ピット（核兵器）

核兵器の設計において、 ピットは爆縮核兵器の核心であり、核分裂性物質とそれに結合した中性子反射体またはタンパーで構成される。1950年代に試験されたいくつかの兵器では、ウラン235のみで作られたピット、またはプルトニウムとの複合ピットが使用されていた。^{[1]プルトニウムのみで作られたピットは直径が最も小さく、1960年代初頭から標準となっている。ピットは、}桃やアプリコットなどの核果類に含まれる硬い核にちなんで名付けられている。^[2]

最初の核兵器のピットは中空ではなく、中央にウニ型中性子起爆装置が備えられていた。ガジェットとファットマンは、直径9.2cm (3.6インチ)の半球形、6.2kgのプルトニウム-ガリウム合金を熱間プレス (鋼鉄製金型で400℃、200MPa、華氏750度、29,000psi)した固体のピットを使用し、起爆装置用の内部空洞は2.5cm (1インチ)であった。ガジェットのピットは、酸素雰囲気下でプルトニウムが腐食しやすいため、 0.13mmの銀で電気メッキされた。しかし、この層に膨れが生じたため、研磨しなければならなかった。その後、テスト前にこれらの隙間を金箔で補修した。ファットマンのピット、および後続モデルのピットはすべてニッケルメッキされた。^[3]中空ピットはより効率的であることが検討され、知られていましたが、爆縮精度に対する要求が厳しかったため最終的には却下されました。^[要出典]

その後の設計では、同様の設計のTOM イニシエーターが使用されましたが、直径は約1 cm ( 3 ⁄ 8 インチ) しかありませんでした。内部中性子イニシエーターは後に段階的に廃止され、パルス中性子源とブースト核分裂兵器に置き換えられました。^{[引用が必要]}

固体コアは、エドワード・テラーによって最初に提案された固体ピットの設計を現実のものにしてくれたロバート・クリスティにちなんで、「クリスティ」設計として知られていました。^{[4] [5] [6]}ピットとともに、物理学パッケージ全体も非公式に「クリスティのガジェット」というニックネームで呼ばれていました。^[7]

タンパーとピットの間に空間を残すことで、衝撃波がピットに衝突する前に急速に加速し、爆縮の効率を高めることができる。この方法は浮上ピット爆縮として知られている。浮上ピットは1948年にファットマン型爆弾（マークIV ）でテストされた。浮上ピットを備えた初期の兵器には、オープンピットと呼ばれる取り外し可能なピットがあった。これはバードケージと呼ばれる特別なカプセルに別々に保管された。^[8]

中空ピットの爆縮中、プルトニウム層は内側に加速し、中央で衝突して超臨界の高密度球を形成する。追加された運動量により、プルトニウム自体がタンパーの役割の一部を果たし、タンパー層に必要なウランの量が少なくなり、弾頭の重量とサイズが軽減される。中空ピットは固体ピットよりも効率的だが、より正確な爆縮が必要である。そのため、最初の兵器設計では固体の「クリスティ」ピットが好まれた。1945年8月の終戦後、研究所は中空ピットの問題に再び焦点を合わせ、その年の残りの期間は、彼のグループリーダーであり理論部門の後継者であるハンス・ベーテが率い、プルトニウムのコストとハンフォード原子炉の立ち上げのトラブルのため、中空複合コアが最も関心を集めた^[9] 。

中空ピットの効率は、爆縮の直前に重水素と三重水素の 50%/50% 混合物を空洞に注入することでさらに高めることができます。これはいわゆる「核融合ブースティング」と呼ばれ、これにより爆発を成功させるために必要なプルトニウムの最小量も下がります。重水素と三重水素の混合物の注入量と外部ジェネレータからの中性子パルスのタイミングと強度の両方による起爆の高度な制御により、可変出力兵器の設計が容易になりました。^[要出典]

核兵器開発の初期には、プルトニウム239の供給が乏しかった。ピットに必要なプルトニウムの量を減らすために、プルトニウムの中空の殻を当時より豊富だった高濃縮ウランの外殻で囲んだ複合コアが開発された。複合コアは1947年末までにマーク3核爆弾に利用可能になった。 ^[10]たとえば、米国のマーク4爆弾の複合コアである49-LCC-Cコアは、2.5kgのプルトニウムと5kgのウランでできていた。爆発によって放出されるエネルギーはプルトニウムの35%とウランの25%に過ぎないため、効率は高くないが、プルトニウムの軽量化は著しい。^[11]

