信頼性の高い交換用弾頭

信頼性のある代替弾頭（RRW ）は、シンプルで信頼性が高く、米国に長期にわたるメンテナンスの少ない将来の核戦力を提供することを目的とした、米国が提案した新しい核弾頭設計および爆弾ファミリーです。 2004年に米国議会によって開始され、核兵器複合体を作り直すという 国家核安全保障局（NNSA）の計画の中心となりました。

2008年に議会はこのプログラムへの資金提供を拒否し、2009年にはオバマ政権がこのプログラムの作業中止を求めた。

冷戦中、米国はソ連との核軍拡競争で優位に立つため、核兵器の設計、試験、保守に多額の資金と技術的資源を投入した。設計された兵器の多くは、主に冷戦という背景と、その目的が特定かつ技術的に高度な用途にあったことから、高額の維持費が必要だった。しかし、冷戦の終結とともに、米国では核実験が中止され、新型弾頭の開発は大幅に減少した。その結果、弾頭に求められる高い技術的性能が大幅に低下し、より長持ちし信頼性の高い備蓄の必要性が優先されるようになった。

これまで米国が製造した核兵器は、極めてコンパクトで軽量、高度に統合され、特殊材料を使用した低利益の設計となっていた。多くの場合、その構成部品は有毒であったり不安定であったりした。米国の旧式設計の多くは、時間の経過とともに劣化する高性能爆薬を使用しており、その一部は短期間で危険なほど不安定になった（PBX 9404およびLX-09）。^{[1] [2] [3] [4] [5]} これらの爆薬の一部は保管中に弾頭内でひび割れを起こし、危険な保管および分解条件をもたらした。^[6]

ほとんどの専門家は、現在使用されている不感性爆薬（PBX 9502、LX-17）は非常に安定しており、時間の経過とともにさらに安定する可能性があると考えています。^[7]

中性子反射層としてベリリウムおよび毒性の強いベリリウム酸化物材料を使用したことは、爆弾製造者および保守作業員にとって大きな健康被害でした。また、時間の経過とともに強度が低下したり、ひび割れたり、その他の劣化が生じる可能性のあるプルトニウム金属の長期安定性も懸念事項です。(技術的な背景については、核兵器の設計およびテラー・ウラム設計を参照してください。)

核兵器の核に使用されているプルトニウム・ガリウム合金が老朽化しているかどうかという問題は、ここ数十年、兵器研究所における主要な研究テーマとなっている。研究所の多くの人々は依然としてこの問題に関する科学的不確実性を主張しているが、国家核安全保障局が独立系JASONグループに委託した研究は、2006年11月に「ほとんどのプルトニウムピットの寿命は少なくとも100年は信頼できる」と結論付けた。^[8]現在米国の核兵器庫にある最も古いピットでも、まだ50年未満である。

RRW プログラムの根底にある概念は、米国の兵器研究所が、信頼性が高く、製造、監視、テストが簡単で安全な新しい核兵器を設計できるというものです。それが可能だと証明されれば、設計者は、異なるサイズのミサイル弾頭、異なる核爆弾の種類など、さまざまな使用要件に合わせて、共通のコア設計コンポーネント セットを適応させることができます。

NNSA の職員は、このプログラムは、既存の兵器を迅速に適応、修理、または修正したり、要件の変化に応じて新しい兵器を開発したりするために核兵器の専門知識を維持するために必要であると考えている。彼らは、予期せぬ事態に備えて追加の兵力を維持するのではなく、変化する軍事ニーズに適応する能力が、プログラムの重要な推進力であると考えている。^[9] しかし、議会は、新しい軍事要件を満たすために RRW が必要であるという考えを拒否した。2006 年の予算を計上するにあたり、歳出委員会は「RRW プログラムに基づくすべての兵器設計は、既存の配備済み備蓄の軍事要件の範囲内にとどまらなければならず、すべての新しい兵器設計は、過去の核実験によって検証された設計パラメータの範囲内にとどまらなければならない」と規定した。^[10]

米国エネルギー長官諮問委員会（SEAB）のタスクフォースによると、^[11] RRWプログラムと兵器の設計には以下の特徴があるはずだ。

• 適応性のある1,700～2,200の武器持続力レベルをサポート（3.1）
  • 12ヶ月以内に武器備蓄の問題を解決する
  • 18か月で武器を新しい要件に適合させる
  • 36か月以内に新しい武器を設計する
  • 48か月以内にフル生産の準備が整う
  • 18ヶ月以内に地下核実験を実施できる能力を有する
• 不感性高性能爆薬（TATBおよびプラスチック結合爆薬を参照）を使用してすべての新しい兵器を生産し、他の爆薬を使用する既存の兵器をすべて置き換える（3.1.2）
• 現在利用可能なあらゆるセキュリティ機能と使用管理機能を備えた新しい兵器を生産する。これらの機能の一部は兵器の基本設計に固有のものであり、既存の兵器の設計に後付けすることは不可能である（3.1.3）
• 重量と容積をトレードオフして最大化を図る設計: (3.1.4)
  • 核実験なしで認証
  • 製造と解体が安価
  • メンテナンス、監視、処分の容易さ
  • システム全体のモジュール性（プライマリ、セカンダリ、非核）
  • コンポーネントの再利用を最大化し、ライフサイクルコストを最小化する
• より大きなマージンとよりシンプルなコンポーネントを使用して、既存の設計と同等または改善されたレベルの信頼性を実現（3.1.5）
• コストが低い (3.1.6)
• 核実験を必ずしも受けることなく設計・認証できる設計（3.1.7）
• 多くの核兵器生産・保守機能を1か所に統合​​（4.1）
• （ついでに）兵器の核分裂反射体におけるベリリウムまたはベリリウム酸化物の使用を避ける設計（4.6）

