核兵器実験

核兵器実験は、核兵器の性能、威力、効果を判断するために行われる実験です。このような実験の結果、2020年までに世界中で最大240万人が放射性降下物で亡くなりました。核兵器の実験により、兵器の機能、さまざまな条件による爆発の影響、核爆発を受けた人員、構造物、機器への影響など、実用的な情報が得られます。しかし、核実験は科学力や軍事力の指標としてよく使用されてきました。多くの実験は明らかに政治的な意図を持っており、ほとんどの核兵器国は核実験を通じて自国の核保有国であることを公に宣言しました。

最初の核兵器は、1945年7月16日に米国ニューメキシコ州のトリニティ施設で実験的に爆発され、その威力はTNT火薬換算で約20キロトンに相当した。アイビー・マイクというコードネームで呼ばれる人工装置による最初の熱核兵器技術実験は、1952年11月1日（現地日）にマーシャル諸島のエニウェトク環礁で米国によって行われた。史上最大の核兵器は、 1961年10月30日にノヴァヤゼムリャで実験されたソ連のツァーリ・ボンバであり、その威力は史上最大で、推定50～58メガトンであった。

核技術の出現とその影響の増大により反核運動が形成され、1963年に当時の核保有国4カ国のうち3カ国（英国、米国、ソ連）と多くの非核国が部分的核実験禁止条約に署名し、大気圏内、水中、宇宙空間での核実験を控えることを誓約した。この条約は地下核実験を認めた。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]

地下実験はソ連が1990年まで、英国が1991年まで、米国が1992年まで、中国とフランスが1996年まで続けられた。 1996年に包括的核実験禁止条約に署名した際、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か国が批准しなかったため、この条約はまだ発効していない。非署名国のインドとパキスタンは1998年に最後に核兵器の実験を行った。北朝鮮は2006年、2009年、2013年、2016年1月、2016年9月、2017年に核実験を実施した。最も最近確認された核実験は、北朝鮮で2017年9月に 行われた。^[update]

核兵器実験は歴史的に、実験の媒体や場所に応じて 4 つのカテゴリに分類されてきました。

• 大気圏内核実験は、大気圏内で起こる爆発を指す。一般的に、これらは、塔、気球、はしけ、または島で爆発させた装置、または飛行機から投下された装置として発生し、また、意図的に地表を破壊するクレーターを作るために十分深く埋められた装置としても発生した。米国、ソ連、および中国は、いずれもミサイル発射爆弾の爆発を伴う実験を実施した（核兵器実験の一覧#ロケットによる実弾頭の実験を参照）。土や残骸をキノコ雲に巻き込むほど地表に近い場所での核爆発は、残骸への放射線照射（特に中性子放射線）および非放射性物質への放射能汚染により、大量の放射性降下物を発生させる可能性がある。この大気圏内の定義は、部分的核実験禁止条約で使用されており、同条約は、大気圏外および水中での実験とともに、この種の実験を禁止した。
• 地下核実験とは、地表下の様々な深さで行われる核実験を指す。冷戦時代に米国とソ連が行った核実験の大部分は地下核実験であった。他の形態の核実験は1963年の部分的核実験禁止条約によって禁止された。真の地下核実験は完全に封じ込められ、放射性降下物の放出はごくわずかである。残念ながら、これらの核実験は時折地表に「放出」され、その結果、ほとんどゼロから相当量の放射性残骸を生み出す。地下核実験は、ほぼ定義により、核兵器の威力と爆発する媒体の組成に応じた規模の地震活動を引き起こし、一般的には陥没クレーターを形成する。^{[2] 1976年、米国とソ連は}閾値核実験禁止条約により、地下核実験の最大威力を150ktに制限することに合意した。地下試験も、一般的に水平方向のトンネル坑道でのトンネル試験と、垂直方向に掘削された穴での立坑試験という 2 つの物理的カテゴリに分類されます。
  
• 大気圏外核実験とは、大気圏上で行われる核実験のことです。実験装置はロケットで打ち上げられます。これらの高高度核爆発は、電離層で発生すると核電磁パルス(NEMP)を発生させ、爆発によって生じた荷電粒子が地磁気線に沿って半球を横切り、オーロラ現象を作り出すことがあります。
• 水中実験では、核兵器を水中で爆発させ、通常は船舶またははしけ（爆発によりその後破壊される）に係留する。この種の実験は通常、核兵器が海軍艦艇に与える影響を評価するため（クロスロード作戦など）、または潜在的な海上配備型核兵器（核魚雷や爆雷など）を評価するために実施されてきた。海面近くの水中実験では、大量の放射性粒子が水や蒸気に混じって拡散し、近くの船舶や構造物を汚染する可能性があるが、爆発のごく局所的な部分を除いては、通常は放射性降下物を発生させない。