ピットの材質として異なるものを検討するもう1つの要素は、プルトニウムとウランの挙動が異なることである。^[12]プルトニウムは核分裂が速く、より多くの中性子を生成するが、当時は生産コストが高く、利用可能な原子炉の制限により不足していた。ウランは核分裂が遅いため、より超臨界質量に組み立てることができ、より高い威力の核兵器を製造できる。複合コアは1945年7月にはすでに検討されており、複合コアは1946年に利用可能になった。当時ロスアラモスの最優先事項は、すべてウラン製のピットの設計であった。新しいピットの設計はサンドストーン作戦でテストされた。

プルトニウムのみの炉心は、背景中性子率が高いため、早期爆発の確率が高く、収量が低下した。^[13]この確率を最小限に抑えるには、プルトニウムの質量を小さくする必要があり、達成可能な収量は約10 ktに制限されるか、プルトニウム240の汚染レベルが非現実的なほど低い高純度のプルトニウム239を使用する必要があった。複合炉心の利点は、早期爆発のリスクを低く抑えながら高い収量を維持し、利用可能な核分裂性物質の両方を利用できる可能性であった。収量の制限は、1950年代半ばの核融合ブーストの出現、そしてその後の核融合兵器の使用により無関係になった。^[14]

兵器の威力はピットの選択によっても制御できる。例えば、マーク4核爆弾には3つの異なるピットを装備できた。49-LTC-C（浮遊ウラン235、1948年5月14日のゼブラ実験でテスト済み）、49-LCC-C（浮遊ウラン・プルトニウム複合材）、および50-LCC-C（浮遊複合材）である。^[15]このアプローチは、取り外し不可能なピットを備えたより現代的な兵器の威力を現場で選択するには適していないが、異なる戦術的用途に合わせて異なる威力を持つ複数の兵器サブタイプを製造することは可能である。初期の米国の設計は、標準化されたタイプCおよびタイプDのピットアセンブリに基づいていた。マーク4爆弾は、飛行中に手動で挿入できるタイプCおよびタイプDのピットを使用した。マーク5爆弾は、飛行中に自動的に挿入されるタイプDのピットを使用し、W-5弾頭でも同じものを使用した。後継のマーク6爆弾も、おそらく同じか類似のピットを使用したと思われる。^[要出典]

ピットはプルトニウム239、プルトニウム239/ウラン235の複合材料、またはウラン235のみで構成することができる。プルトニウムが最も一般的な選択肢であるが、例えばバイオレット・クラブ爆弾^[16]やオレンジ・ヘラルド弾頭は、87kgと117kg（他の資料によると98kgと125kg）の高濃縮ウランからなる巨大な中空ピットを使用していた。グリーングラス核分裂コアは、内径560mm、壁厚3.6mm、質量70～86kgの高濃縮ウランの球体で構成されていた。ピットは周囲の天然ウランタンパーによって完全に支えられていた。1臨界質量を超える核分裂性物質からなるこのような巨大なピットは、安全上の重大なリスクを伴い、爆縮殻の非対称爆発でさえキロトン級の爆発を引き起こす可能性がある。^[17]最大の威力を持つ純粋な核分裂兵器である500キロトンのマーク18核爆弾は、臨界質量の約4倍の60kg以上の高濃縮ウランで構成された中空のピットを使用していました。安全策として、ピットに アルミニウムとホウ素の鎖を挿入しました。

TX-7E Mark 7 核爆弾のプルトニウム U235 コアを基にしたプルトニウムとウラン 233の複合ピットは、1955 年のティーポット作戦中にMETテストでテストされました。出力は予想された 33 キロトンではなく 22 キロトンでした。^{[出典が必要]}

密閉ピットとは、核兵器内部のピットの周囲に開口部のない固体金属バリアが形成されていることを意味する。これにより、核物質が環境による劣化から保護され、偶発的な火災や小規模な爆発の際に核物質が放出される可能性が低減される。密閉ピットを採用した最初の米国の兵器は、W25弾頭であった。金属はステンレス鋼であることが多いが、ベリリウム、アルミニウム、場合によってはバナジウムも使用されている。ベリリウムは脆く、有毒で、高価であるが、中性子反射体としての役割があり、ピットに必要な臨界質量を下げるため、魅力的な選択肢である。プルトニウムとベリリウムの間にはおそらく界面金属の層があり、プルトニウム（およびアメリシウムおよびその他の汚染物質）の崩壊によって生じるアルファ粒子を捕捉し、そうでなければベリリウムと反応して中性子を生成する。ベリリウムタンパー/反射体は1950年代半ばに使用されるようになった。部品はロッキーフラッツ工場で圧縮粉末ベリリウムブランクから機械加工された。^[18]

