Voir la source de Essai nucléaire souterrain

[[Fichier:NTS test preparation4.jpg|thumb|Préparation pour un essai nucléaire souterrain sur le [[site d'essais du Nevada]] dans les années 1990.]]

Un '''essai nucléaire souterrain''' fait référence à un [[essai nucléaire]] effectué en sous-sol. Lorsque l'engin explosif est enterré à une profondeur suffisante, l'[[Explosion atomique|explosion]] peut être contenue, sans rejet de [[Radioisotope|matières radioactives]] dans l'atmosphère.

La chaleur et la pression extrêmes créées par une explosion nucléaire souterraine provoquent des changements dans la [[roche]] environnante. La roche la plus proche est vaporisée, formant une cavité. Plus loin, se trouvent des zones de roche broyées, concassées et contraintes de manière irréversible. Après l'explosion, la roche au-dessus de la cavité peut s'effondrer, formant une cheminée de décombres. Si cette cheminée atteint la surface, un [[cratère d'affaissement]] en forme de cuvette peut se former.

Le premier essai souterrain a lieu en 1951 ; d'autres tests fournissent des informations qui conduisent à la signature du [[Traité d'interdiction partielle des essais nucléaires]] en 1963, qui interdit tous les essais nucléaires à l'exception des essais souterrains. À partir de ce moment-là, et jusqu'à la signature du [[Traité d'interdiction complète des essais nucléaires]] en 1996, la plupart des essais nucléaires, pour tous les pays qui y adhèrent, sont souterrains, afin d'éviter que les [[retombée radioactive|retombées radioactives]] ne contaminent l'atmosphère.

== Contexte ==
Les préoccupations du public au sujet de retombées des essais nucléaires se sont développées au début des années 1950<ref name="ctbto">{{lien web |langue=en |titre=History of the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty (CTBT) |url=http://www.ctbto.org/treaty/history.html |éditeur=The Preparatory Commission for the Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization |brisé le=20/03/2021}}</ref>{{,}}<ref name="ortmeyer1997">{{article |langue=en|url=https://books.google.com/?id=vgwAAAAAMBAJ&pg=PA46 |prénom=Pat |nom=Ortmeyer |coauteurs=Makhijani, Arjun |mois=November/December |année=1997 |titre= Worse Than We Know |journal=[http://thebulletin.org ''Bulletin of the Atomic Scientists'']}}</ref>. Des retombées radioactives ont été découvertes après l'[[Trinity (essai atomique)|essai Trinity]] en 1945<ref name="ortmeyer1997" />. Les fabricants de pellicules photographiques ayant plus tard rapportés des films {{Citation|voilés}}, ceux-ci ont été reliés à la fois à l’essai Trinity et aux essais conduits sur le [[site d'essais du Nevada]]<ref name="ortmeyer1997" />. Les retombées fortement radioactives de l'[[opération Upshot-Knothole|essai ''Simon'']] en 1953 ont été observées jusqu'à Albany, dans l’État de New York<ref name="ortmeyer1997" />.

Les retombées de l'essai [[Castle Bravo]] en mars 1954 dans l'[[océan Pacifique]] auront {{Citation|des implications scientifiques, politiques et sociales pendant plus de 40 ans}}<ref name="eisenbud1997">{{article |langue=en |titre=Monitoring distant fallout|sous-titre=The role of the Atomic Energy Commission Health and Safety Laboratory during the Pacific tests, with special attention to the events following Bravo |prénom1=Merril |nom1=Eisenbud |périodique=Health Physics |mois=7 |année=1997 |volume=73 |numéro=1 |url=http://www.eh.doe.gov/health/marshall/marsh/journal/rpt-2.pdf |format= pdf}}, {{lien brisé |url=https://scholar.google.co.uk/scholar?hl=en&lr=&q=author%3A+intitle%3AMonitoring+distant+fallout%3A+The+role+of+the+Atomic+Energy+Commission+Health+and+Safety+Laboratory+during+the+Pacific+tests%2C+with+special+attention+to+the+events+following+Bravo&as_publication=Health+Physics&as_ylo=1997&as_yhi=1997&btnG=Search Scholar search |titre=Titre manquant}}, {{Lien brisé |url=http://www.hss.doe.gov/healthsafety//marshall/marsh/journal/rpt-2.pdf |titre=Titre manquant |mois=juin |année=2008}}</ref>. Le test de plusieurs mégatonnes a généré des retombées radioactives sur les îles de Rongerik et Rongelap, et un bateau de pêche japonais connu sous le nom « ''[[Daigo Fukuryū Maru]]'' » (« ''Dragon chanceux'' »)<ref name="eisenbud1997" />. Avant cet essai, l'appréciation des dangers de retombées était {{Citation|insuffisante}}<ref name="eisenbud1997" />.

