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核兵器実験は、核兵器の性能と爆発の影響を調べるために行われる実験です。 1945年以降、 2,000回以上の核兵器実験が行われてきました。核実験は政治的にデリケートな問題です。政府はしばしば、国力を誇示するために実験を行ってきました。核実験は破壊力と放射性降下物をもたらすため、政府だけでなく一般市民からも反対があり、国際的な禁止協定が締結されています。数千回の実験が行われており、そのほとんどは20世紀後半に行われました。
最初の核兵器は、1945年7月16日にニューメキシコ州のトリニティ実験場で米国によって実験的に爆発させられ、その威力はTNT換算で約20キロトンに相当した。アイビー・マイクと名付けられた人工核兵器の最初の熱核兵器技術実験は、1952年11月1日（現地時間）、同じく米国によってマーシャル諸島のエニウェトク環礁で行われた。これまでに実験された最大の核兵器は、1961年10月30日にノヴァヤゼムリャでソビエト連邦が行ったツァーリ・ボンバで、推定50～58メガトンという史上最大の威力であった。
核技術の出現と、その世界的な影響の拡大に伴い、反核運動が形成され、1963年には、当時の4つの核保有国のうち3つ（英国、米国、ソ連）と多くの非核保有国が、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する部分的核実験禁止条約に署名した。この条約は地下核実験を許可していた。フランスは1974年まで大気圏内核実験を続け、中国は1980年まで続けた。両国ともこの条約に署名していない。[ 1 ]
ソ連による地下核実験は1990年まで、イギリスは1991年まで、アメリカは1992年まで、中国とフランスは1996年まで継続した。 1996年に包括的核実験禁止条約に署名したこれらの国々は、すべての核実験を中止することを誓約したが、8か国が批准していないため、条約はまだ発効していない。非署名国であるインドとパキスタンは、1998年に最後に核兵器実験を行った。北朝鮮は2006年、2009年、2013年、2016年1月、2016年9月、2017年に核実験を行った。直近に確認された核実験は2017年9月、北朝鮮にて。
核兵器実験は、歴史的に実験の媒体や場所を反映して4つのカテゴリーに分類されてきた。
核実験を分類するもう一つの方法は、実験を構成する爆発の回数による分類である。条約における一斉射撃の定義は以下のとおりである。
米国とソ連間の条約に従い、平和目的の複数爆発の場合、一斉射撃は、連続する個々の爆発間の時間が 5 秒を超えず、すべての爆発装置の埋設地点がそれぞれ 2 つの埋設地点を結ぶ直線セグメントで接続でき、全長が 40 キロメートルを超えない 2 つ以上の個別の爆発と定義される。核兵器実験の場合、一斉射撃は、直径 2 キロメートルの円で囲まれた区域内の実験場で実施され、合計 0.1 秒以内に実施される 2 つ以上の地下核爆発と定義される。[ 3 ]
ソ連は1回の斉射実験で最大8個の爆発装置を爆発させたことがある。パキスタンの2回目にして最後の公式実験では、4種類の異なる爆発装置が爆発した。文献にあるリストのほとんどは実験のリストだが、ウィキペディアのリスト（例えば、クレセット作戦ではクレミノとカーフィリーが別々の項目になっているが、これらは合わせて1つの実験である）では爆発のリストとなっている。
これらの分類とは別に、核実験は実験自体の目的によって分類されることも多い。
こうした技術的な考慮事項とは別に、試験は政治的目的や訓練目的でも実施されており、多くの場合、複数の目的を果たすことができる。
1996年の包括的核実験禁止条約以来、あらゆる種類の「核爆発」は禁止されている。核保有国は、兵器能力への信頼を維持するために、多くの代替手段に投資してきた。
最初の原子爆弾実験は、マンハッタン計画の一環として、1945年7月16日にニューメキシコ州アラモゴルド近郊で行われ、「トリニティ」というコードネームが付けられました。この実験は当初、爆縮型核兵器の設計が実現可能であることを確認し、日本に対する戦闘で使用される前に、核爆発の実際の規模と影響を把握することを目的としていました。この実験は爆発の多くの影響をかなり正確に近似しましたが、放射性降下物については十分な理解を得られず、広島と長崎への原爆投下後まで、計画の科学者たちも放射性降下物について十分に理解していませんでした。
