Nom de code Type Puissance 1945 Trinity A 1949 RDS-1 A 1952 Opération Hurricane A 1952 Ivy Mike H 1953 RDS-37 H 1957 Grapple H 1960 Gerboise bleue A 1964 596 A 1967 Test No. 6 H 1968 Canopus H 1974 Smiling Buddha A 1998 Chagai-I A 2006 Essai de 2006 A < 2017 Essai de 2017 H
Les deux grands types d'armes nucléaires sont les bombes à fission nucléaire ou « bombes A » et les bombes à fusion nucléaire, aussi appelées bombes thermonucléaires ou « bombes H ».. Le fonctionnement d'une bombe A repose sur l'utilisation de matières fissiles, principalement l'uranium 235 (U-235) et le plutonium 239 (Pu-239) qui font partie de la catégorie des actinides, alors que le fonctionnement d'une bombe H repose sur l'utilisation de deux éléments à noyaux légers (de type deutérium et de tritium) destinés à en forger un plus lourd (hélium).
Ainsi, concernant une bombe atomique (dite bombe A - du type de celles employées sur les villes d'Hiroshima et Nagasaki) - l'énergie est libérée par une processus de fission nucléaire, initié par le bombardement de noyaux atomiques lourds par des neutrons. Cette réaction produit une libération d'énergie et de nouveaux neutrons qui, en percutant d'autres noyaux, entretiennent une réaction en chaîne.
Concernant l'arme thermonucléaire - dite bombe H - avec une puissance dégagée à l'explosion à minima 1000 fois supérieure à celle d'une bombe A, le principe repose ici sur la réaction de fusion nucléaire dans laquelle deux noyaux atomiques s’assemblent pour former un noyau plus lourd tout en dégageant une énergie colossale. La base indépassable d'obtention de cette réaction repose sur de très hautes températures (de l'ordre de 100 à 200 millions de degrés Celsius) et des forces de compressions élevées permettant alors l'enclenchement du processus thermonucléaire. Ce contexte initial ne peut être obtenu que par l'emploi d'une bombe A qui constitue alors l'explosif « primaire » à destination de détonateur pour le déclenchement de la bombe H, l'explosif « secondaire ».
La puissance de ces bombes est mesurée en équivalence avec celle de l'explosion de trinitrotoluène (TNT) : deux unités sont utilisées, la kilotonne (kt) valant pour une bombe atomique, et la mégatonne (Mt) valant un million de tonnes de TNT pour une bombe thermonucléaire.
Dans ces deux grandes familles de bombes, des armes plus spécialisées ont été conçues en fonction d'effets spéciaux recherchés, comme la bombe à neutrons.
Premières bombes Le premier essai nucléaire est effectué le par les États-Unis ; il s'agit d'une bombe A d'une puissance de . Les bombes A utilisées pour les bombardements d'Hiroshima et de Nagasaki sont de puissance comparable. Les bombes A ont une puissance inférieure à et la plupart des tests effectués ne dépassent pas une puissance de . L'Union soviétique procède à sa première explosion nucléaire en 1949, le Royaume-Uni en 1952, la France en 1960 et la Chine en 1964.
Les bombes H sont beaucoup plus puissantes. Le premier test d'une bombe thermonucléaire est réalisé par les États-Unis le , sa puissance de est plus de 500 fois supérieure à celle des bombes A d'Hiroshima et NagasakiLa première bombe H expérimentée par les Américains a une puissance supérieure à celle d'Hiroshima.. De nom de code Ivy Mike, cet engin de est purement expérimental.. En 1954, les États-Unis procèdent sur l'atoll de Bikini à l'explosion d'une bombe H de nom de code Castle Bravo, qui dégage une puissance de , soit deux fois et demi plus qu'attendu, conçue dans le but de développer une arme à usage militaire.. Plus puissante bombe testée par les Américains, elle provoque la pire contamination radioactive de l'histoire de leurs essais nucléaires. En 1955, les États-Unis commencent à produire en série la bombe Mk-21 d'une puissance de , dont les dimensions ( de long et de diamètre) et le poids () sont compatibles avec les capacités d'emport de leurs bombardiers stratégiques ; 275 de ces bombes sont fabriquées durant les six premiers mois de l'année 1956..
Le premier essai soviétique d'une bombe H, nommé RDS-37, a lieu le , puis le pour le Royaume-Uni. La bombe H la plus puissante jamais testée est la Tsar Bomba, de plus de , que l'Union soviétique fait exploser en 1961.
Miniaturisation vignette|300px|gauche|Comparaison masse/puissance explosive des armes de l'arsenal nucléaire des États-Unis de 1945 à 1993.