L'essai a causé un incident international. Dans une interview sur [[Public Broadcasting Service|PBS]], l'historienne Martha Smith a fait valoir : {{Citation|Au Japon, cela devient un énorme problème non seulement pour le gouvernement qui proteste contre les États-Unis, mais pour tous les différents groupes et peuples au Japon qui commencent à protester. Cela devient un enjeu majeur dans les médias. Il y a toutes sortes de lettres et de protestations qui proviennent, sans surprise, des pêcheurs japonais, des épouses des pêcheurs; des groupes d'étudiants, de différents types de personnes; qui protestent contre l’utilisation du Pacifique par les Américains pour des essais nucléaires. Ils sont très préoccupés par cela, et d'abord, pourquoi les États-Unis ont le droit de réaliser ce type d'essais dans le Pacifique ? Ils sont également préoccupés par l'impact sanitaire et environnemental.}}<ref name="pbs_smith">{{lien web |langue=en |titre=Martha Smith on: The Impact of the Bravo Test |url=https://www.pbs.org/wgbh/amex/bomb/filmmore/reference/interview/marthasmith01.html |éditeur=Public Broadcasting Service |brisé le=20/03/2021}}</ref> Le premier ministre de l'Inde {{Citation|a exprimé la préoccupation internationale intense}} quand il a appelé à l'arrêt de tous les essais nucléaires dans le monde<ref name="ctbto" />.

== Histoire des premiers essais souterrains ==
[[Fichier:UncleNuclearTest1951.jpg|thumb|''Uncle'' lors de l'[[opération Buster-Jangle]], le premier essai nucléaire souterrain.]]

À la suite de l'analyse des détonations sous-marines de l'[[opération Crossroads]] en 1946, des études ont été faites concernant l'éventuelle valeur militaire d'une explosion souterraine<ref name="gladeck1986">{{Ouvrage |langue=en |co-auteurs=Johnson A. |prénom1=F |nom1=Gladeck |titre=For the Record : A History of the Nuclear Test Personnel Review Program, 1978-1986 (DNA 601F) |éditeur=Defense Nuclear Agency |année=1986 |isbn= |lire en ligne=http://handle.dtic.mil/100.2/ADA306360}}</ref>. Le ''[[Joint Chiefs of Staff]]'' ainsi obtenu l'accord de la [[Commission de l'énergie atomique des États-Unis]] pour effectuer des essais à la fois en surface et sous terre<ref name="gladeck1986" />. L'île d'[[Amchitka]] est initialement sélectionnée pour ces essais en 1950, mais le site est par la suite jugé inapproprié et les essais sont déplacés vers le [[site d'essais du Nevada]]<ref name="doe_responsib">{{lien web |langue=en|url=http://www.osti.gov/bridge/servlets/purl/758922-sfDXiQ/webviewable/758922.pdf |titre=Amchitka Island, Alaska: Potential U.S. Department of Energy site responsibilities (DOE/NV-526) |mois=décembre |année=1998 |éditeur=Department of Energy |consulté le=9 octobre 2006}}</ref>.

Le premier essai nucléaire souterrain est réalisé le 29 novembre 1951<ref name="tecsoc">{{lien brisé|langue=en|titre=Today in Technology History: November 29 |éditeur=The Center for the Study of Technology and Society |url=http://www.tecsoc.org/pubs/history/2001/nov29.htm}}</ref>{{,}}<ref name="adushkin2001">{{lien web |langue=en |prénom=Vitaly V. |nom=Adushkin |coauteurs=Leith, William |titre=USGS Open File Report 01-312: Containment of Soviet underground nuclear explosions |url=http://geology.er.usgs.gov/eespteam/pdf/USGSOFR01312.pdf |éditeur=US Department of the Interior Geological Survey |mois=septembre |année=2001 |brisé le=20/03/2021}}</ref>{{,}}<ref>Some sources identify later tests as the "first." Adushkin (2001) defines such a test as "the near-simultaneous detonation of one or more nuclear charges inside one underground excavation (a tunnel, shaft or borehole)", and identifies ''Uncle'' as the first.</ref>. Il s'agissait de l’essai ''Uncle'' de la [[Opération Buster-Jangle|campagne d'essais Buster-Jangle]] d’une puissance de 1,2 [[Équivalent en TNT|kilotonne]]<ref>Quelques sources appelle cet essai {{Citation étrangère|lang=en|Jangle Uncle}} (par exemple, Adushkin, 2001) ou {{Citation étrangère|lang=en|Project Windstorm}} (par exemple, DOE/NV-526, 1998). Les opérations Buster et Jangle sont planifiées séparément dans un premier temps et Jangle s'appelle au début « Windstorm », mais la Commission de l'énergie atomique a fusionné les deux en une seule le 19 juin 1951 (voir Gladeck, 1986).</ref>. L’explosion a lieu à une profondeur de {{unité|5.2|m}}<ref name="adushkin2001" />. L’essai est conçu comme une étude à échelle réduite des effets d'un engin de 23 kilotonnes atomique de type insertion qui est ensuite été envisagé comme une arme destinée à créer des excavations et la [[Bunker buster|destruction de bunker]]<ref name="nwa_bj">{{lien web |langue=en |titre=Operation Buster-Jangle |url=http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Busterj.html |éditeur=The Nuclear Weapons Archive |date=15 October 1997}}</ref>. L'explosion a entraîné l'apparition d'un nuage qui s'est élevé à {{unité|11500|pieds}} ({{unité|4570|m}}), et a déposé des retombées radioactives au nord et au nord-nord-est du point zéro<ref name="dna_6025f">{{Ouvrage |langue=en |co-auteurs=''et al.'' |prénom1=Jean |nom1=Ponton |titre=Shots Sugar and Uncle : The final tests of the Buster-Jangle series (DNA 6025F) |éditeur=Defense Nuclear Agency |année=1982 |mois=juin |isbn= |lire en ligne=http://www.dtra.mil/rd/programs/nuclear_personnel/docs%5CT24299.PDF}}</ref>. Le cratère résultant a un diamètre de {{unité|80|m}} et de {{unité|16|m}} de profondeur<ref name="nwa_bj" />.