より新しいプルトニウムピットは中空である。いくつかの新しいピットに適用されるよく引用される仕様では、適切な構造金属でできた中空の球体で、ボウリングのボールとほぼ同じ大きさと重さで、トリチウムを注入するためのチャネルがあり（ブースト核分裂兵器の場合）、内面はプルトニウムで覆われていると説明されている。通常ボウリングのボールとテニスボールの間の大きさ、真球度の精度、核分裂性物質の重さと同位体組成など、兵器の特性に影響を与える主な要因は、しばしば分類される。中空のピットは、赤道の周りに3つのジョイント溶接部を持つハーフシェルと、ブーストガスを注入するためのろう付け（ベリリウムまたはアルミニウムシェルの場合）、電子ビーム溶接またはTIG溶接（ステンレス鋼シェルの場合）されたチューブで作られる。^[19]ベリリウム被覆ピットは破損しやすく、温度変動に敏感で、清掃が必要になる可能性が高く、塩化物や湿気による腐食の影響を受けやすく、作業員を有毒なベリリウムにさらす可能性があります。

新しいピットには約3キログラムのプルトニウムが含まれています。古いピットでは約4〜5キログラムが使用されていました。^[20]

さらなる小型化は、線形爆縮によって達成された。2つの反対方向の衝撃波によって超臨界球形に再形成された細長い亜臨界固体ピット、および後に、より精密な形状の衝撃波による中空ピットによって、比較的非常に小さな核弾頭の製造が可能になった。しかし、この構成は、非対称爆縮によって核爆発を起こさずに兵器を破壊する球形爆縮アセンブリとは異なり、爆発物が偶発的に起爆すると、偶発的に高出力の爆発を起こしやすいと考えられていた。このため、特別な設計上の予防措置と、ワンポイントセーフティを含む一連の安全テストが必要となった。

ピットは兵器設計間で共有できる。例えば、W89弾頭はW68のピットを再利用していると言われている。多くのピット設計は標準化されており、異なる物理パッケージ間で共有されている。同じ物理パッケージが、異なる弾頭でよく使用される。ピットも再利用できる。解体された兵器から取り出された密封されたピットは、直接再利用するために備蓄されるのが一般的である。プルトニウムガリウム合金の劣化率が低いため、ピットの保管寿命は 1 世紀以上と推定されている。米国の兵器庫にある最も古いピットでも、製造から 50 年未満である。^[要出典]

密閉ピットは結合型と非結合型に分類できる。非結合型ピットは機械的に分解可能であり、旋盤でプルトニウムを分離できる。結合型ピットのリサイクルには化学処理が必要である。^[19]

現代の兵器のピットの半径は約5cmであると言われています。^{[21] [異論あり–議論あり]}

最初の兵器には取り外し可能なピットがあり、爆弾が使用される直前に取り付けられました。小型化が進むにつれて設計が変更され、ピットは工場で装置の組み立て中に挿入できるようになりました。これにより、高性能爆薬が誤って爆発しても本格的な核爆発が発生しないことを確認するための安全テストが必要になりました。プロジェクト 56 は、そのような一連のテストの 1 つでした。

偶発的な高出力爆発は常に懸念事項であった。浮上ピットの設計により、飛行中に爆弾にピットを挿入して、核分裂性核を周囲の爆発物から分離することが可能になった。そのため、爆弾の偶発的な紛失や爆発の多くは、爆弾のタンパーからウランが飛散するだけだった。しかし、後にピットとタンパーの間に空間がない中空ピットの設計が採用され、これが不可能になった。^[要出典]