核実験を分類する別の方法は、実験を構成する爆発の回数によって分類することです。条約上の一斉発射実験の定義は次のとおりです。

米ソ間の条約に従い、平和目的の多重爆発の場合、一斉射撃は、連続する個々の爆発の間隔が5秒を超えず、すべての爆発装置の埋設地点が2つの埋設地点を結ぶ直線部分で結ばれ、全長が40キロメートルを超えない2回以上の別々の爆発と定義されている。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領域内の実験場で、合計0.1秒以内に行われる2回以上の地下核爆発と定義されている。^[3]

ソ連は、一斉射撃実験で最大 8 個の装置を爆発させたことがある。パキスタンの 2 回目で最後の公式実験では、4 つの異なる装置が爆発した。文献のリストはほとんどすべて実験のリストであるが、Wikipedia のリスト (たとえば、クレセット作戦にはクレミノとケアフィリーの別々の項目があり、これらを合わせて 1 つの実験を構成する) では、リストは爆発のリストである。

これらの名称とは別に、核実験は実験自体の目的によっても分類されることが多々あります。

• 兵器関連のテストは、兵器自体がどのように機能するか（機能するかどうか）についての情報を収集することを目的としています。特定の兵器タイプの開発と検証に役立つものもあれば、実験概念をテストするものや、核爆発に関係するプロセスと材料に関する基礎知識を得るための物理実験もあります。
• 兵器効果テストは、兵器が構造物、設備、生物、環境に与える影響に関する情報を得るために設計されています。主に、民間および軍事的状況での核爆発に対する生存率を評価および改善し、標的に合わせて兵器を調整し、核戦争の戦術を開発するために使用されます。
• 安全実験は、模擬事故シナリオにおける兵器の挙動を研究するために設計されています。特に、（重大な）核爆発が偶発的に発生しないことを確認するために使用されます。これには、ワンポイント安全テストや保管および輸送事故のシミュレーションが含まれます。
• 核実験探知実験は、核爆発の探知、位置特定、識別能力の向上、特に核実験禁止条約の遵守状況の監視を目的としています。米国では、包括的核実験禁止条約が署名国間の核実験をすべて停止する前のベラユニフォーム作戦の一環として、これらの実験が行われています。
• 平和的な核爆発は、核爆発物の非軍事的応用を調査するために実施されました。米国では、これらはプラウシェア作戦という総称で実行されました。

これらの技術的な考慮事項とは別に、テストは政治的および訓練目的で実施されており、多くの場合、複数の目的を果たすことができます。

コンピュータシミュレーションは、物理的なテストを行わずにできるだけ多くの情報を提供するために広く使用されています。このようなシミュレーションの数学的モデルは、パフォーマンスだけでなく、保管寿命やメンテナンスのシナリオもモデル化します。^{[4] [5]}一般的なテーマは、シミュレーションが物理的なテストを完全に置き換えることはできないものの、必要な物理的なテストの量を減らすことができるというものです。^[6]

水爆実験では、爆発衝撃圧縮の条件下で核物質を研究します。水爆実験では、臨界未満の状態、または超臨界の状態を作り出すことができ、その威力は無視できる程度から、完全な核兵器威力のかなりの部分まで及びます。^[7]

臨界質量実験では、さまざまな核分裂性物質の組成、密度、形状、反射体を使用して、臨界に必要な核分裂性物質の量を決定します。臨界質量実験は、亜臨界または超臨界になる可能性があり、その場合、かなりの放射線束が生成される可能性があります。このタイプのテストでは、いくつかの臨界事故が発生しています。

臨界未満（またはコールド）テストとは、核物質や場合によっては高性能爆薬（上記のような）を使用し、意図的に無核状態にするあらゆる種類のテストのことである。この名前は、臨界質量の核分裂性物質が生成されないことを意味している。主要原子力国が暗黙のうちに合意した包括的核実験禁止条約の解釈の下で許可されている唯一のタイプのテストである。 ^{[8] [9]} 少なくとも、米国、ロシア、中華人民共和国では、臨界未満テストが継続して行われている。^{[10] [11]}

米国が実施した臨界未満実験には以下のものがある: ^{[12] [13] [14]}

最初の原子兵器実験は、マンハッタン計画の最中の1945年7月16日にニューメキシコ州アラモゴード近郊で実施され、「トリニティ」というコード名が付けられました。この実験はもともと、爆縮型核兵器の設計が実現可能であることを確認し、日本との戦闘で使用する前に核爆発の実際の規模と影響を知ることが目的でした。この実験により、爆発の影響の多くについて良好な近似値が得られましたが、核降下物については十分な理解が得られませんでした。これは、広島と長崎への原爆投下からかなり経つまで、プロジェクトの科学者によって十分に理解されていませんでした。