[[Fichier:Operation Teapot - Ess.jpg|thumb|left|Tir ''Ess'' de la [[Opération Teapot|campagne d'essais Teapot]].]]

L’essai souterrain suivant est ''Ess'' de la [[Opération Teapot|campagne d'essais Teapot]], le 23 mars 1955<ref name="adushkin2001" />. L'explosion d’une kilotonne est un essai de fonctionnement d'une [[munition de démolition atomique]] (MDA)<ref name="ponton1981">{{Ouvrage |langue=en |co-auteurs=''et al.'' |prénom1=Jean |nom1=Ponton |titre=Shots Ess through Met and Shot Zucchini |sous-titre=The final Teapot tests (DNA 6013F) |éditeur=Defense Nuclear Agency |année=1981 |mois=novembre |isbn= |lire en ligne=http://www.dtra.mil/rd/programs/nuclear_personnel/docs%5CT8592.PDF}}</ref>. Il a explosé à {{unité|20.4|mètres}} sous terre, dans un abri de tôle ondulée, recouvert de sacs de sable et de tout venant<ref name="nwa_tp">{{lien web |langue=en |titre=Operation Teapot |url=http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Teapot.html |éditeur=The Nuclear Weapons Archive |date=15 October 1997}}</ref>. Parce que le MDA est enfoui sous terre, l'explosion a soufflé vers le haut des tonnes de terre, créant un cratère de {{unité|90|m}} de large et {{unité|39|m}} de profondeur<ref name="nwa_tp" />. Le [[Nuage en champignon|nuage en forme de champignon]] résultant s'est élevé à une hauteur de {{unité|12000|pieds}} ({{unité|3660|m}}), les [[Retombée radioactive|retombées radioactives]] ont dérivé en direction de l'est, voyageant à {{unité|225|km}} du point zéro<ref name="ponton1981" />.

Le 26 juillet 1957, ''Pascal-A'' de l'[[opération Plumbbob]] a explosé au fond d'un puits de {{unité|148|mètres}} de profondeur<ref name="nwa_pb">{{lien web |langue=en |titre=Operation Plumbbob |url=http://nuclearweaponarchive.org/Usa/Tests/Plumbob.html |éditeur=The Nuclear Weapons Archive |date=12 July 2003}}</ref>{{,}}<ref>Selon le site ''Nuclear Weapons Archive'', la puissance serait « faible », à environ {{unité|55|tonnes}}.</ref>. Selon une description, il {{Citation|a inauguré l'ère des essais souterrains avec une magnifique [[chandelle romaine]] pyrotechnique !}}<ref name="campbell1983">{{article |langue=en|titre=Field Testing: The Physical Proof of Design Principles |prénom=Bob |nom=Campbell |coauteurs=''et al.'' |journal=Los Alamos Science |année=1983 |url=http://www.fas.org/sgp/othergov/doe/lanl/pubs/00285892.pdf}}</ref>. En comparaison avec un essai aérien, les débris radioactifs rejetés dans l'atmosphère sont réduits d'un facteur dix<ref name="campbell1983" />. Un travail théorique a alors commencé sur les moyens de confinement possibles<ref name="campbell1983" />.

[[Fichier:Plumbbob Rainier 001.jpg|thumb|Poussière soulevée par le tir ''Rainier'' de l'[[opération Plumbbob]].]]
[[Fichier:Niblick Shoal - Subsurface Layout.svg|thumb|left|Schéma du site souterrain ''Shoal'' de l'[[opération Niblick]], avec une forme auto-obturante en forme de crochet.]]