初期の兵器のピットには内部の空洞があり、安全のため物体がピットに挿入され、必要なときだけ取り外された。ブリティッシュ・グリーングラスなどの大型ピットでは、内部の空洞がゴムで覆われ、金属球が詰められていた。この設計は即興的で、最適とは程遠いものだった。例えば、ボールが入ったピットを飛行機内で振動させると、ピットが損傷する恐れがあった。代わりに、中性子吸収材料（原子炉制御棒に使用されているものと同じ、カドミウムなど）でできた細い金属チェーンを使用することができる。W47弾頭は製造時にピットにカドミウム・ボロン・ワイヤーが詰められていた。兵器を作動させると、ワイヤーは小型モーターでスプールに引き出され、再挿入はできなかった。しかし、ワイヤーは取り外す際に脆くなって折れる傾向があり、完全に取り外すことが不可能になり、弾頭は不発弾となった。^[28]

中実ピットから中空ピットへの切り替えは作業安全上の問題を引き起こした。表面積と質量の比率が大きいためガンマ線の放出が比較的多くなり、ロッキーフラッツ生産施設に優れた放射線遮蔽物を設置する必要が生じた。必要な圧延と機械加工の量が増えたため、加工後の部品の脱脂に使用される機械加工油とテトラクロロメタンの消費量が増加し、大量の汚染廃棄物が発生した。自然発火性のプルトニウムの削りくずも自然発火の危険があった。^[29]

密閉ピットには異なる安全対策が必要です。パーミッシブアクションリンク^[30]や強リンク弱リンクシステムなど、事故や不適切な作動シーケンスが発生した場合に機能しなくなるように設計された多くの技術が使用されています。これには、機械的インターロック、火災や衝撃の際に誤作動するように設計された重要な部品などが含まれます。

ベリリウム被覆は技術的には有利だが、兵器工場の従業員にとっては危険を伴う。タンパーシェルの加工によりベリリウムと酸化ベリリウムの粉塵が発生し、これを吸入するとベリリウム症を引き起こす可能性がある。1996年までに、米国エネルギー省は原子力産業の従業員の間で慢性ベリリウム症の症例を50件以上特定しており、ロッキーフラッツ工場では34件の症例があり、数人が死亡した。^[18]

1966年のパロマレスB-52墜落事故と1968年のチューレ空軍基地B-52墜落事故の後、偶発的なプルトニウムの拡散に対する兵器の安全性が米軍の懸念事項となった。^[要出典]

耐火ピット（FRP）は現代の核兵器の安全機能であり、火災の際にプルトニウムの拡散を減らす。現在のピットは、溶融したプルトニウムを1000℃までの温度で数時間閉じ込めるように設計されており、これは燃焼中の航空機燃料の温度とほぼ同じである。^[31]耐火ピットは爆発でピットが飛び散った場合には役に立たない。そのため、耐火ピットは、衝撃や火災による偶発的な爆発に耐える低感度高性能爆薬や、ミサイルに使用される不爆発性推進剤と一緒に使用される。耐火ピットの設計のためにバナジウム被覆がテストされたが、それが現在使用されているか、あるいは実験段階であるかは不明である。W87弾頭は、 FRPを採用したアセンブリの例である。^[32]しかし、FRPはピット被覆が機械的に損傷した場合には保護を提供できず、航空機燃料よりも燃焼温度が高い（約2000℃）ミサイル燃料の火災にさらされると破損する可能性がある。^{[33] [34]}厳しい重量とサイズの制約により、FRPと低感度爆薬の両方を使用できない可能性がある。^[35] SLBMは、サイズを考慮し、よりエネルギーが高く脆弱な燃料を使用するため、 ICBMよりも安全性が低くなる傾向がある。^[36]

ピット付近にある他の高エネルギー物質もピットの安全性に影響を与える。米国のミサイル推進剤は、一般的に2つのクラスに分けられる。クラス1.3は、火災の危険性はあるが、爆発は非常に困難または不可能である。例としては、70%の過塩素酸アンモニウム、16%のアルミニウム、14%の結合剤が挙げられる。クラス1.1は、火災と爆発の両方の危険性があり、架橋ポリマーをベースにしたダブルベース推進剤で、52%のHMX、18%のニトログリセリン、18%のアルミニウム、4%の過塩素酸アンモニウム、8%の結合剤を含む。クラス1.1推進剤は比推力が4%高く(約270秒対260秒)、一定燃焼時間で8%長い射程距離が得られる。鈍感な高性能爆薬は威力も低く、より大きく重い弾頭を必要とするため、ミサイルの射程距離が短くなるか、または威力がいくらか犠牲になる。安全性と性能のトレードオフは、例えば潜水艦にとって特に重要です。^[34] 1990年時点で、トライデントSLBMは爆発性燃料と非不感性爆薬の両方を使用していました。^[37]

