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| サンドストーン作戦 | |
|---|---|
 サンドストーンヨーク、49キロトン。 | |
| 情報 | |
| 国 | アメリカ合衆国 |
| テストサイト |
|
| 期間 | 1948 |
| テスト数 | 3 |
| テストの種類 | タワー |
| 最大収量 | 49キロトンTNT（210TJ） |
| テストシリーズの年表 | |
サンドストーン作戦は、1948年に行われた一連の核兵器実験である。 1945年のトリニティ、 1946年のクロスロードに続く、レンジャーに先立つアメリカの3回目の核実験であった。クロスロード実験と同様に、サンドストーン実験は太平洋性能試験場で行われたが、ビキニ環礁ではなくエニウェトク環礁で行われた。クロスロード実験と異なるのは、原子力委員会によって実施され、軍は支援的な役割しか担わなかった点である。サンドストーン実験の目的もまた異なり、核兵器の効果ではなく、主に新型爆弾の設計をテストすることであった。1948年4月と5月に3回の実験が統合任務部隊7によって行われ、10,366人の人員のうち9,890人が軍人であった。
サンドストーン作戦のテストで新しい核実験が成功したことで、古い兵器のすべての部品が時代遅れになった。3回目のテストが実施される前に、古い核実験の生産は中止され、すべての努力が新しいマーク4核爆弾に集中した。これが初の量産核兵器となった。サンドストーン作戦の結果、核分裂性物質がより効率的に使用されたことで、米国の核兵器備蓄は1948年6月の56発から1949年6月には169発に増加した。
起源
核兵器は第二次世界大戦中にマンハッタン計画によって開発され、生産施設のネットワークとロスアラモス国立研究所の兵器研究設計研究所が設立された。[1]開発された爆弾は2種類あり、ウラン235を使用する銃型核分裂兵器のマーク1リトルボーイとプルトニウムを使用する爆縮型核兵器のマーク3ファットマンである。[2]
これらの兵器は、研究室で開発されたものからそれほど遠くない。生産準備が整う前に、組み立てやすさ、安全性、信頼性、保管方法を改善するために多くの作業が残っていた。また、戦時中に提案または推奨されていたものの、戦時中の開発のプレッシャーの下では実現できなかった性能改善も数多くあった。ロバート・オッペンハイマーに代わってロスアラモスの所長となったノリス・ブラッドベリーは、「率直に言って、我々の爆弾はひどいものだった」と感じていた。[3]
プルトニウムは、ハンフォード・サイトにある3基の250MW原子炉でウラン238を照射することによって生成された。理論上は、1メガワット日あたり0.91グラム（0.032オンス）、または1か月あたり約20キログラム（44ポンド）のプルトニウムを生成できる。実際には、1945年には生産量がそのようなレベルに達することはなく、1か月あたり4〜6キログラム（8.8〜13.2ポンド）しか生成されなかった。ファットマンコアには約6.2キログラム（14ポンド）のプルトニウムが必要で、そのうち21％が核分裂した。プルトニウムの生産は、原子炉のグラファイト中性子減速材の膨張により、1946年には減少した。これは、マンハッタン計画の科学者ユージン・ウィグナーの発見にちなんで、ウィグナー効果として知られている。[4]
これらの原子炉は、核兵器の重要な構成要素である起爆装置に使用されるポロニウム210の製造（ビスマス209の照射による）にも必要であった。600キュリーのポロニウム210、つまり132ミリグラム（2.04グラム）強を製造するには、約62キログラム（137ポンド）のビスマス209を100日間照射する必要があった。ポロニウム210の半減期はわずか138日であるため、少なくとも1つの原子炉を稼働させておく必要があった。そのため、最も古いユニットであるBパイルは、将来使用できるように閉鎖された。問題の調査には、解決策が見つかるまで1946年のほとんどを要した。[5]
