L est une série d'essais nucléaires menée par les États-Unis au Pacific Proving Grounds, sur l'atoll d'Eniwetok dans les îles Marshall en Micronésie, en avril et mai 1948. Troisième série d'essais de ce pays, elle suit l' et précède l'. La Commission de l'énergie atomique des États-Unis supervise les essais, alors que les forces armées des États-Unis apportent leur soutien, car cette opération vise surtout à valider de nouvelles conceptions d'explosifs nucléaires plutôt que leurs effets. Pendant les trois essais, tous réussis, les recherches américaines en armement nucléaire sont réorientées.
Origines C'est pendant la Seconde Guerre mondiale que les États-Unis mettent au point les premières armes nucléaires. Le projet Manhattan a créé un réseau de sites de fabrication, amorcé des efforts massifs de recherche dans l'armement nucléaire et établi le laboratoire national de Los Alamos (LNLA) dans le but de concevoir des armes. Les efforts du projet ont permis de fabriquer deux bombes : Mark 1, une bombe atomique à insertion dont le matériau fissile est de l'uranium 235. Cette technique est utilisée dans Little Boy ; Mark 3, une bombe atomique à implosion dont le matériau fissile est du plutonium. Cette technique est utilisée dans Fat Man.
Ces armes ressemblent par plusieurs aspects aux engins explosifs mis au point en laboratoire. Les principes mis en œuvre sont validés, mais ne permettent pas d'envisager une production à grande échelle. En effet, ces armes doivent être fiables, ne pas exploser pendant qu'elles sont manipulées et relativement faciles à entreposer. Par ailleurs, des suggestions d'améliorations et des recommandations ont été faites pendant et après la guerre, lesquelles n'ont pu être étudiées ou testées à cause de l'urgence de mettre fin à la guerre avec le Japon. Norris Bradbury, qui a remplacé Robert Oppenheimer à la tête du LNLA, a écrit que .
L'uranium 235 est fabriqué par l'enrichissement de l'uranium naturel au Y-12 National Security Complex à proximité du Laboratoire national d'Oak Ridge. Des améliorations apportées aux procédés et aux procédures de séparations isotopiques (électromagnétique et gazeuse) entre et font augmenter la production à environ d'uranium 235 par mois, ce qui suffit pour les bombes atomiques de type . Une bombe de type est plus efficace, mais (1) une tonne de minerai d'uranium donne huit fois moins de plutonium que d'uranium 235 et (2) le coût unitaire du plutonium est de quatre à huit fois plus élevé que celui de l'uranium 235, qui coûte à cette époque environ par gramme.
vignette|Vers 1943, des employés chargent de l'uranium dans le X10 Graphite Reactor, un réacteur nucléaire qui a servi aux activités de recherche du projet Manhattan. Photo prise par Ed Westcott.
Le plutonium est fabriqué en bombardant l'uranium 238 de neutrons dans trois réacteurs nucléaires de 250 MW au complexe nucléaire de Hanford. En théorie, ils auraient pu fabriquer de plutonium par mégawatt-jour, ce qui donne environ par mois. En 1945, la production réelle ne dépasse jamais par mois, alors que le cœur d'une bombe de type exige environ de plutonium. La production de plutonium s'effondre en 1946 à cause d'un gonflement du modérateur au graphite des réacteurs. C'est l'effet Wigner découvert par Eugene Wigner, l'un des scientifiques du projet Manhattan.
Ces réacteurs servent aussi à fabriquer du polonium 210 en irradiant du bismuth 209, qui sert dans les , des composantes essentielles des armes nucléaires. Environ de bismuth 209 doit être irradié par des neutrons pendant pour en arriver à fabriquer un peu plus de de polonium 210, quantité de matériau radioactif qui émet . Puisque le polonium 210 a une demi-vie de , au moins l'un des réacteurs doit continuer à fonctionner. Le réacteur le plus âgé (B pile) est arrêté dans le but de procéder à sa maintenance et de le moderniser. Il faut presque toute l'année 1946 avant de résoudre le problème du gonflement du modérateur.
Développement des armes, 1945-1948
Les objectifs de l' sont de : tester les cœurs nucléaires et les initiateurs d'explosion ; améliorer la théorie et la connaissance des armes à implosion ; tester les cœurs en suspension ; tester les cœurs composites ; établir les conceptions les plus économiques en matière d'usage efficace de matériau fissile.
