核兵器

核兵器

現代の核兵器

核兵器	核反応で放出されるエネルギーを利用して大量破壊を行うために開発された兵器の総称で、原子爆弾（核分裂爆弾）や水素爆弾（核融合爆弾）などが含まれる。　冷戦時代の間、アメリカ合衆国とソヴィエト連邦の双方で大量に製造され配備された。その期間を通じて、核弾頭、運搬手段、制御手段のそれぞれについて、性能の向上が追求されてきた。世界に広がる反核の声と、冷戦の終結によって、核兵器の削減交渉が米ロの間で重ねられ、わずかながら削減も進んできたが、アメリカ合衆国ではブッシュ政権の下で小型核兵器開発の研究が解禁され、「使える核兵器」に向けた動きが現れている。

原子爆弾（核分裂爆弾）	第2次世界戦争が始まる直前の1928年の暮れに、ウラン235が核分裂を起こすことが発見された。原子核は，原子の中心にあり，大きさが原子の1万分の1程度で陽子や中性子、電子などの素粒子から成り立っている。ウラン235に中性子が吸収されるとウランの原子核は不安定になり、原子量の小さい原子核に分裂してしまう。そのときに2～3個の中性子を放出し、その中性子が別のウラン235に吸収されて次の分裂を起こすということが繰り返されるとき、それを核分裂の連鎖反応という。同じような核分裂を起こす物質としてプルトニウム239が知られている。　核分裂を起こすウラン235は天然ウランの中には0.7％しか含まれない。そこで核分裂を利用する為には、ウラン中のウラン235の割合を大幅に高めることが必要で，これを濃縮という。原子力発電用の濃縮ウラン燃料はウラン235が3～4％に高められており，兵器に利用される高濃縮ウランはほぼ100％がウラン235である。ウラン濃縮法は，遠心分離法，ガス拡散法，化学交換法，レーザ法などがあるが，現在では遠心分離法，ガス拡散法が主に使われている。プルトニウム239は原子炉の使用済核燃料から化学的に分離される。　一回の核分裂で約2億電子ボルトのエネルギーが放出される。高性能爆薬TNTの反応が1分子あたり10電子ボルトのエネルギーを放出することを考えると，その2000万倍の巨大な大きさのエネルギーである。連鎖反応が起こるためには核分裂で生じる中性子が核分裂物質の外に逃げ出さず，続く核分裂に効率よく使われる必要がある。そのためには核分裂物質の量を多くし，その形状を工夫する。連鎖反応が起こりはじめる最小質量を臨界質量という。形状が球形の場合，臨界質量はウラン235で36kg，プルトニウム239で10kgであり，周りを天然ウランやベリリウムといった中性子の反射材で覆った場合，臨界質量は大幅に減少する。ウランの密度は約20g/cm3であるので，単純に計算すると直径15cmのウラン235の金属球があれば核分裂連鎖反応が生じる。広島に投下された原爆は約60kgのウラン235を使い，TNT火薬に換算して1万5千トンの威力を示した。また、長崎に投下された原爆は約8kgのプルトニウム239によるもので，TNT火薬に換算して2万1千トン相当の威力を示した。　核分裂物質を爆発的に反応させる為には，瞬間的に臨界質量に到達させることが必要となる。広島型原爆は，砲身のような堅固な筒の中で，両端にウラン235を置き，火薬の力で短時間にこれを一体化して核分裂を起こす。この方式をガン・バレル（砲身型）方式と呼んでいる。長崎型原爆はプルトニウム239を臨界質量に満たない固まりに分けて球形のケースに収め，この周囲を囲んでいる火薬の爆発力で中心部に高密度に圧縮し，核爆発を起こす。この方式をインプロージョン（爆縮型）方式と呼び，現代の核兵器の原型となったものである。　なお，核分裂によって核分裂物質が飛び散るため，核分裂物質全部を爆発させることは不可能で，核分裂爆弾の上限はTNT火薬に換算して50万トンと言われている。　　原子爆弾の初期の発展の歴史は、日本原水協のホームページに掲載されている「核兵器をなくす『反核ゼミ』」シリーズ http://www10.plala.or.jp/antiatom/html/j/jsawa/jsawa-01.htm の5回から10回までに簡潔にまとめられている。また広島、長崎の被害についても、同じシリーズの20回から24回に紹介されているので、参考にしてほしい。