ウラン235は、テネシー州オークリッジのY-12工場とK-25施設で天然ウランを濃縮して生成された。1945年10月から1946年6月の間に電磁気的および気体同位体分離のプロセスと手順が改善され、生産量は1か月あたり約69キログラム（152ポンド）に増加したが、これは非常に無駄の多いリトルボーイ1台分にしか足りなかった。ファットマンはリトルボーイの17.5倍の効率であったが、1トンのウラン鉱石からプルトニウムの8倍のウラン235を生産することができ、グラムあたりで見ると、プルトニウムの製造コストはウラン235の4倍から8倍であり、[6]当時のウラン235のグラムあたりのコストは約26ドルであった。[7]
兵器開発 1945-1948
Sandstone シリーズのテストの目的は次のとおりです。
- 核炉心と起爆装置の試験。
- 爆縮型兵器の理論と知識を向上させる。
- 浮上コアをテストする。
- 複合コアをテストする。
- 核分裂性物質の効率的な利用の観点から最も経済的な設計を決定する。[8]
浮遊とは、タンパーのすぐ内側ではなく、タンパーとコアの間に空隙があり、コアはワイヤで内部に吊り下げられることを意味する。これにより、タンパーはコアに衝突する前に勢いをつけることができる。この原理は、釘にハンマーを振り回すのと、ハンマーの頭を直接釘に当ててできるだけ強く押すのとで同じである。これを実験室の外で機能させるには、ワイヤは航空機から落下しても耐えられるほど強く、かつ爆縮の球面対称性を乱さないほど細くする必要があった。[9]ロスアラモスの理論部門、通称T部門は、1945年3月という早い時期に浮遊コアのコンピューター計算を実行していた。[10]浮遊コアの使用は、クロスロード作戦の計画中に提案されていたが、代わりに既存の固体コア「クリスティ」設計を使用することが決定された。[11]これは、設計者のロバート・クリスティにちなんで名付けられた。[12]しかし、サンドストーンでは、3つのテストのうち少なくとも2つは浮上コアを使用することが決定されました。[8]
複合炉心の背後にある動機は、利用可能な核分裂性物質をより有効に活用することであった。非効率な銃タイプのリトルボーイの代わりに爆縮兵器にウラン235を使用することは明らかな進歩であった。しかし、プルトニウムはウラン235よりも高価で生産が難しい一方で、核分裂によって生成される中性子をより有効に活用するため、核分裂が速い。一方、ウラン235の反応が遅いため、超臨界質量の集合が可能になり、理論的には高出力の兵器を製造することが可能になった。[13] 1945年7月までに、オッペンハイマーとグローブスは、3.25キログラム（7.2ポンド）のプルトニウムと6.5キログラム（14ポンド）のウラン235を含む複合炉心に両方の材料を使用することを検討していた。複合コアは1946年に利用可能になった。ロスアラモスの優先事項は、ウラン235のみのコアの開発となった。[14] 1948年1月までに国家備蓄には50個のコアが含まれており、そのうち36個は複合クリスティーコア、9個はプルトニウムクリスティーコア、5個は複合浮上コアであった。[15]新しい浮上コア、複合コア、ウラン235コアのテストには、少なくとも3回のテスト発射が必要であった。[14]
より効率的な兵器には、より効率の悪い起爆装置が必要になる。これは、より少ないポロニウムで済むことを意味した。サンドストーン実験当時、国家備蓄のポロニウム・ベリリウム起爆装置は、ポロニウム25キュリー以上を含むAクラス起爆装置50台と、 12～25キュリーを含むBクラス起爆装置13台で構成されていた。サンドストーン実験では、少なくとも1回の実験がBクラス起爆装置で実施された。[16]
準備
組織
このテストは、1947年6月27日にハリー・S・トルーマン大統領 によって承認された。原子力委員会の軍事応用部長ジェームズ・マコーマック准将と副部長ジェームズ・S・ラッセル大尉は、テストの準備のため7月9日にロスアラモスでブラッドベリーおよびジョン・ヘンリー・マンリーと会談した。彼らは、テストが科学的な性質のものであること、ロスアラモスが技術的指導を提供し、軍隊が物資と兵站支援を提供することにすぐに同意した。約2千万ドルのテスト費用は、国防総省と原子力委員会で分担された。ジョン・E・ハル中将がテスト司令官に任命された。[17]ウィリアム・S・パーソンズ少将とウィリアム・E・ケプナー少将は、クロスロード作戦での副司令官としての役割を再任した。[18]統合任務部隊7は1947年10月18日に正式に発足した。その指揮官としてハルは統合参謀本部と原子力委員会の両方に責任を負っていた。 [19]