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回の核実験を行った。当初、どちらの国も余剰の核兵器をあまり持っていなかったため、実験は比較的まれであった（米国が1946年にクロスロード作戦で2つの兵器を使用したとき、それらは当時の兵器庫の20％以上を爆発させた）。しかし、1950年代までに米国は自国の領土内に専用の実験場（ネバダ州実験場）を設立し、マーシャル諸島の実験場（太平洋実験場）も大規模な原子核実験に 使用していた。

初期の実験は主に、原子兵器の軍事的効果を見極めること（クロスロード実験では、原子兵器が海軍に及ぼす影響と水中での機能について検討した）と、新しい兵器の設計をテストするために行われた。1950年代には、太平洋でテストされた新しい水素爆弾の設計や、新しく改良された核分裂兵器の設計が含まれた。ソ連も、主にカザフスタンで、限定的な規模で実験を開始した。しかし、冷戦後期には、両国は加速実験プログラムを開発し、20世紀後半に数百もの爆弾をテストした。

原子核実験には多くの危険が伴う。その一部は、1954年に米国で行われたキャッスル・ブラボー実験で実証された。実験された兵器の設計は新しい形の水素爆弾であり、科学者らは兵器材料の一部が激しく反応することを過小評価していた。その結果、爆発の威力は15メガトンと、予測の2倍以上となった。この問題とは別に、この兵器は予想以上に大量の放射性降下物も発生させ、気象パターンの変化により、降下物は事前に調査していなかった方向に広がった。降下物の煙は100マイル（160 km）以上にわたって高レベルの放射線を拡散させ、近くの環礁にある多くの有人島を汚染した。住民はすぐに避難したものの、多くの島民は放射線による火傷を負い、後には癌発生率の上昇や先天性欠損症などの影響を受けた。日本の漁船第五福竜丸の乗組員も同様であった。乗組員の一人は港に戻った後に放射線病で死亡し、彼らが積んでいた放射能汚染された魚が日本の食糧供給に混入した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、その原因となった問題の多くは、予測できないほどの大量の放射能、変化する気象パターン、住民や食糧供給への予想外の放射性降下物による汚染など、他の国々による他の大気圏内核兵器実験でも同様に発生した。世界的放射性降下物量に対する懸念から、 1963 年に部分的核実験禁止条約が成立し、署名国は地下核実験のみに限定された。すべ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% を行っていたため、両国がこれを遵守したことで全体の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年まで暗黙の核実験モラトリアムが実施され、1961年後半のソ連による、史上最大の核兵器であるツァーリ・ボンバを含む一連の核実験で終了した。米国は1962年にドミニク作戦でこれに対抗し、潜水艦から発射されたミサイルの爆発を含む数十の実験を実施した。

ほぼすべての新しい核保有国は、核実験によって核兵器の保有を宣言している。核実験を一度も行っていないと主張する唯一の核保有国は南アフリカ（ただしベラ事件を参照）であり、同国はその後すべての核兵器を解体した。イスラエルは、ベラ事件に関与しない限り、核実験は行っていないが、かなり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、国家が信頼性の高い核兵器、特に水素爆弾や小型兵器などの先進的な弾頭設計を使用する核兵器を実験なし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、実験なしで重要な核技術革新が生まれる可能性は非常に低いという点では全員が同意している。もう 1 つの方法は、スーパーコンピューターを使用して「仮想」テストを行うことだが、コードをテスト データに対して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、最も広範囲に及ぶのは1996年の包括的核実験禁止条約である。この条約は2013年現在、発効に必要な「付属書2」国^[update]のうち米国を含む8か国が批准していない。核実験はそれ以来米国で議論の的となっており、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いるため、軍拡競争を加速させるものとして将来の実験に反対する者も多い。

核実験の総メガトン数では、1945年から1992年までに520回の大気圏内核爆発（水中8回を含む）が行われ、総出力は545メガトンであった^[21]。ピークは1961年から1962年で、米国とソ連によって340メガトンが大気圏内で爆発した^[22]。一方、1957年から1992年の間に実施さ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^[21]。

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  最初の原子爆弾実験「トリニティ」は1945年7月16日に行われた。
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  1962 年のセダン実験は、核兵器を使用して大量の土壌を掘削するというアメリカの実験でした。
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  キトゥーン気球は、1952 年 4 月 20 日にネバダ州インディアン スプリングス空軍基地で、核実験期間中の正確な気象情報を取得するために使用されました。