プルトニウムを鋳造し、その後機械加工することは、その毒性だけでなく、プルトニウムが多くの異なる金属相（同素体とも呼ばれる）を持っているために難しい。プルトニウムが冷えると、相の変化により歪みや亀裂が生じる。この歪みは通常、3～3.5モル％（重量で0.9～1.0％）のガリウムと合金にしてプルトニウムガリウム合金にすることで克服され、これによりプルトニウムは広い温度範囲でデルタ相をとるようになる。^[38] 溶融状態から冷却すると、通常は4つの相変化を経るところを、イプシロンからデルタへの1つの相変化のみを受ける。他の3価金属でも構わないが、ガリウムは中性子吸収断面積が小さく、プルトニウムを腐食から守るのに役立つ。欠点は、ガリウム化合物自体が腐食性であるため、解体された兵器からプルトニウムを回収して原子炉用の二酸化プルトニウムに変換する場合、ガリウムを除去するのが難しいことです。

プルトニウムは化学的に反応性が高いため、完成したピットを不活性金属の薄い層でメッキするのが一般的であり、これにより毒性の危険性も軽減される。[ ^39] ガジェットでは銀メッキが使用されていたが、その後、ニッケルテトラカルボニル蒸気から析出したニッケルが使用されたが、^{[39]現在では}金が好まれている。^[要出典]

最初のピットの製造には、希少なプルトニウムを最適に利用するためにホットプレスが使用された。その後の設計では機械加工されたピットが使用されたが、旋削加工ではプルトニウムの自然 発火性切削屑やプルトニウムで汚染された油や切削液など、大量の廃棄物が発生する。将来の目標はピットを直接鋳造することである。しかし、核実験が行われない場合、鋳造表面と機械加工表面のわずかに異なる性質により、パフォーマンスの違いを予測することが困難になる可能性がある。^[40]

ウランとプルトニウムはどちらも腐食に非常に弱い。問題を抱えたW47 UGM-27ポラリス弾頭の多くは、定期メンテナンス中に核分裂性物質の腐食が発見されたため、交換する必要があった。W58ピットも腐食の問題を抱えていた。^[41] W45ピットは腐食しやすく、形状が変化する可能性があった。^[42]グリーングラスピットも腐食しやすかった。使用されている材料の放射能は、周囲の材料に放射線腐食を引き起こすこともある。プルトニウムは湿度に非常に敏感で、湿った空気は腐食速度を約200倍に高める。水素は腐食に対して強力な触媒効果があり、その存在は腐食速度を13桁加速させる可能性がある。水素は、水分や近くの有機物（プラスチックなど）から放射線分解によって生成される可能性がある。これらの要因はプルトニウムの保管に問題を引き起こす。酸化中に体積が増加すると、保管容器が破裂したり、ピットが変形したりする可能性がある。^[43]

ピットが重水素と三重水素で汚染されると、それが偶発的なものであれ、意図的に充填されたものであれ、水素化物腐食を引き起こす可能性があり、これが孔食腐食と自然発火性のプルトニウム 水素化物の表面コーティングの成長として現れます。また、大気中の酸素による腐食速度を大幅に加速します。^[19]重水素と三重水素は、多くの材料の 水素脆化も引き起こします。

不適切な保管はピットの腐食を促進する可能性がある。パンテックス施設でピットの保管に使用されているAL-R8コンテナは、腐食を防ぐのではなく促進すると言われており、それ自体が腐食する傾向がある。ピットから放出される崩壊熱も懸念事項であり、保管中のピットの温度は150℃に達することもあり、多数のピットを保管する施設では積極的な冷却が必要になる可能性がある。湿度管理もピットの保管に問題を引き起こす可能性がある。^[44]

ベリリウム被覆管はピットの洗浄に使用される溶剤によって腐食する可能性がある。研究によると、トリクロロエチレン（TCE）はベリリウム腐食を引き起こすが、トリクロロエタン（TCA）は引き起こさないことがわかっている。^[45] パンテックス施設でピットを長期保管する場合、ベリリウム被覆管の孔食腐食は重大な懸念事項である。