しかし、SEAB全体は、タスクフォースがRRWプログラムが米国の核不拡散目標に及ぼす潜在的な悪影響を考慮しておらず、そのことはSEABの専門分野を超えているとして、RRWに関するタスクフォースの勧告を否認した。

RRW プログラムは、現在まで、生産開始を予定している新しい核兵器設計を開発したことを公表していない。おそらく、そうなれば、その兵器は米国の弾頭指定シーケンスの番号を受け取ることになるだろう。このシーケンスは現在、マーク 1 核爆弾 (別名リトルボーイ)から 1990 年代に中止されたW91核弾頭まで続いている。RRW 設計はおそらくその番号に続く指定を受け取ることになるだろうが、RNEP プログラムが実際に進行すれば、新しいRNEP 核バンカーバスター兵器は、RRW がその段階に達する前に、型式標準化され、番号が付けられる可能性がある。

2007年3月2日、NNSAはローレンス・リバモア国立研究所のRRW設計がRRWの初期生産バージョンに選ばれたと発表した。^[12]

選定理由の一つは、LLNLが提案した設計が、過去に地下でテストされた弾頭の設計と密接に結びついていたことだった。国家核安全保障局のトーマス・P・ダゴスティーノ局長代理は、この設計は1980年代にテスト発射されたものの、実戦には投入されなかった設計に基づいていると述べた。^[13]

LLNLのスタッフは以前、テストはされたものの配備には至らなかったW89の設計に基づいた設計エントリーを検討していると報道で示唆していた。^[14] この弾頭は1991年には早くもW88の弾頭の代替として提案されていた。 ^{[15] [16]} W89の設計には、不感高性能爆薬、耐火ピット、先進的な起爆装置安全システムなど、当時のすべての安全機能がすでに備わっていた。W89は、以前のW68核兵器プログラムからのピットを再利用し、耐熱性を持たせるためにバナジウムで再コーティングして設計されたとも伝えられている。 ^[17] W89弾頭は1980年代に試験発射された。^{[15] 1986年11月に}フェーズ2Aの技術定義とコスト調査、フェーズ3の開発エンジニアリング に入り、 1988年1月にW89という番号が割り当てられた。^[18] 主任設計者のブルース・グッドウィンは、この主設計を「SKUA9」設計と呼び、何度もテストされたと述べた。^[19]

W89弾頭の設計は、直径13.3インチ（340 mm）、長さ40.8インチ（1,040 mm）の兵器で、重量は324ポンド（147 kg）、威力はTNT換算で200キロトン（840  TJ）でした。^[20] 前述のように、テストされたW89設計に固有の主要な安全機能は次のとおりです。

• 不感性で耐火性のLX-17ポリマー結合爆薬。主爆薬成分としてTATBを使用した高性能爆薬の一種（不感性弾薬を参照）。
• 耐火ピット
• タイプD許可行為リンク^[21]
• 強いリンクと弱いリンクの爆発連鎖の安全機構^[22]

RRW 設計の修正には、おそらくベリリウム 中性子反射層を別の材料に置き換えること、設計全体にわたって性能マージンを拡大すること、ピット内の核分裂性物質の増加、放射線ケースまたは空洞の厚化が含まれる可能性もある( 「テラー・ウラム設計: 基本原理」を参照)。

2006年4月15日のワシントンポスト紙のウォルター・ピンカスの記事^[23]で、米国エネルギー省内の核兵器設計機関である米国国家原子力安全局のリントン・F・ブルックス局長は、信頼性のある交換用弾頭の2つの競合する設計がローレンス・リバモア国立研究所とロスアラモス国立研究所によって最終決定されており、2006年11月までにそれらの設計の1つが選択され、信頼性のある交換用弾頭開発プログラムが2008年度米国政府予算に組み入れられるようになると発表した。

この記事はRRWに関する以前の説明を裏付けるものであり、その兵器について次のように説明している。

政府関係者によると、次世代の核弾頭は既存のものより大型で安定性が高いが、威力は若干劣るという。また、テロリストに盗まれた場合に軍が遠隔操作で無効化できる「使用制御」機能も備えている可能性がある。

