核爆発

人類初の人工核爆発は、1945年7月16日午前5時50分、アメリカ合衆国ニューメキシコ州アラモゴルド近郊のトリニティ実験場（現在はホ​​ワイトサンズミサイル射場として知られる地域）で発生した。[ 4 ] [ 5 ]この^{実験は、爆縮型核分裂}原子爆弾の本格的な実験であった。レスリー・グローブス将軍は、米国陸軍長官への覚書の中で、その威力をTNT火薬1万5000トンから2万トンに相当すると述べている。^{[ 6 ]}この実験の後、1945年8月6日には、爆発威力15キロトンのウラン砲型核爆弾（リトルボーイ）が日本の広島市に投下され、1945年8月9日には、爆発威力21キロトンのプルトニウム爆縮型爆弾（ファットマン）が長崎市に投下された。ファットマンとリトルボーイは、歴史上、核兵器が戦争行為として使用された唯一の事例である。

1949年8月29日、ソ連は核兵器の実験に成功した2番目の国となった。RDS -1は、ソ連では「ファースト・ライトニング」、米国では「ジョー1」と呼ばれ、20キロトンの爆発を起こし、基本的にはアメリカのファットマン・プルトニウム爆縮設計のコピーであった。^{[ 7 ]}

熱核融合を伴う最初の爆発は、1951年の米国のグリーンハウス・ジョージ実験で、重水素と三重水素の混合物が使用されました。米国初の2段階熱核兵器であるアイビー・マイクは、1952年11月1日にエニウェトク環礁で爆発し、10メガトンの爆発力を発揮しました。ソ連が実験した最初の熱核兵器であるRDS-6s（ジョー4）は、1953年8月12日にカザフスタンのセミパラチンスク実験場で爆発し、約400キロトンの爆発力を発揮しました。^{[ 8 ]}スロイカという愛称で呼ばれたRDS-6sの設計は、核装置が2段階兵器であるという点で、エドワード・テラーが米国向けに設計した「アラームクロック」という愛称のバージョンと非常に似ていました。最初の爆発は核分裂によって引き起こされ、2番目のより強力な爆発は核融合によって引き起こされました。スロイカの核は、爆発力を高めるために、異なる材料を交互に配置した一連の同心円状の球体で構成されていた。

第二次世界大戦後、8か国が核実験を実施し、2120回の実験で2475個の装置が発射された。^{[ 9 ]} 1963年、米国、ソ連、英国は部分的核実験禁止条約に署名し、大気中、水中、宇宙空間での核兵器実験を控えることを誓約した。この条約は地下核実験を許可していた。他の多くの非核保有国は条約の発効後に加盟したが、フランスと中国（いずれも核兵器保有国）は加盟していない。

これまでの主な用途は軍事（すなわち核兵器）であり、その他の爆発用途には以下のようなものがある。

• 核パルス推進、小惑星の軌道変更戦略として核爆発を利用することを含む。
• 発電; PACERを参照
• 平和的な核爆発

1996年の包括的核実験禁止条約の署名により、インドとパキスタンが1998年に実施した実験を除き、地下核実験は世界的に停止した。

21世紀において、通常核兵器実験を実施している唯一の国は北朝鮮である。北朝鮮の計画では、 2006年に核分裂装置の実験を開始し、最近では2017年に二段階核融合装置の実験を行うなど、6回の実験を実施している。^{[ 10 ]}

核実験の他に、2019年にロシアで発生したニョノクサ放射線事故では、核爆発、すなわち核分裂連鎖反応が1回発生したと考えられている。

さらに、1970年代以降、世界各地の慣性閉じ込め型核融合施設で、ごく小規模な核融合爆発が起こってきた。純粋な核融合兵器はどの国も保有または研究していないと考えられているが、これらの実験は核保有国の核兵器備蓄管理を促進するものである。

トリニティ実験以降、戦闘での使用を除いて、核兵器保有国はおよそ1,700回の核爆発を起こしており、そのうち6回を除いてすべて実験である。これらのうち6回は平和目的の核爆発である。核実験は、核兵器の有効性、威力、爆発能力を判断するために行われる実験である。20世紀を通じて、核兵器を開発したほとんどの国は、段階的な核実験を行った。核兵器の実験は、兵器の仕組み、さまざまな条件下での兵器の挙動、核爆発を受けた構造物の挙動に関する情報を得ることができる。さらに、核実験は科学力と軍事力の指標としてよく用いられており、多くの実験は明らかに政治的な意図を持っていた。ほとんどの核兵器保有国は、核実験によって核保有国であることを公に宣言した。核実験は世界中で60か所以上で行われており、人里離れた場所にあるものもあれば、人口密度の高い場所にあるものもある。^{[ 13 ]}核兵器の爆発（実験または戦争中）は放射性降下物を放出し、1950年代には一般市民の懸念を引き起こしました。これが、1963年に米国、英国、ソ連によって署名された部分的核実験禁止条約につながりました。この条約は、大気、宇宙空間、水中での核兵器実験を禁止しました。^{[ 14 ]}

1996年の包括的核実験禁止条約は、すべての締約国によるあらゆる核爆発を禁止している。核分裂の文脈では、これは米国によって「ゼロ出力」基準として推進された。

交渉記録は、CTBTが核分裂爆発によるいかなる出力も一切認めないことを明確に示している。1キロトンも、1トンも、1キログラムも、1ミリグラムの核分裂出力も認められない。^{[ 15 ]}