Graphique logarithmique de la puissance explosive en kilotonnes (axe vertical) en fonction de la masse d'explosif nucléaire en kilogrammes (axe horizontal) de toutes les armes nucléaires fabriquées par les États-Unis de 1945 à 1993. Pour les ogives à puissance explosive variable, la puissance et la masse ont été tracés à leur valeur maximale Complete List of All U.S. Nuclear Weapons, Nuclear weapon archive.. Le graphique contient quelques informations supplémentaires : La miniaturisation des armes nucléaires répond à un impératif de performance. Il s’agit par exemple d’augmenter la puissance produite pour une même quantité de matière. Cela peut permettre de réduire le coût de transport de l’arme. Un autre intérêt de la miniaturisation réside dans son transport par des vecteurs différents comme ce fut le cas pour le passage de la bombe au missile. Cette étape est particulièrement complexe puisqu’il s’agit de rendre la bombe suffisamment compacte pour la monter sur une ogive de missile, mais aussi suffisamment robuste pour survivre à un tir balistique intercontinental. De façon générale, ce processus de miniaturisation de l'arme a entraîné une diversification des vecteurs et des objectifs. Voir ci-dessous le paragraphe armes nucléaires tactiques.
Les premières bombes nucléaires produites durant la Seconde Guerre mondiale, Little Boy et Fat Man, pèsent plus de quatre tonnes.. Leurs premières évolutions américaines vont vers une réduction de poids pour une puissance généralement supérieure. Ainsi le modèle Mark-5, produit à partir de 1952, est la première bombe légère et ne pèse plus que . Plusieurs versions en sont produites, d'une puissance comprise entre . Largable depuis tous les types de bombardiers américains, cette bombe est en service jusqu'en 1963.
Puis la diminution du poids et des dimensions rend possible d'en dériver le premier obus nucléaire dès 1952, le W9. D'une masse de , sa puissance de est équivalente à celle de la bombe d'Hiroshima. Cet obus est tiré par le canon atomique M65 de . L’étape suivante fut le développement d’une tête nucléaire de missile à partir de 1954 pour équiper le MGM-1 Matador, premier missile de croisière sol-sol américain, et 35 exemplaires pour le SSM-N-8A Regulus, premier missile de croisière américain tiré depuis un navire de surface ou un sous-marin.
La miniaturisation s’est poursuivie avec la mise en place de plusieurs têtes nucléaires dans les missiles. Voir à ce sujet la section « Ogives à têtes multiples » ci-dessous.
Ogives à têtes multiples : le « mirvage » vignette|3 véhicules de rentrée Mark 12A contenant les charges explosives W78 (à gauche) sont contenues sous la coiffe du missile (à droite). Développé dans les années 1960, le « mirvage » consiste à équiper un missile de plusieurs têtes nucléaires guidées chacune vers une cible distincte. Ce néologisme vient de l'acronyme anglais MIRV (, « vecteur à rentrée multiple et ciblage autonome »). L'intérêt en est qu'avec un seul vecteur, de coût unitaire élevé, il est possible d'atteindre plusieurs cibles en multipliant ainsi l'efficacité, notamment dans une stratégie de destruction des forces nucléaires stratégiques adverses, dite « stratégie anti-forces », qui nécessite d'atteindre simultanément un grand nombre de cibles.. Le système repose sur un véhicule sub-orbital manœuvrable qui éjecte les unes après les autres les têtes nucléaires vers leurs cibles prédéfinies. Le premier système MIRV opérationnel est monté à partir de 1970 sur le missile intercontinental Minuteman III des États-Unis. La tête thermonucléaire W56 de qui équipe les et II est remplacée par trois têtes W62 d'une puissance unitaire de , dont sont produits entre 1970 et 1976..
L'Union soviétique adopte à son tour cette même technologie : les premiers ICBM SS-18 modifiés pour recevoir un système MIRV à 8 têtes nucléaires sont opérationnels en 1975.. La Chine, la France et le Royaume-Uni utilisent également le mirvage.
Essais nucléaires
Les essais nucléaires sont réalisés dans l'atmosphère, dans l'espace, dans la mer ou sous terre. Depuis 1945, plus de ont eu lieu, dont plus de par les États-Unis et plus de 700 par l'Union soviétique.... Sur ce total, environ 500 ont eu lieu dans l'atmosphère, plus de sous terre, dix-sept à très haute altitude et quatre sous la mer..
Signé en 1963, le traité d'interdiction partielle des essais nucléaires porte sur l'interdiction des essais d'armes nucléaires dans l'atmosphère dans l'espace extra-atmosphérique et sous l'eau, mais laisse les puissances nucléaires libres de réaliser des essais souterrains. Ce traité ne sera observé par la France qu'à partir de 1974 et par la Chine qu'à partir de 1980..
Ouvert à la signature en 1996, le traité d'interdiction complète des essais nucléaires (TICE ou CTBT en anglais pour « Comprehensive Test Ban Treaty »), interdit tout type d’essai nucléaire quelle que soit l'énergie dégagée. Début 2018, ce traité a été ratifié par 166 États mais n'est pas encore entré en vigueur car plusieurs États dont les États-Unis ne l'ont pas encore fait..