原子爆弾と熱核爆弾の威力は、通常、異なる数値で測定されます。熱核爆弾は、原子爆弾よりも数百倍または数千倍強力です。このため、熱核爆弾の威力は通常、メガトンで表されます。これは、TNT 火薬換算で約 1,000,000 トンに相当します。対照的に、原子爆弾の威力は通常、キロトンで測定されます。これは、TNT 火薬換算で約 1,000 トンに相当します。

米国では、マンハッタン計画の際、TNT換算トンで計測した威力は不正確である可能性があると判断された。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 kJ/g）であることに由来する。また、ショートトン、ロングトン、メートルトンはすべて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る。したがって、1キロトンは1.0 × 10 ¹²カロリー（4.2 × 10 ¹²  kJ）に相当すると決定された。^[23]

核保有国はこれまでに2,000回以上の核実験爆発を実施している（実験結果には異論もあるため、数字は概算である）。

• 米国: 公式集計では1,054回のテスト（少なくとも1,149個の装置を使用）。うち219回はCTBTの定義による大気圏内核実験。内訳はネバダ核実験場で904回、太平洋実験場と太平洋の他の場所で106回、南大西洋で3回、NNSS外では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17回実施（詳細は「核兵器と米国」を参照）。24回はNTSで行われた英国のテストに分類されている。プラウシェアの爆発が35回、ヴェラユニフォームの爆発が7回、安全実験が88回、輸送・保管テストが4回。^[24]爆発の動画が撮影され、後にコンピューターシミュレーションによる爆発予測の検証に使用された。^[25]米国の表データ。
• ソ連：公式のカウントでは715回のテスト（969個の装置を含む）、プラス13回の番号なしの失敗したテスト。^{[26] [27]ほとんどは}セミパラチンスク試験場の南部テストエリアとノヴァヤゼムリャの北部テストエリアで行われました。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テストと平和目的の爆発が含まれます。ソ連の表データ。
• イギリス:45回のテスト。うち12回はオーストラリア領内で実施され、モンテベロ諸島で3回、南オーストラリア州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。 ^[28]太平洋のクリスマス島（キリシマティ） で9回、合同テストシリーズの一環として米国のネバダ州テストサイトで24回実施された。^[29] 43回の安全性テスト（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。イギリスの概要表。
• フランス: 公式集計では210回のテスト（大気圏内50回、地下160回^[30]）、レガン近くのCSEMでの大気圏内核実験4回、フランス領アルジェリアサハラのインエッカー近くの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およびその周辺での大気圏内核実験と地下核実験。インエッカーのテストのうち4回は、CETのAPEX（Application pacifique des expérimentations nucléaires、「核実験の平和利用」）の一部として報告され、別名が付けられたため、平和利用としてカウントされています。フランスの概要表。
• 中国：新疆ウイグル自治区馬蘭市のロプノール核兵器実験基地で45回のテスト（大気圏内23回、地下22回）^[31]失敗したテストが他に2回あり、番号は付いていない。中国の概要表。
• インド：ポカランで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。^[32] パキスタンの概要表。
• 北朝鮮：北朝鮮は世界で唯一、核実験を行っている国であり、その実験は北朝鮮と米国との間の緊張の高まりを引き起こしている。北朝鮮の最新の核実験は2017年9月3日に行われた。北朝鮮の概要表

また、ヴェラ事件を含め、少なくとも 3 回の核爆発があったとされるが認知されていない可能性もある (核実験とされる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、22 か月以上核実験が行われなかった期間は一度もありませんでした。1998 年 6 月から 2006 年 10 月までは、1945 年以降、核実験が行われなかったことが認められる最長期間でした。

1945 年以降に行われたすべての核実験の概要表は、こちらにあります:世界全体の核実験の回数と概要。

核兵器実験は、核による大惨事における集中的な核爆発のシナリオの結果として、核の冬のようなシナリオを生み出すことはなかったが、数千回の実験（そのうち数百回は大気圏内での実験）は、地球規模の放射性降下物を生み出した。その放射性降下物は1963年（爆弾パルス）にピークを迎え、全世界で年間約0.15  mSv 、つまりあらゆる発生源からの平均背景放射線量の約7%に達したが、それ以降は徐々に減少しており、^[36]自然環境の放射線レベルは約1 mSvである。この地球規模の放射性降下物は、核兵器実験、特に大気圏内での実験を禁止する主な推進力の1つであった。2020年までに核兵器実験の結果、最大240万人が死亡したと推定されている。^[37]