L’essai ''Rainier'' de l’[[opération Plumbbob]] se fait à une profondeur de {{unité|274|m}}, le 19 septembre 1957<ref name="nwa_pb" />. L'explosion d’une puissance de {{unité|1.7|kt}} est la première à être entièrement confinée sous terre, ne produisant pas de retombées<ref name="doe_0800021_22">{{lien web |langue=en|titre=Operation Plumbbob |éditeur=Department of Energy |url=http://www.nv.doe.gov/library/films/fulltext/0800021_22.htm}}</ref>. L'essai a lieu dans un tunnel horizontal long de 500<ref>{{Ouvrage |langue=en |prénom1=Gene |nom1=Rollins |titre=ORAU Team |sous-titre=NIOSH Dose Reconstruction Project |éditeur=Centers for Disease Control |année=2004 |isbn= |lire en ligne=https://www.cdc.gov/niosh/ocas/pdfs/tbd/nts4.pdf}}</ref> à {{unité|600|m}}<ref name="lanl_pb">{{lien web |langue=en |titre=Plumbbob Photographs |url=http://www.lanl.gov/orgs/esa/esa-wr/documents/nts_cdrom4.pdf |éditeur=Los Alamos National Laboratory |brisé le=20/03/2021}}</ref> de long en forme de crochet<ref name="lanl_pb" />. Le crochet {{Citation|a été conçu de manière que la force explosive scelle la partie non recourbée du tunnel au plus près de la détonation avant que les gaz et les fragments de fission ne soient évacués dans la courbe du crochet du tunnel}}<ref name="lanl_pb" />. Cet essai serait devenu le prototype pour des tests plus puissants<ref name="doe_0800021_22" />. Le tir ''Rainier'' est annoncé à l'avance, de sorte que les stations sismiques puissent tenter d'enregistrer un signal<ref name="llnl_50s">{{lien web |langue=en |titre=Accomplishments in the 1950s |url=http://www.llnl.gov/50th_anniv/decades/1950s.htm |éditeur=Lawrence Livermore National Laboratory |brisé le=20/03/2021}}</ref>. L'analyse des échantillons recueillis après le tir permet aux scientifiques de développer une compréhension des explosions souterraines qui {{Citation|reste essentiellement inchangée aujourd'hui}}<ref name="llnl_50s" />. Ces informations influeront sur les décisions ultérieures qui mèneront au Traité d'interdiction partielle des essais<ref name="llnl_50s" />.

''Cannikin'', le dernier essai sur le site d’[[Amchitka]], explose le 6 novembre 1971. Développant environ 5 mégatonnes, c'est l'essai souterrain le plus puissant de l'histoire américaine<ref>{{Ouvrage |langue=en |prénom1=Pam |nom1=Miller |titre=Nuclear Flashback : Report of a Greenpeace Scientific Expedition to Amchitka Island, Alaska – Site of the Largest Underground Nuclear Test in U.S. History |éditeur=Greenpeace |date=30 octobre 1996 |isbn= |lire en ligne=http://www.greenpeace.org/raw/content/usa/press/reports/nuclear-flashback.pdf |consulté le=9 octobre 2006 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20060928190111/http://www.greenpeace.org/raw/content/usa/press/reports/nuclear-flashback.pdf |archivedate=23 décembre 2013}}</ref>.
{{clr}}

== Effets ==
Les effets d'un essai nucléaire souterrain varient en fonction de facteurs tels que la profondeur et la puissance de l'explosion, ainsi que la nature de la roche environnante<ref name="McEwan"/>. Si l'essai est effectué à une profondeur suffisante, le test est dit être contenu, sans évacuation des gaz ou d'autres contaminants dans l'environnement<ref name="McEwan"/>. En revanche, si le dispositif est enterré à une profondeur insuffisante, de la roche peut être expulsée par l'explosion, formant un [[cratère d'affaissement]] entouré d'[[éjecta]]s, et libérant des gaz à haute pression dans l'atmosphère (le cratère qui en résulte est habituellement au profil conique, circulaire et peut varier entre quelques dizaines à quelques centaines de mètres de diamètre et de profondeur<ref name="Hawkins"/>). La variable utilisée pour déterminer à quel point la bombe doit être enterrée est la profondeur d'enfouissement calculée (en anglais : {{Citation étrangère|lang=en|scaled depth of burial, or -burst}}, SDOB)<ref name="McEwan"/>. Ce nombre est calculé comme la profondeur d'enfouissement en mètres divisé par la [[racine cubique]] de la puissance en kilotonnes. Afin d'assurer le confinement, ce chiffre devrait être supérieur à 100<ref name="McEwan"/>{{,}}<ref>Hawkins et Wohletz donne une fourchette de 90 à 125.</ref>.