ピット材料にプルトニウム 240が存在すると、熱と中性子の生成が増加し、核分裂効率が低下し、早期爆発や不発弾の危険性が高まります。そのため、兵器級プルトニウムではプルトニウム 240 含有量が 7% 未満に制限されています。スーパーグレードプルトニウムは 240 同位体が 4% 未満であり、放射能が懸念されるシステムで使用されます。たとえば、船舶や潜水艦の限られたスペースを乗組員と共有する必要がある 米国海軍の兵器などです。

プルトニウム241は、通常兵器級プルトニウムの約0.5％を占め、強力なガンマ線放出物質であるアメリシウム241に崩壊する。数年後、アメリシウムはプルトニウム金属中に蓄積し、ガンマ線放射能の増加につながり、労働者に職業上の危険をもたらす。したがって、アメリシウムは、通常、化学的に、新しく製造されたプルトニウムおよび再処理されたプルトニウムから分離する必要がある。^[20]しかし、1967年頃、ロッキーフラッツ工場はこの分離を中止し、代わりにコストを削減し生産性を向上させるために、最大80％の古いアメリシウム含有ピットを直接鋳造所に混合した。これにより、労働者のガンマ線被ばくが増加した。^[29]

金属プルトニウム、特にプルトニウム・ガリウム合金の形態をとるプルトニウムは、主に腐食と自己照射という 2 つのメカニズムによって劣化します。

非常に乾燥した空気中では、プルトニウムは、その高い化学反応性にもかかわらず、プルトニウム(IV)酸化物の不動態層を形成し、腐食を年間約 200 ナノメートルに減速します。しかし、湿った空気中ではこの不動態層が破壊され、腐食は室温でこの 200 倍の速度 (0.04 mm/年) で進行し、100 °C では 100,000 倍の速度 (20 mm/年) で進行します。プルトニウムは水から酸素を奪い、遊離した水素を吸収してプルトニウム水素化物を形成します。水素化物層は最大 20 cm/時の速度で成長し、より薄い殻の場合、その形成はほぼ瞬時であると考えられます。水の存在下では、二酸化プルトニウムは PuO _2.26まで過化学量論的になります。プルトニウムの破片は自然発火するこのメカニズムでは、Pu ₂ O ₃層が形成され、その後急速に PuO ₂に酸化され、放出された熱は、熱質量の低い小さな粒子を自己発火温度（約 500 °C）まで上げるのに十分です。

自己放射線はプルトニウムがアルファ崩壊を起こすときに発生します。プルトニウム 239の崩壊原子はアルファ粒子とウラン 235 の原子核を解放します。アルファ粒子は 5 MeV以上のエネルギーを持ち、金属格子内で約 10 マイクロメートルの範囲にあります。その後停止し、近くの原子から 2 つの電子を獲得してヘリウム原子になります。汚染物質のプルトニウム 241 は ベータ崩壊してアメリシウム 241になり、これがアルファ崩壊してネプツニウム 237になります。

アルファ粒子はエネルギーのほとんどを電子に奪われ、それが材料の加熱として現れる。より重いウラン原子核は約 85 keV のエネルギーを持ち、その約 4 分の 3 が原子変位のカスケードとして蓄積される。ウラン原子核自体は格子内で約 12 ナノメートルの範囲にある。このような崩壊イベントはそれぞれ約 20,000 個の他の原子に影響を与え、そのうちの 90% は格子位置に留まり熱的に励起されるだけで、残りは変位し、その結果約 2500 個のフレンケル対が形成され、数ピコ秒続く局所的な熱スパイクが発生し、その間に新しく形成された欠陥が再結合または移動する。一般的な兵器級バルク材料では、各原子は平均して 10 年に 1 回変位する。

極低温ではアニーリングがほとんど起こらず、プルトニウムのα相は自己照射中に膨張（膨張）し、δ相は著しく収縮し、β相はわずかに収縮します。電気抵抗が増加し、格子欠陥が増加していることを示します。3つの相はすべて、十分な時間が経つと、平均密度が18.4 g/cm ³の非晶質状態に収束します。ただし、常温では、損傷のほとんどはアニーリングにより除去されます。200Kを超えると空孔が可動性になり、約400Kで格子間原子と空孔のクラスターが再結合して損傷が修復されます。非極低温で保管されたプルトニウムは、40年以上経っても大きなマクロ的な構造変化の兆候を示しません。

