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ペンタエリスリトールテトラニトラート（PETN）は、PENT、ペンチル、TEN（主にロシア語でテトラエリトリット硝酸塩）、コルペント、ペントリット（またはまれに主にドイツ語でニトロペンタ）とも呼ばれる爆発物です。これはペンタエリスリトールの硝酸エステルであり、構造的にはニトログリセリンと非常によく似ています。ペンタはネオペンタン骨格の5つの炭素原子を指します。PETNは相対有効係数1.66の非常に強力な爆発物です。[ 2 ]可塑剤と混合すると、PTNGRはプラスチック爆薬を形成します。[ 3 ] RDXとともに、セムテックスの主成分です。
ペンタエリスリトールテトラニトラートは、1894年にドイツのケルンにある爆薬メーカー、ラインヴェストファーレンシュプレングシュトフAGによって初めて製造され、特許が取得されました。[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] PETNの生産は、改良された製造方法がドイツ政府によって特許を取得した1912年に始まりました。PETNは第一次世界大戦でドイツ軍によって使用されました。[ 10 ] [ 11 ]また、第二次世界大戦では、ドイツ空軍のMG FF/M機関砲やその他の多くの兵器システムにも使用されました。
PETNは水にはほとんど溶けず（50 ℃で0.01g / 100mL）、脂肪族炭化水素（ガソリンなど）やテトラクロロメタンなどの一般的な非極性溶媒には弱く溶けますが、他のいくつかの有機溶媒、特にアセトン（ 20 ℃で溶液100gあたり約15g 、60 ℃で100gあたり55g ）とジメチルホルムアミド（ 40 ℃で溶液100gあたり40g 、 70 ℃で100gあたり70g ）には溶けます。これは非平面分子であり、空間群P421cで結晶化します。 [ 12 ] PETNは、トリニトロトルエン（TNT）やテトリルなどの液体または溶融芳香族ニトロ化合物と共晶混合物を形成します。隣接するネオペンチル様構造の立体障害により、PETNは多くの化学試薬による攻撃に対して耐性があり、室温の水や弱アルカリ性水溶液中では加水分解されない。100 ℃以上の水では加水分解により硝酸塩が生成し、 0.1%硝酸の存在下では反応が促進される。
PETN の化学的安定性は、老朽化した兵器に PETN が存在するため興味深い。[ 13 ]中性子照射はPETN を分解し、二酸化炭素とペンタエリスリトールジニトラートおよびトリニトラートを生成する。ガンマ線照射はPETN の熱分解感受性を高め、融点を数℃下げ、サンプルを膨張させる。他の硝酸エステルと同様に、主な分解メカニズムは二酸化窒素の損失であり、この反応は自己触媒的である。PETNの熱分解に関する研究が行われた。[ 14 ]
環境中では、PETNは生分解を受ける。一部の細菌はPETNを三硝酸塩、そして二硝酸塩に脱硝し、それがさらに分解される。[ 15 ] PETNは揮発性が低く、水への溶解度も低いため、ほとんどの生物にとって生物学的利用能が低い。毒性は比較的低く、経皮吸収も低いようである。水生生物にとって脅威となる。鉄によってペンタエリスリトールに分解される可能性がある。[ 16 ]
製造方法は、ペンタエリスリトールと濃硝酸を反応させて沈殿物を形成し、それをアセトンから再結晶化して加工可能な結晶を得ることである。[ 17 ]
アッケンとヴィーバーバーグが米国特許2,370,437（1945年、デュポン社へ）で最初に公開した方法の変形が、現在のすべての商業生産の基礎となっている。[ 18 ]
PETNは、粉末状、またはニトロセルロースと可塑剤とともに薄い可塑シート（例：Primasheet 1000、 Detasheet、Durasheet 1）として、多くのメーカーによって製造されています。PETNの残留物は、それを取り扱う人の毛髪から容易に検出できます。[ 19 ]残留物の保持率は黒髪が最も高く、洗浄後も残留物が残る場合があります。[ 20 ] [ 21 ]
PETNの最も一般的な用途は、高爆発性爆薬としての使用です。これは二次爆薬であり、一次爆薬よりも起爆しにくいため、落下させたり点火したりしても通常は爆発しません（標準大気圧では点火しにくく、激しく燃焼します）。しかし、 TNTやテトリルなどの他の二次爆薬よりも衝撃や摩擦に敏感です。[ 17 ] [ 22 ]特定の条件下では、硝酸アンモニウムと同様に、爆燃から爆轟への遷移が発生する可能性があります。