La suspension est une technique utilisée dans les armes atomiques à implosion. Elle consiste à maintenir à distance le cœur d'une enveloppe creuse, tous deux faits de matériau fissile, à l'aide de fils. Pour tester ce principe en dehors du laboratoire, les fils doivent supporter les secousses et les tensions tout au long du déplacement de l'engin explosif vers la cible, que ce soit au décollage de l'avion ou lors du largage, tout en étant suffisamment fins pour ne pas sensiblement modifier la symétrie sphérique au moment de l'implosion. Le Theoretical Division (ou T Division) du LNLA a complété des simulations de la technique de suspension à l'aide d'ordinateurs dès . Cette technique est proposée pendant la planification de l', mais la conception de Robert F. Christy, un cœur solide, lui est préférée. Pour l', la suspension sera testée au moins deux fois.
vignette|Robert Oppenheimer, directeur scientifique du projet Manhattan, à Oak Ridge au Tennessee vers 1946. Photo de Ed Westcott.
Les études sur le cœur composite visent à établir une meilleure façon d'utiliser les matériaux fissiles. L'usage d'uranium 235 dans une arme à implosion (comme Fat Man), plutôt que dans une bombe à insertion (comme Little Boy) qui exige beaucoup plus de matériau fissile, est étudié. Même si le plutonium est plus coûteux et plus difficile à fabriquer que l'uranium 235, il fissionne plus rapidement, car il est plus sensible au passage des neutrons. En revanche, la lenteur relative de la fission de l'uranium 235 autorise un assemblage de plus grandes masses surcritiques, ce qui théoriquement permettrait la fabrication d'armes encore plus puissantes. En , le physicien Robert Oppenheimer et le général Leslie Richard Groves envisagent de recourir à un cœur composite fait de de plutonium et de d'uranium 235. Ces cœurs sont fabriqués en 1946. La priorité du LNLA devient alors la mise au point d'un cœur constitué uniquement d'uranium 235. En , l'arsenal nucléaire des États-Unis comprend 50 cœurs : 36 sont des cœurs composites solides, 9 des cœurs solides de plutonium seulement et 5 des cœurs composites en suspension. Pour tester les nouveaux cœurs en suspension, qu'ils soient composites ou à 100 % d'uranium 235, il est nécessaire de réaliser au moins trois essais.
À cette époque, les scientifiques américains conçoivent des prototypes pouvant exploser avec certitude s'ils comportent des initiateurs moins puissants (qui comprennent donc moins de polonium radioactif, un élément chimique coûteux à produire et à manipuler). Au moment de l', l'arsenal nucléaire américain comprend des dizaines d'initiateurs au polonium-béryllium : (1) 50 initiateurs de classe A, où le polonium émet plus de 25 curies et (2) 13 initiateurs de classe B qui émettent de 12 à 25 curies. Il est prévu que l'un des essais se fera avec un initiateur de classe B.
Préparations Organisation vignette|Réunion préparatoire sur le USS Mount McKinley (AGC-7). Sur la photo apparaissent le colonel T. J. Sands, le capitaine James S. Russell, le D. K. Froman, le brigadier général David A. Ogden, le major-général J. D. Barker, le major-général W. E. Kepner, le lieutenant général John E. Hull, le vice-amiral William S. Parsons, le vice-amiral Francis C. Denebrink et le brigadier-général Claude B. Ferenbaugh. Le président des États-Unis Harry S. Truman autorise les essais le . Le directeur des applications militaires de la Commission de l'énergie atomique des États-Unis (AEC), le brigadier général James McCormack, et son adjoint, le capitaine James S. Russell, rencontrent Norris Bradbury, le directeur du LNLA, et John H. Manley, l'un des responsables du projet Manhattan, à Los Alamos le pour planifier les essais. Ils sont tous d'accord pour considérer les essais comme des études scientifiques, le LNLA s'occupant de la direction technique et l'armée, de la logistique et du support technique. Le coût des essais, d'environ 20 millions US$, est partagé entre le département de la Défense des États-Unis et l'AEC. Le lieutenant général John E. Hull est nommé responsable des essais. Le vice-amiral William S. Parsons et le major général William E. Kepner prennent à nouveau le même rôle que lors de l', c'est-à-dire celui de directeur adjoint. Le Joint Task Force SEVEN (JTF-7) est officiellement créé le . En tant que commandant de l'opération, Hull répond à la fois au Joint Chiefs of Staff et à l'AEC.