水素爆弾（核融合爆弾）	核融合爆弾は核分裂と反対の過程，水素の仲間である重水素や三重水素などの原子核が反応してより重い原子核をつくる核融合反応で発生するエネルギーを利用する。核融合反応で放出されるエネルギーは300万電子ボルト～2000万電子ボルトと核分裂で放出されるエネルギーの10分の1程度であるが，水素の質量はウラン等に比べてはるかに小さいため，同じ質量で比較するとそのエネルギーは数倍大きい。原子核同士を融合させるには，原子核が非常に接近する時に生じる原子核のプラス電荷同士の大きな電気的反発力を上回るだけの運動エネルギーを原子核自身が持つ必要がある。核融合爆弾では物質の温度を1億度以上に上げてこのエネルギーを与える。現在，こうした超高温状態を作り出す唯一の方法は核分裂爆弾を爆発させることである。現在の水爆（核融合爆弾）は，引き金となる核分裂爆弾と，それによって生じる超高温状態で点火される核融合爆弾の組み合わされたもの，核分裂-核融合混成爆弾である。核融合反応には臨界量がないため，核融合爆弾の爆発力に上限はない。実際，米国は1954年にビキニ環礁で15メガトン（1500万トン，広島原爆の1000発分）の威力を持つ水爆の実験を行っており，1961年にソ連も60メガトン水爆の実験を行っている。さらに大きな威力を持つ水爆の製造も可能であるが，現在は戦術上の理由から1メガトン以上の核弾頭を製造する理由はないといわれている。

現代の核兵器	水爆の周りをウランでおおうと，引き金となる第1段階の核分裂，第2段階の核融合，第3段階では覆ったウランが熱核反応で放出された中性子によって核分裂をする3F爆弾（Fission-Fusion-Fission）ができる。3F爆弾は第3段階の核分裂で更に大きな爆発力と大量の核分裂生成物を作り出す。現在の標準的な核弾頭はほとんどが3F爆弾である。　核兵器を種類分けすると，歴史的には先ず超大型の戦略核兵器として開発されたが，現実の戦術的な要請により小型・軽量化が計られ，戦闘機などに搭載可能になった。この種の核兵器を戦術核兵器という。核兵器の運搬手段である爆撃機，戦闘機，戦略弾道ミサイル，巡航ミサイル，地対地・地対空ミサイル等の開発進歩によりこれらに搭載される多くの種類の核弾頭が開発されている。対艦用・対潜用核兵器，陸戦用の核砲弾と目的・目標に応じて爆発力や形状が異なっている。爆発力はTNT火薬に換算して1メガトン以下が多数である。　現在の技術では，爆発の際に放出される爆風，熱線，放射線へのエネルギーの配分が違う水爆を作ることができる。爆風と熱線の割合を最小にして放射線中の中性子線のエネルギー配分を最大にした小型水爆は「中性子爆弾」といわれ，建物を破壊することなく放射線により人間を殺傷する目的の特殊核兵器である。一時は水爆の周りをコバルトで覆った「コバルト爆弾」が計画された。これは爆風や熱線の被害を増やさず，大量のコバルト60による残留放射線によって人的被害のみを大きくしようとするもので，所謂「汚い爆弾」の最たるものである。一方，爆風と熱線のエネルギーを最大に，放射線へのエネルギー配分を最小にした「残留放射線最小兵器」もある。地下の目標を効率よく破壊し再利用すること目標とする核兵器である。　現在，ブッシュ政権の下では，特に核兵器の小型化に重点をおいた研究が再開され，「使える核兵器」を目指した改良が精力的に進められている。
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