50年間保管した後、典型的なサンプルには2000 ppmのヘリウム、3700 ppmのアメリシウム、1700 ppmのウラン、300 ppmのネプツニウムが含まれています。1キログラムの材料には200 cm ³のヘリウムが含まれており、これは同じ空の体積で3気圧の圧力に相当します。ヘリウムは空孔と同様に格子を通って移動し、空孔に閉じ込められる可能性があります。ヘリウムが占有する空孔は合体して泡を形成し、膨張を引き起こす可能性があります。ただし、気泡膨張よりも空隙膨張の方が起こりやすいです。^[46]

放射線識別システムは、核兵器査察のために開発された数多くの方法の1つである。これにより、核兵器の指紋を採取して、その正体と状態を検証することができる。高解像度ゲルマニウム検出器を使用したガンマ分光法など、さまざまな物理的方法が使用される。スペクトルの870.7 keV線は酸素17の第一励起状態に対応し、サンプル内にプルトニウム(IV)酸化物が存在することを示している。プルトニウムの年代は、プルトニウム241とその崩壊生成物であるアメリシウム241の比率を測定することで確定できる。^[47]しかし、ガンマスペクトルの受動測定でさえ、国際兵器査察において論争の的となる可能性がある。なぜなら、これにより、例えば秘密とみなされるプルトニウムの同位体組成など、使用されている物質の特性を明らかにすることができるからである。

1954年から1989年の間、米国の兵器用のピットがロッキーフラッツ工場で生産された。この工場はその後、多くの安全上の問題により閉鎖された。エネルギー省はそこでのピット生産の再開を試みたが、何度も失敗した。1993年、エネルギー省は廃止されたロッキーフラッツ工場からロスアラモス国立研究所にベリリウム生産業務を移転し、1996年にはピット生産もそこに移転した。^[48]予備ピットと余剰ピット、そして解体された核兵器から回収されたピットの合計12,000個以上がパンテックス工場に保管されている。^[19]そのうち約15トンのプルトニウムを含む5,000個は戦略備蓄に指定されており、残りは撤去される余剰である。^[49]現在、LANLの新規ピットの生産は年間約20基に制限されているが、NNSAは信頼性のある代替弾頭プログラムのために生産量の増加を推進している。しかし、米国議会は繰り返し資金援助を拒否している。

2010年頃まで、ロスアラモス国立研究所は年間10～20基のピットを生産する能力を持っていました。化学冶金研究施設（CMMR）はこの能力を拡大する予定ですが、どの程度拡大するかは不明です。 2008年以前に書かれた国防分析研究所の報告書では、「将来的にはCMRRで年間125基のピットを生産する必要があり、200基の増産能力が必要になる」と推定されています。^[50]

ロシアは廃止されたピットからの物質をマヤック施設に保管している。^[51]

廃止されたピットからのプルトニウムの回収は、機械的（旋盤による被覆管の除去など）および化学的の両方の多くの方法で達成できる。一般的に使用されるのは水素化物法である。ピットを半分に切断し、ピットの半分を密閉された装置内の漏斗とるつぼの上に裏返しにして置き、一定量の水素を空間に注入する。水素はプルトニウムと反応してプルトニウム水素化物を生成する。プルトニウム水素化物は漏斗とるつぼに落ち、そこで水素を放出しながら溶融する。プルトニウムは窒化物または酸化物に変換することもできる。実質的にすべてのプルトニウムをこの方法でピットから除去できる。ピットの構造と合金組成が多種多様であること、およびウランとプルトニウムの複合ピットが存在することで、このプロセスは複雑になる。兵器級プルトニウムは、兵器への再利用を妨げるほどに同位体組成を変えるために、他の物質と混合する必要がある。

• ベリリウムの核特性 – 記号Be、原子番号4の化学元素フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• チャールズ・アレン・トーマス – アメリカの化学者 (1900–1982)
• デイトンプロジェクト
• エドワード・コンドン – アメリカの原子物理学者 (1902–1974)
• ユージン・ウィグナー – ハンガリー系アメリカ人の物理学者、数学者 (1902–1995)
• ジョージ・キスティアコウスキー – ウクライナ系アメリカ人の物理化学教授
• ジェームズ・L・タック – イギリスの物理学者 (1910–1980)フォールバックとしてウィキデータの説明を表示するページ
• 変調中性子発生器 – 一部の核兵器に使用されている中性子源
• マンロー効果 – 集中効果を伴う爆発
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• 超高級プルトニウム – プルトニウムの同位体
• ウニ – 一部の核兵器に使用されている中性子源