核成形電荷

核成形炸薬とは、球状の爆発ではなく、爆発エネルギーを特定の方向に集中させる核兵器のことである。エドワード・テラーは、このような概念を第三世代兵器と呼び、第一世代は原子爆弾、第二世代は水素爆弾とした。

この基本概念はこれまで何度か提唱されており、最初に言及されたのは1960年代の原子力宇宙船計画「オリオン計画」の一部である。この計画では、小型爆弾から放出されるX線をベリリウム酸化物を用いてより長波長の放射線に変換し、それが通常タングステンであるタンパー材を爆発的に蒸発させ、爆弾のエネルギーの大部分をタングステンプラズマの形で運動エネルギーとして運び去るというものだった。同じ概念は、カサバ／ハウザー計画において兵器として検討された。

これらのアイデアは、戦略防衛構想の一環としてロスアラモス国立研究所によって検討された。

オリオン計画では、宇宙戦争における兵器として核成形炸薬を使用する可能性について研究した。これらの兵器は数キロトンの威力を持ち、そのエネルギーの約50%を毎秒280キロメートルの速度のプラズマジェットに変換でき、理論的には0.1ラジアン（5.73度）という非常に広いビーム角度を実現できるが、推進装置よりはかなり狭い。^{[ 1 ]}

核成形炸薬の概念は、爆弾励起レーザーとともに、1980年代にプロジェクト・プロメテウスの一環としても広く研究された。爆発波整形と「銃身」設計を組み合わせることで、小型核爆弾の最大5%を運動エネルギーに変換し、ビーム角度0.001ラジアン（0.057度）の粒子ビームを駆動できると報告されている。これは、以前提案されたプラズマジェットよりもはるかに集中しているが、50キロトン（ビームのエネルギーが0.5キロトン）では効率が1%に低下し、さらに高出力では効率が大幅に低下する。核成形炸薬の実験は、グレナディア作戦の一環として1985年に実施されたものしか知られていない。 「チャミタ」と名付けられたこの実験では、核爆発を用いて、円錐状のビームに集束された微粒子状の1キログラムのタングステンを毎秒100キロメートルまで加速させることを目的としていた。実験では、1キログラムのタングステン/モリブデン粒子を毎秒70キロメートルまで加速させることに成功し、これは約0.59トンのTNTに相当するエネルギーであった。^{[ 2 ]}爆発した核装置の威力は8キロトンであったため、^{[ 3 ]}これはわずか0.007%の効率に過ぎなかった。

プリンストン大学の核物理学者ダン・L・フェンスタマッハーは、カサバ榴弾砲のコンセプトには、高出力になると深刻になる根本的な問題があると述べている。爆弾のエネルギーの大部分は必然的に黒体放射となり、推進質量をすぐに追い越してしまう。これにより、粒子の大部分が蒸発したり、電離したりして、標的にダメージを与えるのに役立たなくなるというリスクが生じる。彼は次のように結論付けた。「したがって、NKEWのコンセプトは、実現可能となるためにはサブキロトン爆薬を『必要とする』可能性がある…いずれにせよ、核爆発から超高速ペレットが飛び出す様子を実証することは、おそらく印象的ではあるが、このコンセプトから有用な兵器が生まれることを保証するものではないことは明らかである。」^{[ 4 ]}

• Chung, Winchell (2016年6月17日) 「核の槍：カサバ榴弾砲」 Atomic Rockets。