{| class="wikitable gauche"
|+ Zones rocheuses aux alentours du point zéro
|-
! scope=col | Nom
! scope=col | Rayon<ref name="Hawkins"/>
|-
! scope=row | Cavité fondue
| {{unité|4|–=12|m}}/kt<sup>1/3</sup>
|-
! scope=row | Zone broyée
| {{unité|30|–=40|m}}/kt<sup>1/3</sup>
|-
! scope=row | Zone fissurée
| {{unité|80|–=120|m}}/kt<sup>1/3</sup>
|-
! scope=row | Zone ayant subi des déformations irréversibles
| {{unité|800|–=1100|m}}/kt<sup>1/3</sup>
|}

L'énergie d’une explosion nucléaire est libérée en une [[1 E-6 s|microseconde]]. Dans les microsecondes qui suivent, les équipements de l’essai et la roche environnante sont vaporisés, sous des températures de plusieurs millions de degrés et des pressions de plusieurs millions d'atmosphères<ref name="McEwan">{{Ouvrage |langue=en |prénom1=A. C. |nom1=McEwan |titre=Nuclear Weapon Tests |sous-titre=Prohibition Or Limitation? |éditeur=Oxford University Press |lieu=Oxford |année=1988 |pages totales=423 |pages=75–79 |isbn=0-19-829120-5 |titre chapitre=Environmental effects of underground nuclear explosions}}</ref>. En quelques millisecondes, une bulle de gaz et de vapeur à haute pression se forme. La chaleur et l'[[onde de choc]] en expansion vaporisent la roche environnante et font fondre celle plus éloignée, créant une cavité fondue<ref name="Hawkins"/>. Le mouvement dû au choc induit par l’augmentation brutale de la pression interne fait grandir la cavité vers l'extérieur. Ceci se poursuit pendant quelques dixièmes de seconde jusqu'à ce que la pression ait suffisamment diminué, à un niveau à peu près comparable au poids de la roche située au-dessus, et la cavité ne pouvant alors plus croître<ref name="Hawkins"/>. Bien que non observées lors de chaque explosion, quatre zones distinctes (y compris la cavité fondue) ont été décrites dans la roche environnante. La zone broyée, d’une taille égale à environ deux fois le rayon de la cavité, est constituée de roches qui ont perdu toute leur intégrité initiale. La zone fissurée, égale à environ trois fois le rayon de la cavité, est constituée de roche avec des fissures radiales et concentriques. Enfin, la zone ayant subi des déformations irréversibles se compose de roche déformée par la pression<ref name="Hawkins">{{lien web |langue=en |prénom=Wohletz |nom=Hawkins |titre=Visual Inspection for CTBT Verification |url=http://www.ees1.lanl.gov/Wohletz/LAMS-13244-MS.pdf |éditeur=Los Alamos National Laboratory |année=1996 |brisé le=20/03/2021}}</ref>. La couche suivante ne subit, elle, que des [[Déformation des matériaux|déformations élastiques]]. Les déformations et les relaxations ultérieures forment alors une [[onde sismique]]. Quelques secondes plus tard, la roche en fusion commence à se rassembler au fond de la cavité et le contenu de la cavité commence à refroidir. Le rebond de l'onde de choc provoque des forces de compression autour de la cavité, appelées {{Citation|contrainte de confinement}}, scellant les fissures (création d'une cage de confinement)<ref name="undcont">{{lien web |langue=en |format=pdf |auteur1=U.S. Congress |titre=The Containment of Underground Nuclear Explosions |url=http://www.princeton.edu/~ota/disk1/1989/8909/8909.PDF |site= |périodique= |lieu=Washington, DC |éditeur=U.S. Government Printing Office |date=October 1989 |consulté le=2010-02-08 |brisé le=}}</ref>.

Quelques minutes ou quelques jours plus tard, une fois que la chaleur s'est suffisamment dissipée, la vapeur se condense et la pression dans la cavité tombe en dessous du niveau nécessaire pour soutenir la roche qui la recouvre, celle-ci tombe alors dans la cavité, créant une [[cheminée de décombres]].

En fonction de divers facteurs, y compris de la puissance de l'explosion et des caractéristiques du puits, cet effondrement peut s'étendre jusqu’à la surface. Si c'est le cas, un [[cratère d'affaissement]] est créé<ref name="Hawkins"/>. Un tel cratère a généralement la forme d'une cuvette, et varie en taille de quelques dizaines de mètres à plus d'un kilomètre de diamètre<ref name="Hawkins"/>. Sur le [[site d'essais du Nevada]], 95 % des tests effectués à une profondeur d’enfouissement calculée (SDOB) inférieure à 150 ont provoqué un effondrement de la surface, à comparer avec environ la moitié des tests réalisés avec un SDOB inférieur à 180. Le rayon r (en pieds) de la cavité est proportionnel à la racine cubique de la puissance ''y'' (en kilotonnes), <math>r = 55 \sqrt[3]{y}</math> ; une explosion de 8 kilotonnes va créer une cavité ayant un rayon de 110 pieds<ref name="undcont" />.