ガーウィンとシモネンコによれば、この条約は原子炉実験を対象とする意図はなく、したがって適用されない。これには、爆弾実験のように即発中性子と高速中性子の両方を用いた高速炉の事故実験も含まれる。核兵器設計に関する「理解や進歩」が得られない限り、この条約は適用されない。

国立点火施設の実験では、 14 MeV の中性子が重元素の原子核、特にホールラウム内の劣化ウランを核分裂させるため、非常に小さな核分裂収量が生じる。^{[ 16 ]}

冷戦終結時に設立された米国の核兵器備蓄管理プログラムは、備蓄されている核融合兵器の信頼性を継続的に計算および実験的に検証することを規定していた。米国、英国、フランス、ロシア、中国はいずれも、レーザー慣性閉じ込め核融合の「ショット」、すなわち小さな爆縮に続いて急速な核融合エネルギー放出（爆発）を実現している。

米国のSSMPの構成要素の一つは、1997年に設立された国立点火施設である。1999年、米国エネルギー省は、トム・ハーキン上院議員の懸念に応え、「NIF実験は核爆発とはみなされない」とし、「慣性閉じ込め核融合を実現するために必要な施設の規模が大きいため、兵器化は不可能である」と述べた。^{[ 17 ]} 1998年、プリンストン大学の政策研究者らは「CTBTの下での純粋な核融合爆発の問題」を発表した。彼らは、10¹⁴^個を超える中性子の実験と、重水素-重水素反応に比べて収量を約20倍に高め、ブースト型核兵器や熱核兵器の核融合収量の大部分を占めるトリチウムの使用を禁止することを求めた。 ^{[ 18 ]}これらは採用されず、それ以来核融合収量は11,000倍に増加した。

2022年、NIFは3.15 MJを達成し、初めて1を超えるエネルギー利得を達成した。これは、752グラムのTNT、または3本のダイナマイトの化学爆発に相当し、化学爆薬のミリ秒ではなくナノ秒の時間スケールで実現した。これにより、条約の下でのこのような実験の地位と純粋な核融合兵器の開発に対する懸念が高まった。^{[ 17 ]}

核兵器の主な効果（爆風と熱放射）は、従来の爆発物と同じ物理的損傷メカニズムですが、核爆発によって生成されるエネルギーはグラムあたり数百万倍であり、到達する温度は数十メガケルビンです。放出されたエネルギーの約半分は爆風と衝撃として現れ、約3分の1は熱放射として現れ、残りは即発および残留核放射として現れます。^{[ 1 ]}熱放射は光速で伝わるため、熱の閃光は爆風の数秒前に観測者に到達し、大型の兵器では数十キロメートル離れた場所で火災を起こしたり、3度の火傷を引き起こしたりする可能性があります。^{[ 19 ] [ 20 ]}核兵器は、放出できる爆発エネルギーの量が膨大であることと、高温や電離放射線などの異なる種類の効果をもたらすことから、従来の兵器とはかなり異なります。

従来の爆発物とは異なり、核爆発の破壊的な影響は最初の爆発で止まることはありません。核放射線の雲は爆発の中心から広がり、熱波が止んだ後も生命体に影響を与えます。核爆発による人体への健康影響は、最初の衝撃波、放射線被ばく、および放射性降下物から生じます。最初の衝撃波と放射線被ばくは、爆発直後に発生し、爆発の中心からの距離に応じて人体への健康影響が異なります。衝撃波は鼓膜や肺を破裂させ、人を吹き飛ばし、建物を倒壊させることもあります。^{[ 21 ]}放射線被ばくは最初の爆発時に発生し、放射性降下物の形で長期間続く可能性があります。放射性降下物の主な健康影響は、放射線が細胞に変化を引き起こし、細胞を死に至らしめたり、異常にしたりする可能性があるため、癌や先天性欠損症です。^{[ 22 ]}核爆発（または核戦争）は、広範囲にわたる長期的な壊滅的な影響をもたらします。放射能汚染は、何世代にもわたって遺伝子変異や癌を引き起こすだろう。 ^{[ 23 ]}

核戦争のもう一つの潜在的に壊滅的な影響は、核の冬と呼ばれています。この考えは、1980年代にリチャード・P・ターコ、オーウェン・トゥーン、トーマス・P・アッカーマン、ジェームズ・B・ポラック、カール・セーガンが協力して、地球の天候と気候が核戦争によって深刻な影響を受ける可能性があることを示唆する科学的研究を発表したことで、主流文化に広まりました。^{[ 24 ]}主な考えは、紛争が始まって侵略者が核兵器を爆発させ始めると、爆発によって地球の表面から小さな粒子が大気中に放出され、核粒子も放出されるということです。また、第二次世界大戦末期の広島と長崎で起こったように、火災が発生して広範囲に及ぶと想定されており、これにより煤やその他の有害な粒子も大気中に放出されます。^{[ 25 ]}これらの有害な粒子が上昇すると、対流圏の強い上層風によって数千キロメートルも運ばれ、最終的には放射性降下物を運び、地球の放射線収支も変化させる可能性があります。大気中に十分な量の微粒子が存在すると、それらは雲凝結核として働き、地球規模の雲量を増加させ、その結果、入射する太陽放射を遮断し、地球規模の寒冷化期が始まります。これは、大爆発によって微粒子が大気中に放出され、気温の低下、酸性雨、K-T境界層を特徴とする地球規模の大惨事を引き起こしたという、ほとんどの恐竜種の絶滅に関する有力な理論の1つと似ています。^{[ 26 ]}