Le JTF-7 est composé de , parmi lesquelles se trouvent . Son quartier-général comprend environ , dont 96 se trouvent à bord du navire USS Mount McKinley (AGC-7). Les autres se trouvent à bord du USS Albemarle (AV-5), du et du USS Bairoko (CVE-115). Une division spéciale du LNLA, la J Division, est créée pour superviser les essais nucléaires. Un groupe de l'AEC, le Task Group 7.1, est chargé de la préparation et de la détonation des engins nucléaires, ainsi que de la conduite des essais. Il comprend et techniciens délégués par la J Division, l’Armed Forces Special Weapons Project, le Naval Research Laboratory, le Naval Ordnance Laboratory, l’Argonne National Laboratory, EG&G, l’Aberdeen Proving Ground, l'AEC et d'autres agences.
Chacun des membres du Task Group 7.1 s'occupe d'un aspect des essais. Le Naval Ordnance Laboratory s'occupe de mesurer la puissance explosive, le Naval Research Laboratory mesure les radiations et l’Argonne National Laboratory mesure le rayonnement gamma. EG&G est sous contrat pour concevoir et installer les systèmes de détonation. Sept dispositifs expérimentaux et six cœurs sont livrés à San Pedro en Californie, puis chargés à bord du , le navire servant à l'assemblage final des engins explosifs, en . Cependant, l'AEC a seulement autorisé la livraison de trois cœurs.
Navires Les forces armées navales sont regroupées dans le Task Group 7.3 : Task Unit 7.3.1 USS Mount McKinley (AGC-7) (vaisseau amiral) Task Unit 7.3.2 Main Naval Task Unit USS Pickaway (APA-222) USS Warrick (AKA-89)
USS Yancey (AKA-93) USS Albemarle (AV-5) USS LST-45 USS LST-219 USS Crook County (LST-611) Task Unit 7.3.3 Offshore Patrol USS Gardiners Bay (AVP-39) USS Henry W. Tucker (DDR-875) USS Rogers (DDR-876) USS Perkins (DDR-877) USS Spangler (DE-696) USS George (DE-697) USS Raby (DE-698) USS Marsh (DE-699) USS Currier (DE-700) Task Unit 7.3.4 Helicopter Unit USS Bairoko (CVE-115) Task Unit 7.3.5 Services Unit USS Arequipa (AF-31) USS Pasig (AW-3) USS YOG-64 USS YW-94 Task Unit 7.3.6 Cable Unit USS LSM-250 USS LSM-378 Naval Signal Unit No. 1 Task Unit 7.3.7 Boat Pool Unit USS Comstock (LSD-19) USS Askari (ARL-30) USS LCI-549 USS LCI(L)-1054 USS LCI(L)-1090 USS LCI 472 USS LCI-494 USS LCI-l194 USS LCI-1345
Affaires civiles vignette|gauche|Carte de l'atoll d'Eniwetok. La majorité des îles sont au nord, y compris les trois qui servent de sites d'essais. L'entrée se trouve au sud et l'île d'Eniwetok se trouve à sa droite. vignette|Vue aérienne de la piste d'atterrissage de l'atoll d'Eniwetok.
En , le lieutenant-général John E. Hull, le capitaine James S. Russell, nommé responsable des essais le , et le directeur scientifique du JTF-7, Darol K. Froman du LNLA, rencontrent un groupe de scientifiques et d'officiers militaires pour examiner les différents sites d'essais dans l'océan Pacifique. L'atoll d'Eniwetok est choisi le . Il est éloigné, possède un bon port et une piste d'aérodrome. Un courant marin important circule à proximité et des vents soufflent sur l'atoll. Si les explosions créent beaucoup de retombées radioactives, elles seront rapidement emportées au loin et diluées dans l'océan et l'atmosphère, contrainte ajoutée depuis les essais à l'atoll de Bikini pendant l'.