[[Fichier:Whetstone Sulky 001.jpg|thumb|Monticule de débris formé par l'essai ''Sulky'' de l'[[opération Whetstone]].]]

D’autres caractéristiques de surface pouvant inclure des sols perturbés, des [[Ride de pression|rides de pression]], des [[faille]]s, des mouvements d'eau (y compris les modifications apportées au niveau de la [[nappe phréatique]]), des chutes de pierres et des [[glissement de terrain|glissements de terrain]], peuvent apparaitre<ref name="Hawkins" />. La plupart du gaz dans la cavité est composé de [[vapeur d'eau]]. Sa pression diminue de façon spectaculaire lorsque la température diminue et que la vapeur se condense. Il existe cependant d'autres gaz, le [[dioxyde de carbone]] et de l'[[hydrogène]] pour l’essentiel, qui ne se condensent pas. Le dioxyde de carbone est produit par la décomposition thermique de [[carbonate]]s, l'hydrogène est créé par réaction du [[fer]] et d'autres métaux du dispositif et de l'équipement environnant. La quantité de carbonates, l'eau dans le sol et le fer disponible doivent être pris en compte dans l'évaluation de l'enceinte de confinement du site de l'essai ; les sols [[argile]]ux saturés d'eau peuvent provoquer un effondrement structurel et une ventilation. Un socle rocheux dur peut réfléchir les [[onde de choc|ondes de choc]] de l'explosion, et peut aussi causer l'affaiblissement structurel et une ventilation. Les gaz non condensables peuvent rester absorbés dans les pores du sol. {{pas clair|Une grande quantité de ces gaz peut cependant maintenir une pression suffisante pour conduire les produits de fission dans le sol<ref name="undcont" />.}}

[[Fichier:Operation Emery - Baneberry.jpg|thumb|Radioactivité relâchée durant le tir ''Baneberry'' de l'{{lien|trad=operation Emery|fr=opération Emery|lang=en}}.]]

La fuite de radioactivité depuis la cavité est connue sous le nom de « défaillance du confinement ». Des rejets massifs, rapides et non contrôlés de produits de fission, poussés par la pression de vapeur ou de gaz, sont connus sous le nom de « ventilation », un exemple ayant généré un tel échec est le tir ''Baneberry'' de l'{{lien|trad=operation Emery|fr=Opération Emery|lang=en}}. Les rejets de radioactivité lents, à basse pression et incontrôlés sont connus comme des « suintements », ceux-ci ont peu ou pas d'énergie, ne sont pas visibles et sont détectés par des instruments. Les suintements tardifs sont des rejets de gaz incondensables quelques jours ou semaines après l'explosion, par diffusion à travers les pores et les fissures, sans doute aidé par une diminution de la pression atmosphérique (phénomène de pompage atmosphérique). Lorsque le tunnel d'essai doit être accessible, un tunnel de purge contrôlée est réalisé, les gaz sont filtrés, dilués dans de l'air et libérés dans l'atmosphère lorsque les vents les disperseront vers des zones peu peuplées. Les petites fuites d'activité résultant d’opérations sont appelés « rejets opérationnels », ils peuvent se produire par exemple pendant le forage, à l'emplacement d'explosion, au cours de [[carottage]] ou au cours de l'échantillonnage des gaz de l'explosion. La composition en [[Radioisotope|radionucléides]] diffère selon le type de rejets, les grandes purges rapides libèrent une fraction importante (jusqu'à 10 %) des produits de fission, alors que les suintements ultérieurs ne contiennent que les gaz les plus volatils. Le sol absorbe les composés chimiques réactifs, de sorte que les seuls nucléides non filtrés par le sol et se dissipant dans l'atmosphère sont les [[gaz noble]]s, principalement le [[krypton]] 85 et le [[xénon]] 133<ref name="undcont" />.

Les nucléides libérés peuvent être [[Bioaccumulation|bio-accumulés]]. L'[[iode]] 131, le [[strontium 90]] et le [[césium]] 137 se concentrent dans le lait des vaches qui pâturent, le lait de vache est donc un indicateur pratique, et sensible des retombées radioactives. Les tissus mous des animaux peuvent être analysés pour les émetteurs gamma, les os et le foie pour le strontium et le [[plutonium]], et les tissus sanguins, l'[[urine]] et les tissus mous sont analysés pour le [[tritium]]<ref name="undcont" />.