統合任務部隊7は10,366人で構成され、そのうち9,890人が軍人であった。[20]その本部は約175人で構成され、そのうち96人がUSS マウント マッキンリーに乗船していた。残りはUSS アルベマール、カーティス、バイロコに宿泊した。[21] ロスアラモス国立研究所のJ部門として知られる特別部門は、特に核実験を管理するために設立された。原子力委員会グループ（任務グループ7.1）は、核兵器の準備と爆発、および実験の実施を担当した。それは、J部門、軍事特殊兵器プロジェクト、海軍研究所、海軍兵器研究所、アルゴンヌ国立研究所、アバディーン性能試験場、原子力委員会、エドガートン・ガーメスハウゼン＆グリア、およびその他の機関からの核実験を担当する約283人の科学者と技術者で構成されていた。[21]
それぞれがテストの異なる側面を扱っていた。海軍兵器研究所が爆風測定テストを担当し、海軍研究研究所が放射線測定実験を実施し、アルゴンヌ国立研究所がガンマ線測定を行った。エドガートン、ガーメスハウゼン、グリアはタイミングと発射システムの設計と設置を請け負った請負業者だった。[21] 7つの実験用兵器アセンブリと6つのコアがカリフォルニア州サンペドロに届けられ、1948年2月に兵器組立船USS カーティスに積み込まれたが、原子力委員会はテストに3つのコアの使用のみを許可した。[22]
船舶
海軍部隊は第7.3任務集団として編成され、以下の部隊で構成されていた。
出典: Berkhouse et al、Operation Sandstone、p. 40
民事
1947年9月、ハル、10月14日に実験責任者に任命されたラッセル、およびロスアラモス研究所の統合任務部隊7の科学責任者であるダロル・K・フロマンは、科学者と軍人のグループとともに、太平洋のさまざまな実験場候補地の調査に出発した。 [17]エニウェトク環礁は10月11日に実験場として選ばれた。 [23]この島は辺鄙ではあったが、良い港と滑走路があった。また、海流と貿易風があり、放射性降下物を海に運び去る可能性があり、これはクロスロード作戦中にビキニ環礁で何が起こったかを考えると重要な考慮事項であった。[17]
太平洋諸島信託統治領は米国が統治する国連信託統治領であったため、国連安全保障理事会は12月2日に今後の試験について通知を受けた。この環礁には、アオモン島に住むドリ・エニウェトク族とビジレ島に住むドリ・エンジェビ族が住んでいた。彼らの元々の家はエニウェトク島とエンジェビ島にあったが、戦争中に軍事基地建設のため移転させられた。約140人の住民はクロスロード作戦中にメック島に一時的に移住させられていた。今回は、エニウェトク島の南西124海里 (230 km; 143 mi) にある無人環礁のウジェラン環礁が移住地として選ばれた。海軍建設大隊の一団が11月22日に到着し、宿泊施設やアメニティーを建設した。軍当局は12月3日に地元の首長らと会談し、移転に同意した。移転は12月20日までにUSS キング・カウンティによって実行された。 [24]ウジェランが放射性降下物の影響を受けた場合に避難できるよう、 LST1機とダグラスC-54スカイマスター4機が待機していたが、必要にはならなかった。[25]
マスコミの注目を集めて行われたクロスロード実験とは異なり、サンドストーン実験は最小限の宣伝で行われた。4月15日、ワシントンでは実験について公表すべきかどうかについてまだ議論が続いていた。ハルは一連の実験が完了するまで発表することに反対したが、原子力委員会の委員たちは、ニュースが漏れれば米国が秘密主義のように見えると感じた。そのため、土壇場で発表することに決定した。実験の目的についての発表はなく、簡単なプレスリリースのみだった。一連の実験が終了した5月18日、ハルはハワイで記者会見を開いたが、メディアは文書による声明の引用のみを許可した。[26]
工事