PETNは安定性が限られているため、軍事作戦で単独で使用されることはまれですが、主にプラスチック爆薬（C4など）の主装薬として他の爆薬（特にRDX ）とともに、小口径弾薬のブースターおよび炸裂装薬、一部の地雷や砲弾の起爆装置の上部装薬、起爆コードの爆薬コアとして使用されます。[ 23 ] [ 24 ] PETNは一般的な軍用爆薬の中で最も安定性が低いですが、ニトログリセリンやニトロセルロースよりも長期間、著しい劣化なく保管できます。[ 25 ]
第二次世界大戦中、PETNは原子爆弾の爆発ブリッジワイヤー起爆装置に最も重要な役割を果たしました。これらの爆発ブリッジワイヤー起爆装置は、原爆薬に比べてより精密な起爆を実現しました。PETNがこれらの起爆装置に使用されたのは、アジ化鉛などの一次爆薬よりも安全だったためです。PETNは感度は高いものの、閾値エネルギー以下では起爆しませんでした。[ 26 ] PETNを含む爆発ブリッジワイヤーは、現在の核兵器でも使用されています。火花起爆装置では、一次爆薬を不要にするためにPETNが使用されています。電気火花によるPETNの直接起爆に必要なエネルギーは10～60mJです。
その基本的な爆発特性は以下のとおりです。
PETN は、さまざまな組成物に使用されています。これは、プラスチック爆薬Semtexの主要成分です。また、TNT との鋳造可能な混合物であるペントライトの成分としても使用されています(通常は 50/50 ですが、TNT の含有量が多い場合もあります)。ペントライトは、純粋な PETN とともに、発破作業(鉱山など) のブースターとして一般的に使用される爆薬です。[ 27 ] [ 28 ] W68およびW76核弾頭で使用される押出成形爆薬 XTX8003 は、80% の PETN と 20% のシリコーンゴムである Sylgard 182 の混合物です。[ 29 ] 5～40% のワックスまたはポリマーを添加することによって、しばしば無菌化されます (ポリマー結合爆薬を生成)。この形態では、口径30mmまでの砲弾に使用されますが、それ以上の口径には適していません。また、一部の砲弾推進剤や固体ロケット推進剤の成分としても使用されます。非粘液化PETNは、約10%の水分含有量で保管および取り扱われます。PETN単体では融点よりわずかに高い温度で爆発的に分解するため鋳造できませんが、他の爆薬と混合することで鋳造可能な混合物を形成できます。
PETNはレーザーによって開始することができる。[ 30 ] Qスイッチルビーレーザーからの25ナノ秒の持続時間と0.5～4.2ジュールのエネルギーのパルスは、 100nmの厚さのアルミニウム層でコーティングされたPETN表面の爆発を0.5 マイクロ秒未満で開始することができる。
PETNは、熱的に安定しており、保存期間が長いRDXによって多くの用途で置き換えられています。[ 31 ] PETNは一部のラム加速器タイプで使用できます。[ 32 ]中心の炭素原子をシリコンに置き換えると、非常に敏感なSi-PETNが生成されます。[ 33 ] [ 34 ]
1980年のパリのシナゴーグ爆破事件では、10キログラムのPETNが使用された。
1983年4月、ベイルートの米国大使館で、TNT火薬2,000ポンドに匹敵するPETNを積んだ自爆トラック爆弾が爆発し、63人が死亡した。同年10月には、ベイルートの米仏共同兵舎でPETNを積んだ自爆トラック爆弾が爆発し、307人が死亡した。
1983年、ベルリンの「メゾン・ド・フランス」は、テロリストのヨハネス・ワインリッヒによる24キログラム（53ポンド）のPETNの爆発により、ほぼ完全に崩壊した。[ 35 ]
1999年、アルフレッド・ハインツ・ロイマイヤーは、トランスアラスカ・パイプライン・システムに損害を与えようと企てたが失敗に終わり、自作の爆発装置14個の主爆薬としてPETNを使用した。
2001年、アルカイダのメンバーであるリチャード・リード（「靴爆弾犯」）は、パリからマイアミに向かうアメリカン航空63便を爆破しようと試みたが失敗に終わり、靴底にPETNを使用した。 [ 21 ] [ 36 ]彼は固体のトリアセトントリペルオキシド（TATP）を起爆装置として使用するつもりだった。[ 22 ]
2009年、アラビア半島のアルカイダがサウジアラビアのムハンマド・ビン・ナーイフ内務副大臣を暗殺しようとした際、サウジアラビアの自爆テロ犯アブドラ・アル・アシリがPETNを使用した。標的は生き残り、自爆犯は爆発で死亡した。PETNは自爆犯の直腸に隠されており、安全保障専門家はこれを斬新な手法と評した。[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]