ソ連が最初の原子爆弾（RDS-1）を開発し、1949年8月29日に実験を行う前に、米国は6回の原子爆弾実験を実施した。当初、両国とも余剰の原子兵器を多く保有しておらず、実験は比較的まれであった。（米国が1946年のクロスロード作戦で2発の原子爆弾を使用した際、保有していた核兵器の20%以上を爆発させたことになる。）1950年代までに、米国は自国領土内に専用の核実験場（ネバダ核実験場）を設立し、マーシャル諸島の施設（太平洋核実験場）も大規模な原子・核実験に利用していた。
初期の実験は主に原子兵器の軍事的影響（クロスロード実験では海軍に対する原子兵器の影響や水中での作動状況が検証された）を解明し、新しい兵器設計を試験するために行われた。1950年代には、太平洋で実験された新しい水素爆弾の設計や、改良された新しい核分裂兵器の設計などがこれに含まれた。ソ連も主にカザフスタンで限定的な規模の実験を開始した。冷戦後期には、両国とも加速的な実験計画を展開し、20世紀後半に数百発もの爆弾を実験した。
原子爆弾や核実験には多くの危険が伴う。その一部は、1954年の米国キャッスル・ブラボー実験で明らかになった。実験された兵器は新型の水素爆弾で、科学者たちは兵器材料の一部がどれほど激しく反応するかを過小評価していた。その結果、爆発の威力は15メガトンに達し、予測の2倍以上となった。この兵器はまた、予想をはるかに超える大量の放射性降下物を発生させ、気象パターンの変化により、降下物は事前に除去されていなかった方向に拡散した。降下物のプルームは160キロメートル以上にわたって高レベルの放射線を拡散させ、近隣の環礁の島々を汚染した。島民はすぐに避難したが、多くの住民は放射線火傷に苦しみ、その後、癌の発症率の上昇や先天異常などの他の影響にも見舞われた。日本の漁船「大後福竜丸」の乗組員も同様であった。乗組員の一人が港に戻った後に放射線障害で死亡し、彼らが運んでいた放射性物質に汚染された魚が日本の食糧供給網に入り込んだのではないかと懸念された。
キャッスル・ブラボーは米国史上最悪の核事故だったが、その原因となった多くの問題――予測不能な高出力、気象パターンの変化、住民や食料供給への予期せぬ放射性降下物の汚染――は、他国による大気圏内核兵器実験でも発生した。世界的な放射性降下物発生率への懸念から、最終的に1963年に部分的核実験禁止条約が締結され、署名国は地下核実験のみを行うことになった。全ての国が大気圏内核実験を中止したわけではないが、米国とソ連が全核実験の約86％を占めていたため、両国の遵守によって全体の核実験レベルは大幅に低下した。フランスは1974年まで、中国は1980年まで大気圏内核実験を続けた。
1958年から1961年にかけては暗黙の核実験停止状態が続いていたが、1961年後半にソ連が一連の核実験を行ったことで終結した。この実験には、史上最大の核兵器であるツァーリ・ボンバも含まれていた。米国は1962年にドミニク作戦でこれに対応し、潜水艦から発射されたミサイルの爆発を含む数十回の核実験を実施した。
ほぼすべての新規核保有国は、核実験によって核兵器保有を公表している。核実験を行ったことがないと公言している唯一の核保有国は南アフリカである（ただし、ベラ事件を参照）。南アフリカはその後、保有する核兵器をすべて解体した。イスラエルは、ベラ事件に関与した場合を除き、核実験を行ったことはないものの、相当量の核兵器を保有していると広く考えられている。専門家の間では、特に水素爆弾や小型兵器などの高度な弾頭設計を用いた核兵器を、核実験なしに信頼できる形で保有できるかどうかについては意見が分かれているが、核実験なしに重要な核技術革新が開発される可能性は低いという点では全員が一致している。別の方法としては、スーパーコンピューターを用いて「仮想」核実験を行う方法があるが、そのためには実験データに基づいてコードを検証する必要がある。
核実験の回数と規模を制限する試みは数多く行われてきたが、最も広範囲に及んだのは1996年の包括的核実験禁止条約であり、2013年現在、核兵器禁止条約は、発効に必要な「附属書2締約国」のうち、米国を含む8か国によって批准されていなかった。核実験は米国で物議を醸す問題となり、多くの政治家が冷戦時代の老朽化した核弾頭を維持するために将来の核実験が必要になるかもしれないと述べている。核実験は核兵器開発を促進するものと見なされており、多くの人々は将来の核実験を軍拡競争の加速として反対している。
