TNT換算値

TNT換算値
TNT換算値
	1951年、ネバダ核実験場で行われた14キロトンの核実験による爆発
一般情報
単位系	非標準
単位	エネルギー
シンボル	t、 TNT トン
コンバージョン
1 tで ...	...は...に等しい
SI基本単位	≈ 4.184ギガジュール
CG	10 9 カロリー

TNT換算はエネルギーを表現する慣例であり、爆発で放出されるエネルギーを表すのによく使われる。TNTトンは慣例によりエネルギーの単位で次のように定義されている。4.184 ギガジュール（1 ギガカロリー）^[1]は、TNT火薬1トン（1,000キログラム）の爆発で放出されるエネルギーのおおよその数値である。言い換えれば、爆発したTNT1グラムごとに、4.184 キロジュール(または 4184ジュール) のエネルギーが放出されます。

この条約は、ある出来事の破壊力を、TNT 火薬を代表とする従来の爆発物の破壊力と比較することを目的としていますが、ダイナマイトなどの他の従来の爆発物には、より大きなエネルギーが含まれています。

キロトンとメガトン

「キロトン（TNT火薬換算）」は、4.184テラジュール（4.184 × 10 ¹² J）。^[2] 1キロトンのTNT火薬は、一辺が8.46メートル（27.8フィート）のTNT立方体として視覚化できます。

「メガトン（TNT火薬換算）」は、4.184ペタジュール（4.184 × 10 ¹⁵ J）。^[3]

核兵器のエネルギー出力、ひいては破壊力を表すために、伝統的にTNT火薬換算のキロトンとメガトンが使われてきた。TNT火薬換算は様々な核兵器管理条約に登場し、小惑星衝突時に放出されるエネルギーを表すために使われてきた。^[4]

価値の歴史的由来

TNT相当量の代替値は、比較する特性と、2つの爆発プロセスのどの時点で値が測定されるかに応じて計算できます。^[5]^[6]^[7]^[8]

例えば、エネルギー収量で比較する場合、爆発物のエネルギーは、通常、化学的な目的では、爆発によって生じる熱力学的仕事として表現されます。TNTの場合、これは大規模な空気爆破実験サンプルから4,686 J/gと正確に測定されており、理論的には4,853 J/gと計算されています。^[9]

しかし、この基準に基づいても、大型核兵器とTNT火薬の爆発の実際のエネルギー収量を比較することは、若干不正確である可能性がある。特に屋外での小型TNT火薬の爆発では、爆発の炭素粒子と炭化水素生成物が燃えにくい傾向がある。ガス膨張と圧力変化の影響により、燃焼が急速に「凍結」する傾向がある。TNT火薬の大規模な屋外爆発では、火球の温度が十分に高く維持されるため、それらの生成物の一部は大気中の酸素とともに燃え尽きる可能性がある。^[10]

このような違いは相当なものである可能性がある。安全上の理由から、爆発時のTNT1グラム当たりのエネルギーは2,673～6,702ジュールであるとされている。 ^[11]したがって、核爆弾のエネルギーは15kt（6.3 × 10 ¹³ J）だが、実際の15,000トンのTNT火薬の山は（例えば）8 × 10 ¹³ Jは、小さな開放電荷では存在しない追加の炭素/炭化水素酸化によるものである。^[10]

これらの複雑さは慣例によって回避されてきた。1グラムのTNT火薬から放出されるエネルギーは慣例上4,184ジュール^[12]と恣意的に定義されており、これはちょうど1キロカロリーである。

他の単位への変換

1トンのTNT換算値はおよそ次のようになります。

1.0 × 10 ⁹ カロリー^[13]
4.184 × 10 ⁹ ジュール^[14]
3.968 31 × 10 ⁶ 英国熱量単位^[15]
3.086 × 10 ⁹ フィートポンド^[16]
1.162 × 10 ³ キロワット時^[17]
2.611 × 10 ²⁸ 電子ボルト

例

相対的有効性係数

相対効果係数 (RE 係数) は、TNT 相当量/kg (TNTe/kg) の単位で、爆発物の破壊力を TNT の破壊力と関連付けます。RE 係数は、爆発物が同等である TNT の相対質量です。RE が大きいほど、爆発物の威力が高くなります。

これにより、技術者は TNT 用に特別に開発された爆破処方を適用するときに、さまざまな爆薬の適切な質量を決定できます。たとえば、木材切断処方で TNT 1 kg の充填量が求められている場合、オクタニトロキュバンの RE 係数 2.38 に基づくと、同じ作業を行うのに必要な量は 1.0/2.38 (または 0.42) kg のみです。PETN を使用すると、技術者は TNT 1 kg と同じ効果を得るために 1.0/1.66 (または 0.60) kg を必要とします。ANFOまたは硝酸アンモニウムの場合は、それぞれ 1.0/0.74 (または 1.35) kg または 1.0/0.32 (または 3.125) kg が必要になります。

ただし、爆発物の RE 係数を 1 つだけ計算することは不可能です。これは、特定のケースや用途によって異なります。爆発物を 2 つ使用すると、衝撃波出力は 2 倍になります (これは測定機器の距離によって異なります)。ただし、金属を直接切断する能力の差は、ある種類の金属では 4 倍、別の種類の金属では 7 倍になる場合があります。成形爆薬を使用した 2 つの爆発物間の相対的な差はさらに大きくなります。以下の表は、正確なデータソースではなく、例として使用してください。

核の例

参照

参考文献

脚注

^ 質量エネルギー等価性。
^ 太陽の太陽定数は1平方メートルあたり1370ワットで、地球の断面積は2.6 × 1014^平方メートル。
^ ab 太陽の太陽定数は1平方メートルあたり1370ワットで、地球の断面積は2.6 × 1014^平方メートル。
^ 1 時間は 3600 秒に相当します。
^ 1日は86400秒に相当します。
^ abcdefg TBX（サーモバリック爆薬）またはEBX（強化爆薬）は、狭い密閉空間では2倍以上の破壊力を持つ場合があります。アルミニウム混合物の総威力は、爆発の条件に厳密に依存します。
^ ab 予測値

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[13] 質量エネルギー等価性。

[44] 太陽の太陽定数は1平方メートルあたり1370ワットで、地球の断面積は2.6 × 1014^平方メートル。

[NoteA-59] 太陽の太陽定数は1平方メートルあたり1370ワットで、地球の断面積は2.6 × 1014^平方メートル。

[60] 1 時間は 3600 秒に相当します。

[62] 1日は86400秒に相当します。

[TBX-EBX-85] TBX（サーモバリック爆薬）またはEBX（強化爆薬）は、狭い密閉空間では2倍以上の破壊力を持つ場合があります。アルミニウム混合物の総威力は、爆発の条件に厳密に依存します。

[predicted-88] 予測値

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