2009年12月25日、アラビア半島のアルカイダと関係のあるナイジェリア人、「下着爆弾犯」ウマル・ファルーク・アブドゥルムタラブの下着からPETNが発見された。 [ 40 ]米国の法執行当局によると、[ 41 ]彼はアムステルダムからデトロイトに接近中のノースウエスト航空253便を爆破しようとした。 [ 42 ]アブドゥルムタラブは、注射器で液体を加えて下着に縫い付けた約80グラム（2.8オンス）のPETNを爆発させようとしたが失敗し、 [ 43 ]小さな火が出ただけだった。[ 22 ]
2010年10月のアラビア半島のアルカイダによる貨物機爆破計画では、情報提供により、米国行きの便でイースト・ミッドランズ空港とドバイでPETN入りのプリンターカートリッジ2個が発見された。どちらの小包にも、 PETN入りのコンピュータープリンターカートリッジに隠された高度な爆弾が入っていた。 [ 44 ] [ 45 ]イギリスで発見された爆弾には400グラム（14オンス）のPETNが、ドバイで発見された爆弾には300グラム（11オンス）のPETNが入っていた。[ 45 ]ユニバーシティ・カレッジ・ロンドンの安全工学教授ハンス・ミヒェルスは新聞に対し、6グラム（0.21オンス）のPETN（使用された量の約50分の1）でも、航空機の外板の2倍の厚さの金属板に穴を開けるのに十分だと語った。[ 46 ]対照的に、BBCのドキュメンタリーチームがボーイング747型機を使用してアブドゥルムタラブのクリスマス爆破事件をシミュレートするために行った実験によると、80グラムのPETNでも機体に重大な損傷を与えるには不十分だった。[ 47 ]
2017年7月12日、インドで最も人口の多い州であるウッタル・プラデーシュ州の議会で150グラムのPETNが発見された。 [ 48 ] [ 49 ] [ 50 ] [ 51 ]
PETNはイスラエルがヒズボラに提供したポケベルの製造に使用した。2024年9月17日、ポケベルが爆発し、12人が死亡、数千人が負傷した。[ 52 ]
テロリストによるPETN爆弾計画を受けて、サイエンティフィック・アメリカン誌の記事は、PETNは周囲の空気中に容易に気化しないため、検出が難しいと指摘した。[ 44 ]ロサンゼルス・タイムズ紙は2010年11月に、PETNの蒸気圧が低いため、爆弾探知犬による検出が難しいと指摘した。[ 21 ]
PETNの検出には、化学センサー、X線、赤外線、マイクロ波[ 53 ]、テラヘルツ[ 54 ]など、多くの技術が使用されており、その一部は主に航空旅行向けの公共スクリーニング用途に実装されています。PETNは、その分野で一般的に関心を集めている爆発性化学物質の1つであり、同じテストで検出できることが多い一般的な硝酸塩系爆発性化学物質のファミリーに属しています。
空港で使用されている検出システムの1つは、乗客とその手荷物から採取した綿棒サンプルの分析を伴うものです。無線周波数電磁波、低強度X線、またはテラヘルツ周波数のT線を使用して衣服の下に隠された物体を検出できる全身イメージングスキャナーは、コスト、結果として生じる旅行者の遅延への懸念、およびプライバシーへの懸念から広く使用されていません。[ 55 ]
2010年の貨物機爆破計画の小包は両方ともX線検査を受けたが、爆弾は発見されなかった。[ 56 ]カタール航空は、PETN爆弾は「X線検査や訓練された探知犬では検出できなかった」と述べた。[ 57 ]連邦刑事庁はドバイのX線写真のコピーを受け取り、捜査官はドイツの職員も爆弾を特定できなかっただろうと述べた。[ 56 ] [ 58 ]米国では、主にPETNから保護するために、新しい空港保安手順が導入された。[ 21 ]
ニトログリセリン（硝酸グリセリル）や他の硝酸塩と同様に、PETNも心臓疾患の治療における血管拡張剤として医学的に使用されています。[ 4 ] [ 5 ]これらの薬剤は、体内でシグナル伝達ガスである一酸化窒素を放出することによって作用します。心臓病治療薬であるレントニトラートは、ほぼ純粋なPETNです。[ 59 ]
患者による経口投与のモニタリングは、ガスクロマトグラフィー質量分析法を用いて血漿中のいくつかの加水分解生成物、ペンタエリスリトールジニトラート、ペンタエリスリトールモノニトラート、およびペンタエリスリトールの血漿濃度を測定することによって行われた。[ 60 ]
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