エンジェビ島、アオモン島、ルニット島では、必要な計測機器を設置しやすいように植生が除去され、整地された。また、アオモン島とビジレ島の間には土手道が建設され、計測機器ケーブルをアオモン島の試験塔からビジレ島の制御ステーションまで配線できるようになった。爆発は、後の試験エリアが以前の爆発による放射性降下物の影響を最小限にとどめるように指示された。[27]陸軍部隊であるタスクグループ7.2が建設作業を担当した。この部隊は、第1220臨時工兵大隊、第1217および第1218混成サービス小隊、第18工兵建設中隊および第1219通信サービス小隊、第2工兵特別旅団の第532工兵ボートおよび海岸連隊のDおよびE中隊、第461輸送水陸両用トラック中隊、第854輸送港湾中隊で構成されていた。第401戦闘統合参謀本部派遣隊、海軍沿岸基地派遣隊。[28]
オペレーション
クロスロード作戦と同様に、各爆発には陸軍/海軍統合音声アルファベットから取られた独自のコード名が与えられた。すべて改良されたマークIIIアセンブリを使用し、200フィート（61メートル）の高さの塔から爆発した。[29]爆発のタイミングは妥協の問題だった。ガンマ線測定実験には暗闇が必要だったが、雲をサンプルするボーイングB-17フライングフォートレスドローンを制御するには日光が必要だった。妥協として、サンドストーンの爆発はすべて夜明け直前に行われた。[30]
米国のサンドストーンシリーズの爆発は以下のとおりです。
X線
X線核兵器は、浮遊複合炉心を使用していた。[29] 1948年4月15日、日の出直前の午前6時17分にエンジェビで爆発し、[35] 37キロトンの威力を発揮した。[36]プルトニウムの利用効率は約35%、ウラン235の利用効率は25%以上であった。これはロスアラモスの予測よりもいくらか高かった。[29]ラグーンの船から見守っていた観測者は、明るい閃光を目にし、放射熱を感じた。直径5海里（9.3 km; 5.8 mi）の凝結雲がすぐに火球を包み込み、火球は雲の中で輝いた。爆発の轟音が観測者に届くまで45～50秒かかった。[35]
約20分後、バイロコはサンプルを採取するためのケーブルウインチの点検のためヘリコプターを飛ばした。また、ラグーンの放射能レベルを検査するためにボートを降ろした。B-17無人機が雲間を飛行し、ドローン軽戦車がクレーターから土壌サンプルを回収するために使用された。残念ながら、泥沼にはまり込んでしまい、10日後に曳航しなければならなかった。[37]
ヨーク
ヨーク核爆発装置は、浮遊式の全ウラン235コアを使用していた。[29] 1948年5月1日、日の出直前の午前6時9分、風向きが悪かったため1日遅れで青門で爆発した。 [38]観測者は、X線爆発と同様の閃光を目撃し、同程度の熱を感じたが、幅6海里（11 km）の凝縮雲はX線爆発よりも大きく、爆発音はより強烈だった。ある観測者は、その音を「狭い部屋で紙袋を勢いよく破裂させた」音に例えた。[38]彼らの言う通り、その威力は49キロトンで、当時としては最大の核爆発となったが、[36]非効率的で核分裂性物質の無駄遣いとみなされた。[29]
シマウマ
3 回目の実験で、サンドストーン シリーズの最後の実験であるゼブラは、1948 年 5 月 15 日の日の出直前の 06:04 にルニットで爆発しました。[39] この実験は、原子力委員会の議長であるデイビッド リリエンタールによって、3 回のうち「最も困難で最も重要な」実験と評されました。B クラスの起爆装置を使用することで、B クラスの起爆装置が依然として自信を持って使用できることが実証されました。[40]観測者は、閃光と爆風が前の 2 回の実験と似ていると感じましたが、今回は凝縮雲の底が 2,000 フィート (610 メートル) にあったため、観測者は火球を遮るものなく見ることができ、そのため火球は他の 2 回よりも明るく、長く持続したように見えました。[39]見た目は当てになりませんでした。浮遊したウラン 235 の核は、18 キロトンの威力を発揮しました。[36]