1945年から1992年までの核実験の総メガトン数では、520回の大気中核爆発（水中爆発8回を含む）が行われ、総出力は545メガトンであった[ 19 ]。ピークは1961年から1962年で、米国とソ連によって大気中で340メガトンが爆発した[ 20 ]。1957年から1992年までの期間に行われた地下核実験の推定数は1,352回の爆発で、総出力は90メガトンであった[ 19 ] 。
原子兵器および熱核兵器の威力は、通常キロトンまたはメガトンTNT換算で測定される。熱核爆弾（テラー・ウラム設計による核融合／核分裂）は、メガトン単位で測定されることが多く、キロトン単位でしか測定されない原子爆弾（核分裂のみ）に比べて数百倍強力になることがある。
米国の文脈では、マンハッタン計画中に、TNT換算トンで測定される収量は不正確である可能性があると判断されました。これは、TNTのエネルギー含有量の実験値の範囲が、1グラムあたり900～1,100カロリー（3,800～4,600 J/g）であることに起因します。また、ショートトン、ロングトン、メトリックトンはそれぞれ異なる値を持つため、どのトンを使用するかという問題もありました。1キロトンは正確に1×10¹²カロリー（4.2 × 10¹² J ）に相当すると決定されました[ 21 ] （メトリックトンを使用した場合、 1000 cal/gに相当）。
核保有国は2,000回以上の核実験を実施してきた（一部の実験結果には異論があるため、これらの数字は概算である）。
米国：公式集計では1,054回の実験（少なくとも1,149個の装置が関与）。219回はCTBTで定義されている大気圏実験。これらの実験には、ネバダ実験場での904回、太平洋試験場および太平洋の他の場所での106回、南大西洋での3回、NNSS外のアラスカ州アムチトカ 、コロラド州、ミシシッピ州、ニューメキシコ州、ネバダ州で行われたその他の17回の実験が含まれる（詳細は「核兵器と米国」を参照）。24回の実験はNTSで行われた英国の実験として分類されている。プラウシェア爆発が35回、ベラユニフォーム実験が7回、安全実験が88回、輸送/保管実験が4回あった。[ 22 ]爆発の様子を撮影した動画が作られ、後に爆発のコンピュータシミュレーション予測の検証に使用された。[ 23 ]米国の表データ。
ソビエト連邦：公式集計によると715回の実験（969個の装置を使用）に加え、番号なしの実験失敗が13回。[ 24 ] [ 25 ]そのほとんどは、セミパラチンスク実験場の南部実験場とノヴァヤゼムリャの北部実験場で行われた。その他には、ロシア、カザフスタン、トルクメニスタン、ウズベキスタン、ウクライナのさまざまな場所でのロケット実験や平和利用のための爆発が含まれる。ソビエト連邦の表データ。
英国：45回の核実験のうち、12回はオーストラリア領内で行われ、モンテベロ諸島で3回、南オーストラリア本土のマラリンガとエミューフィールドで9回実施された。 [ 26 ]太平洋のクリスマス島（キリティマティ）で9回、さらに米国ネバダ核実験場で共同核実験シリーズの一環として24回実施された。[ 27 ] 43回の安全性試験（ビクセンシリーズ）はこの数には含まれていないが、他国による安全性実験は含まれている。英国の概要表。
フランス：公式集計では210回の実験（大気中50回、地下160回[ 28 ]）、レガン近郊のCSEMでの大気中核実験4回、フランス領アルジェリアのサハラ砂漠にあるイン・エッカー近郊のCEMOでの地下核実験13回、フランス領ポリネシアのファンガタウファ環礁とムルロア環礁周辺での大気中核実験と地下核実験。イン・エッカーでの実験のうち4回は、CETのAPEX（Application pacifique des expérimentations nucléaires、「核実験の平和的応用」）の一部として報告され、別の名前が付けられているため、平和利用としてカウントされている。フランスの概要表。
中国：ロプノール核兵器実験基地（新疆ウイグル自治区馬蘭市）で45回の実験（大気圏内23回、地下22回）を実施[ 29 ]。番号のない失敗実験が2回追加されている。中国の概要表。
インド：ポクランでの6回の地下爆発（1974年の最初の爆発を含む）。インドの概要表。
パキスタン：ラス・コー・ヒルズとチャガイ地区で6回の地下爆発。[ 30 ]パキスタンの概要表。
北朝鮮：北朝鮮は、核兵器実験を現在も行っている世界で唯一の国であり、その実験は米国との緊張を高めている。直近の核実験は2017年9月3日に行われた。北朝鮮の概要表。また、ベラ事件を含め、少なくとも3件の疑惑のある未確認の核爆発があった可能性もある（疑惑の核実験のリストを参照）。