Même s'il y avait des préoccupations à propos des [[séisme|tremblements de terre]] résultant d'essais souterrains, il n'existe aucune preuve que cela se soit produit<ref name="McEwan"/>. Toutefois, des mouvements de faille et des fractures du sol ont été signalés, et des explosions ont souvent précédé une série de [[Réplique (sismologie)|répliques]], qu’on a pensé être la conséquence de l'effondrement de la cavité et la formation de cheminée. Dans quelques cas, l'énergie sismique libérée par les mouvements de faille a dépassé celle de l'explosion<ref name="McEwan"/>.

== Les traités internationaux ==
Signé à Moscou le 5 août 1963 par les représentants des États-Unis, de l'Union soviétique et du Royaume-Uni, le [[Traité d'interdiction partielle des essais nucléaires]] a interdit les essais nucléaires dans l'atmosphère, dans l'espace ainsi que les essais sous-marins<ref name="jfklibrary">{{lien web |langue=en|titre=JFK in History: Nuclear Test Ban Treaty |url=http://www.jfklibrary.org/Historical+Resources/JFK+in+History/Nuclear+Test+Ban+Treaty.htm |éditeur=John F. Kennedy Presidential Library and Museum}}</ref>. En raison des inquiétudes du gouvernement soviétique au sujet de la nécessité d’inspections sur place, les essais souterrains ont été exclus du traité<ref name="jfklibrary" />. 108 pays finiront par signer le traité, à l'exception notable de la France et de la Chine<ref name="gwu">{{lien web |langue=en |auteur=William Burr and Hector L. Montford |titre=The Making of the Limited Test Ban Treaty, 1958-1963 |url=http://www.gwu.edu/~nsarchiv/NSAEBB/NSAEBB94/ |éditeur=The George Washington University |date=August 8, 2003}}</ref>.

En 1974, les États-Unis et l'Union soviétique ont signé le [[Traité sur la limitation des essais souterrains d'armes nucléaires]], qui interdit les essais souterrains avec des puissances supérieures à 150 kilotonnes<ref name="nas" >{{Ouvrage |langue=en |auteur1=National Academy of Sciences |titre=Technical Issues Related to the Comprehensive Nuclear Test Ban Treaty |éditeur=National Academies |année=2002 |isbn=0-309-08506-3}}</ref>. Dans les années 1990, les technologies de surveillance et de détection des essais souterrains ont évolué au point que les essais d’une kilotonne et plus peuvent être détectés avec une grande probabilité et, en 1996, les négociations ont commencé sous les auspices de l'[[Organisation des Nations unies]] pour tenter d’aboutir à une interdiction complète des essais<ref name="gwu" />. Le [[Traité d'interdiction complète des essais nucléaires]] a été signé en 1996 par les États-Unis, la Russie, le Royaume-Uni, la France et la Chine<ref name="gwu" />. Cependant, à la suite de la décision du [[Sénat des États-Unis]] de ne pas ratifier le traité en 1999, il n'est toujours par ratifié par 8 des 44 États requis dans l’annexe 2 et donc n'est donc pas encore entré en vigueur en droit international.

=== Surveillance ===
À la fin des années 1940, les États-Unis ont commencé à développer la capacité de détecter les essais atmosphériques grâce à l'échantillonnage de l'air, cette méthode a permis de détecter le premier essai soviétique en 1949<ref name="nas"/>. Au cours de la décennie suivante, ce système a été amélioré, et un réseau de stations de surveillance sismique a été mis en place pour détecter les essais nucléaires souterrains<ref name="nas"/>. Le développement consécutif à la signature du Traité sur la limitation des essais souterrains d'armes nucléaires au milieu des années 1970 a conduit à une meilleure compréhension de la relation entre la puissance des tirs et la magnitude sismique résultante<ref name="nas"/>.