前回のテストで使用された手順が繰り返されたが、今回はウインチケーブルが引っかかったため、テストサンプルをジープで回収しなければならず、乗組員がさらに放射線にさらされた。B-17ドローンからフィルターを取り外すよう割り当てられたロスアラモスの人員は、X-RayとYokeで問題なく手順を実行したようだが、今回は3人が手に放射線火傷を負い、入院して皮膚移植が必要になった。Yokeの手順を実行した男性の1人も手に火傷を負っていることがわかり、入院したが、5月28日に退院した。ドローンタンクは再びトラブルを起こし、クレーターで動けなくなったが、土壌サンプルはバックアップのドローンタンクで回収された。その後、両方のタンクは海に投棄された。[41]
結果
サンドストーン実験で新しい核の試験が成功したことは大きな影響を及ぼした。旧式兵器の実質的にすべての部品が時代遅れになった。[8] 3回目の実験が実施される前から、ブラッドベリは古い核の生産を中止し、マーク4核爆弾にすべての努力を集中するよう命じていた。これが初の量産核兵器となった。[42]核分裂性物質をより効率的に使用することで、核兵器の備蓄は1948年6月の56発から1949年6月には169発に増加した。[43]マークIII爆弾は1950年に退役した。[44]同時に、新しい生産工場が稼働し始め、ウィグナー効果の問題は解決された。1951年5月までに、プルトニウムの生産量は1947年の12倍、ウラン235の生産量は8倍に増加した。[45]軍の特殊兵器プロジェクトの責任者であるケネス・D・ニコルズ少将は、不足の時代は終わったと明確に認識していた。彼は今や「数百ではなく数千の武器について考えるべきだと勧告した。」[46]
注記
- ^ ブラームシュテット 2002、2-8頁。
- ^ ハンセン1995年、82-83頁。
- ^ ローズ1995、212-213頁。
- ^ ハンセン1995年、83頁、208-213頁。
- ^ ハンセン1995年、213-215頁。
- ^ ハンセン1995年、83、212頁。
- ^ ハンセン1995年、264ページ。
- ^ abc ハンセン1995年、205ページ。
- ^ ローズ1995、188-189頁。
- ^ フィッツパトリック1999年、94ページ。
- ^ ハンセン1995年、203ページ。
- ^ ハンセン1995年、126ページ。
- ^ ハンセン1995年、207ページ。
- ^ ハンセン1995年、224-227頁。
- ^ ハンセン1995年、240ページ。
- ^ ハンセン1995、216、240、245頁。
- ^ abc ヒューレット＆ダンカン 1962年、139-141頁。
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- ^ Berkhouse et al. 1983、p.1。
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参考文献
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外部リンク
- 短編映画「核実験フィルム - サンドストーン作戦（1948年）」は、インターネットアーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。
- 短編映画「核実験フィルム - サンドストーン作戦 - EG&G (1948)」は、インターネット アーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。
- 短編映画「核実験フィルム - サンドストーン作戦 - アメリカ空軍（1948年）」は、インターネットアーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。
- 短編映画「核実験フィルム - サンドストーン作戦 - 米陸軍工兵隊（1948年）」は、インターネットアーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。
- 短編映画「核実験フィルム - サンドストーン作戦 - 爆発測定 NOL (1948)」は、インターネット アーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。
- 短編映画「核実験フィルム - サンドストーン作戦 - 海軍（1948年）」は、インターネットアーカイブで無料で視聴およびダウンロードできます。