1945年の最初の核実験から1998年のパキスタンによる核実験まで、核実験が行われなかった期間は22ヶ月以上続いたことは一度もなかった。1945年以降で、公式に認められた核実験が行われなかった最長期間は、1998年6月から2006年10月までであった。
1945年以降に行われたすべての核実験の概要表はこちらです:世界の核実験の件数と概要。
核兵器実験は、核大惨事における多数の核爆発のシナリオの結果として核の冬のような結果をもたらしませんでしたが、数千回の実験（うち数百回は大気圏内実験）により、1963年にピークに達した世界的な放射性降下物（爆弾パルス）が発生し、世界中で年間約0.15 mSv 、つまりすべての発生源からの平均バックグラウンド放射線量の約7%に達しました。その後、徐々に減少し、[ 34 ]自然環境放射線レベルは約1 mSvとなっています。この世界的な放射性降下物は、核兵器実験、特に大気圏内実験の禁止の主な動機の1つでした。2020年までに、核兵器実験の結果として20万人から46万人が死亡したと推定されており、死亡者総数は最大240万人に達する可能性があります。[ 35 ]
核兵器実験は軍拡競争[ 36 ]と放射性降下物[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]、そして潜在的に世界的な放射性降下物について批判されてきた。
核兵器実験は、反核活動家から核帝国主義、植民地主義[ 40 ] 、エコサイド、環境人種差別、核ジェノサイド[ 41 ] [ 42 ] [ 43 ]として批判されてきた。
この運動は特に1960年代に勢いを増し、1980年代にも再び勢いを増した。
国際デー「核実験終結の日」は毎年、重要な意識向上を図っている。[ 44 ]
核爆発防止条約は数多く存在し、中でも部分的核実験禁止条約（PTBT）と包括的核実験禁止条約（CTBT）が有名です。これらの条約は、環境破壊をはじめとする様々なリスクに対する国際的な懸念の高まりを受けて提案されました。また、人間を巻き込んだ核実験も、これらの条約の形成に影響を与えました。以下の記事にその例が示されています。
部分的核実験禁止条約は、大気中の放射性降下物を減らすため、地下以外での核爆発を違法としている。ほとんどの国が部分的核実験禁止条約に署名し、批准しており、同条約は1963年10月に発効した。核保有国のうち、フランス、中国、北朝鮮は部分的核実験禁止条約に署名していない。[ 45 ]
1996年の包括的核実験禁止条約（CTBT）は、地下を含むあらゆる場所での核爆発を禁止している。そのため、包括的核実験禁止条約機関の準備委員会は、世界中に337の施設を持つ国際監視システムを構築している。これらの施設の85%は既に稼働している。[ 46 ] 2012年5月現在 CTBTは183カ国が署名し、そのうち157カ国が批准している。条約が発効するには、44の特定の核技術保有国による批准が必要である。これらの「附属書2国」は1994年から1996年にかけてCTBTの交渉に参加し、当時原子力発電所または研究用原子炉を保有していた。附属書2国のうち8カ国はまだ批准していない。中国、エジプト、イラン、イスラエル、米国は条約に署名したが批准しておらず、インド、北朝鮮、パキスタンは署名していない。[ 47 ]
以下は、核実験に適用される条約の一覧です。
1945年から1980年にかけて、世界各地で500回以上の大気圏核兵器実験が行われた。放射性降下物への曝露に伴う健康被害の可能性に対する国民の意識と懸念が高まるにつれ、その危険性の程度を評価するための様々な研究が行われた。疾病管理予防センター/国立がん研究所の研究では、放射性降下物によって約11,000人の超過死亡が発生した可能性があり、そのほとんどはヨウ素131への曝露に関連した甲状腺がんによるものだと主張している。[ 49 ]
以下は、歴史的な核爆発の一覧です。広島と長崎への原爆投下に加え、各国が初めて実施した特定の兵器タイプの核実験、その他特筆すべき実験（史上最大の核実験など）も含まれています。すべての爆発力（威力）は、TNT換算キロトン単位で推定エネルギー値を示しています（TNT換算値を参照）。推定実験（ベラ事故など）は含まれていません。
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