Lorsque les négociations ont commencé au milieu des années 1990 pour interdire complètement les essais, la communauté internationale était réticente à s'appuyer sur les capacités de détection des différents [[États dotés d'armes nucléaires]] (en particulier aux États-Unis), et a voulu à la place un système de détection international<ref name="nas"/>. Le système de surveillance international résultant est constitué d'un réseau de 321 stations de surveillance et de 16 laboratoires de radioéléments<ref name="ctbtover">{{lien web |langue=en |titre=An Overview of the Verification Regime |url=<!-- https://www.ctbto.org/verification-regime/background/overview-of-the-verification-regime/ -->https://www.ctbto.org/verification-regime/background/overview-of-the-verification-regime/ |éditeur=Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization |brisé le=}}</ref>. Cinquante stations sismiques « primaires » envoient des données en continu au Centre international de données, avec 120 stations « auxiliaires » qui envoient des données à la demande. Les données obtenues sont utilisées pour localiser l'[[épicentre]], et faire la distinction entre les signatures sismiques d'une explosion nucléaire souterraine et un tremblement de terre<ref name="nas"/>{{,}}<ref>{{lien web |langue=en |titre=Verification Technologies: Seismology |url=<!-- http://www.ctbto.org/verification/seismology.html -->https://www.ctbto.org/verification-regime/monitoring-technologies-how-they-work/seismic-monitoring/ |éditeur=Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization |brisé le=}}</ref>. En outre, quatre-vingts stations radionucléides détectent les particules radioactives ventilées par des explosions souterraines. Certains radionucléides constituent une preuve claire des essais nucléaires, la présence de gaz rares peut indiquer si une explosion souterraine a eu lieu<ref>{{lien web |langue=en |titre=Verification Technologies: Radionuclide |url=<!-- https://www.ctbto.org/verification-regime/monitoring-technologies-how-they-work/radionuclide-monitoring/ -->https://www.ctbto.org/verification-regime/monitoring-technologies-how-they-work/radionuclide-monitoring/ |éditeur=Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization |brisé le=}}</ref>. Enfin, onze stations hydroacoustiques<ref>{{lien web |langue=en |titre=Verification Technologies: Hydroacoustics |url=<!-- https://www.ctbto.org/verification-regime/monitoring-technologies-how-they-work/hydroacoustic-monitoring/ -->https://www.ctbto.org/verification-regime/monitoring-technologies-how-they-work/hydroacoustic-monitoring/ |éditeur=Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization |brisé le=}}</ref> et une soixantaine de stations de détection des infrasons<ref>{{lien web |langue=en |titre=Verification Technologies: Infrasound |url=<!-- Verification Technologies: Infrasound -->https://www.ctbto.org/verification-regime/monitoring-technologies-how-they-work/infrasound-monitoring/ |éditeur=Comprehensive Nuclear-Test-Ban Treaty Organization |brisé le=<!-- 20/03/2021 -->}}</ref> surveillent les essais sous-marins et atmosphériques.

== Notes et références ==
{{Traduction/Référence|en|Underground nuclear testing|518274148}}
{{Références|colonnes=2}}

== Voir aussi ==
=== Articles connexes ===
* [[Cratère d'affaissement]]

=== Liens externes ===
* {{lien brisé|langue=en|url=http://www.princeton.edu/~globsec/publications/pdf/3_3-4Adushkin.pdf |titre=Titre manquant}}
* {{lien web|langue=en|url=http://thebulletin.metapress.com/content/k863mt6800685p0x/?p=76f6d23b4b71493fbbdef7245e96ae47&pi=16 |titre=Nuclear Pursuits |éditeur=The Bulletin of the Atomic Scientists |mois=sept.-oct. |année=2003}}
* {{lien web|langue=en|url=http://www.unscear.org/unscear/en/publications.html |titre=Sources and effects of ionizing radiation |site=United Nations Scientific Committee on the Effects of Atomic Radiation}}
* {{lien brisé|langue=it|url=http://www.ingv.it/~roma/SITOINGLESE/research_projects/CTBTO/explosions.html |titre=Titre manquant}}
* {{lien web|langue=en|url=http://www.globalsecurity.org/wmd/intro/ugt.htm |titre=Nuclear Weapon Underground Testing |site=GlobalSecurity.org}}
* {{lien web|langue=en|url=http://www.fas.org/nuke/intro/nuke/ugt-nts.htm |titre=Underground Nuclear Weapons Testing |site=Federation of American Scientists}}
* {{lien web|langue=en|url=http://www.lanl.gov/natlsecurity/nuclear/current/subcritical.shtml |site=Los Alamos National Laboratory |titre=Subcritical testing}}
* {{lien web|langue=en|url=http://www.atomictraveler.com/UndergroundTestOTA.pdf |site=Atomictraveler.com |titre=The Containment of Underground Nuclear Explosions |éditeur=Congress of The United States, Office of Technology Assessment |mois=10 |année=1989}} {{pdf}}
* {{lien brisé|langue=en|url=http://www-pub.iaea.org/MTCD/publications/PDF/Pub1215_web.pdf |titre=Titre manquant }} {{pdf}}
* {{Ouvrage |langue=en |prénom1=M. D. |nom1=Nordyke |titre=The Soviet Program for Peaceful Uses of Nuclear Explosions |éditeur= |année= |isbn= |doi=10.2172/793554 |lire en ligne=http://www.osti.gov/bridge/product.biblio.jsp?osti_id=793554}}{{commentaire biblio SRL|rapport UCRL-ID-12441O Rev 2}}
* {{lien brisé|langue=en|url=http://www.princeton.edu/~globsec/publications/effects/effects.shtml |titre=titre manquant}}

{{Portail|histoire militaire|nucléaire}}

{{DEFAULTSORT:essai nucleaire souterrain}}
[[Catégorie:Essai nucléaire]]
[[Catégorie:Histoire du nucléaire]]