核爆発に対する条約は数多く存在し、特に部分的核実験禁止条約と包括的核実験禁止条約が有名です。これらの条約は、環境破壊などの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。人間を巻き込んだ核実験もこれらの条約の成立に貢献しました。以下の記事に例が挙げられます。

• デザートロックエクササイズ
• トツコエ射場の核実験

部分的核実験禁止条約は、大気圏へ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1963年10月に発効した部分的核実験禁止条約に署名し批准している。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たことがない。^[38]

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。この目的のために、包括的核実験禁止条約機構の準備委員会は、世界中にある337の施設で国際的な監視システムを構築している。これらの施設の85％はすでに稼働している。^[39] 2012年5月現在^[update]、CTBTには183カ国が署名し、そのうち157カ国が批准もしている。しかし、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「付属書2国」は、1994年から1996年の間に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。8つの付属書2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ものの批准していない。インド、北朝鮮、パキスタンは署名していない。^[40]

核実験に適用される条約の一覧は次のとおりです。

1945年から1980年にかけて、世界中のさまざまな場所で500回を超える大気圏内核兵器実験が行われた。放射性降下物への曝露に関連する健康被害の可能性に対する国民の認識と懸念が高まるにつれて、その危険の範囲を評価するためのさまざまな研究が行われた。疾病管理予防センター/国立がん研究所の研究によると、放射性降下物により約11,000人の過剰死亡が発生し、そのほとんどはヨウ素131への曝露に関連する甲状腺がんによるものであるとされている。^[42]

• 米国：2009年3月まで、米国は核実験の被害者に補償を行う唯一の国だった。 1990年の放射線被ばく補償法以来、13億8000万ドル以上の補償が承認されている。このお金は、特にネバダ核実験場での実験に参加した人々と、放射線に被ばくした他の人々に支払われる。^[43] 2017年現在、米国政府は、健康問題がマーシャル諸島のルニット・ドーム建設に関連すると主張する兵士たちの医療費の支払いを拒否している。 ^[44]
• フランス: 2009 年 3 月、フランス政府は初めて被害者への補償を申し出、核実験に関連した健康被害に苦しんだ人々への支払いを可能にする法案が起草されている。この支払いは被害者の子孫に支払われる予定で、1960 年にサハラ砂漠で核実験にさらされたアルジェリア人も含まれる。しかし、被害者は補償の資格要件が狭すぎると述べている。^{[引用が必要]}
• 英国：英国政府による正式な補償制度はない。しかし、 1950年代のクリスマス島での核実験に参加した退役軍人約1,000人が、国防省の過失を理由に訴訟を起こしている。彼らは健康上の問題に悩まされ、実験前に潜在的な危険性について警告を受けていなかったと主張している。^[要出典]
• ロシア: 数十年後、ロシアは1954年のトーツク実験に参加した退役軍人に対して補償を申し出た。しかし、トーツク実験で病気になった民間人に対しては補償はなかった。反核団体は、他の核実験に対しては政府による補償はなかったと主張している。^[要出典]
• 中国: 中国は中央アジアの国境地帯の辺鄙な砂漠で極秘の核実験を実施した。反核活動家らは、被害者への補償に関する政府の計画は知られていないと述べている。^[要出典]

以下のリストは、画期的な核爆発の一覧です。広島と長崎への原爆投下に加え、特定の兵器の種類による国の最初の核実験、およびそれ以外の点で注目に値する実験（史上最大の実験など）が含まれています。すべての威力（爆発力）は、TNTのキロトン単位での推定エネルギー当量で示されています（TNT 当量を参照）。推定される実験（ベラ事件など）は含まれていません。

注記

• 「段階的」とは、いわゆるテラー・ウラム構成の「真の」熱核兵器であったか、単にブースト核分裂兵器の一種であったかを指す。核実験シリーズのより完全なリストについては、核実験のリストを参照。ツァーリ・ボンバや1998年のインドとパキスタンによるテストなどの正確な威力の推定は、専門家の間でも多少異論がある。

ウィキメディア・コモンズには、核兵器実験に関連するメディアがあります。

• アメリカ科学者連盟 2016-09-04ウェイバックマシンにアーカイブ
• 包括的核実験禁止条約機構準備委員会
• 核兵器アーカイブ
• 核ファイル.org
• ビキニ環礁の放射線はどうですか?
• 「1945年から1998年までのすべての核兵器実験のタイムラプスマップ」YouTube
• 原子科学者の会報
• 核問題に関するデジタルライブラリ
• 原爆ウェブサイトと核兵器実験に関する記事
• ウッドロウ・ウィルソン・センターの核拡散国際歴史プロジェクト