以前の兵器プログラムに基づいて、RRW には設計選択時に数値による兵器指定が割り当てられる必要があります。

2006年12月1日、NNSAは、当初のLLNLとLANLのRRW提案を分析した後、RRWプログラムを進めることを決定したと発表した。^[24] 当時、NNSAの核兵器委員会は、 2つの設計のどちらを進めるか選択していませんでした。

2008年度NNSA予算（88ページ）によると、^[25] RRWプログラムは次のように説明されています。

NWC は、2005 年 5 月に開始され 2006 年 11 月に完了した RRW 実現可能性調査を承認しました。RRW 調査の目標は、安全で、セキュリティが確保され、信頼性の高い備蓄に対する長期的な信頼を維持し、即応性のある核兵器インフラへの転換を可能にする設計を特定することでした。DOE/DoD 合同 RRW POG は、2012 会計年度の FPU 目標を掲げた RRW 弾頭の実験室設計コンペを監督する任務を負っていました。POG は、核実験なしの認証、設計定義、製造、および初期コスト評価を含む技術的な実現可能性を評価し、提案された候補が RRW 調査の目的と要件を満たしているかどうかを判断しました。POG は 2006 年 11 月に RRW 調査の結果を NWC に提示し、NWC は潜水艦発射弾道ミサイルの RRW は実現可能であり、フェーズ 2A の設計定義とコスト調査の完了に進むべきであると決定しました。さらに、核兵器委員会は、長期にわたって安全で確実かつ信頼性の高い核抑止力を維持するための戦略として RRW を採用すべきであると決定し、そのため、追加の RRW 設計の概念研究の開始も指示しました。次のステップには、RRW の詳細設計と予備的なコスト見積もりが含まれ、RRW 設計が確実性を高め、核実験なしで認証でき、費用対効果が高く、備蓄とインフラの変革の両方をサポートできることを確認します。この取得計画が完了し、核兵器委員会がエンジニアリングと生産開発に進むことを決定した場合、実行可能なプログラムをサポートするための次年度予算 (2009 年度 - 2012 年度) が提出されます。

そして（pp 94）^[25]

信頼性の高い交換用弾頭

この増額は、RRW をエンジニアリングおよび生産開発に進めるという NWC の決定を支援する活動の開始に資金を提供します。活動には、要件の最終決定、材料研究、技術実証、生産プラントとの詳細設計および同時エンジニアリング、追加の核実験なしでの認証を支援するモデリング、シミュレーション、分析などの設計、エンジニアリング、認証作業が含まれます。

資金は、2006 年度は 2,500 万ドル、2007 年度は 2,800 万ドル、2008 年度は 8,900 万ドルと記載されています。

以前のUC報告書^[26]で定義されているように、核兵器工学の段階は次のとおりです。

• フェーズ 2 = 競争的実行可能性調査、フェーズ 2A = DOE がプロジェクトを委託した研究所による設計定義とコスト調査、フェーズ 3 = 開発エンジニアリング (このフェーズの開始時に弾頭に番号が割り当てられます)、フェーズ 4 = 生産エンジニアリング、フェーズ 5 = 最初の生産、フェーズ 6 = 量産および備蓄。注: フェーズ 1 (概念調査) およびフェーズ 7 (= 廃止) に入るプロジェクトは含まれていません。

したがって、2008 会計年度の RRW 予算では、RRW 設計の 1 つが承認され、設計定義およびコスト調査の段階に入っていることを示しています。この文書では、どの RRW 設計が選択されたかは示されていません。

歴史的に、核兵器の核シリーズの識別はフェーズ 3 の入り口で割り当てられており、設計が進んでフェーズ 2 が完了してフェーズ 3 に入ると、1 ～ 2 年でこれが実現すると予想されます。

この設計は、2012 年末までに最初の生産ユニット (FPU) を納入することを目的としています。

2007年3月2日、NNSAはローレンス・リバモア国立研究所のRRW設計がRRWの初期生産バージョンに選ばれたと発表した。^[12]

2008 年度国防権限法、HR 4986、第 3111 条は、フェーズ 2A を超えて RRW プログラムに資金を支出することを禁じています。実質的に、これは RRW プログラムが議会の明確な承認なしに前進することを阻止しています。第 3121 条第 1 項は、追加のプルトニウム コアの製造を避けるために、以前に製造されたプルトニウム コアを RRW 弾頭に再利用することの調査を義務付けています。第 3124 条は、核兵器不拡散条約への米国の関与を再確認し、交渉を通じて米国とロシアの相互軍備削減を奨励しています。

オバマ大統領の2009年度エネルギー省予算では、信頼性のある代替弾頭プロジェクトの開発作業を中止することを求めている。^[27]

RRW 計画の反対派は、この計画は米国の兵器をより安全で信頼できるものにすることには無関係であり、単に新しい兵器を設計し、兵器研究所の雇用を維持するための口実に過ぎないと考えている。^{[28] [29]}彼らは、国防長官とエネルギー長官が過去 9 年間、既存の核兵器備蓄は安全で信頼できると認定していることを指摘している。既存の備蓄は、米国が核兵器実験の一時停止に入る前に徹底的にテストされた。シドニー・ドレルとジェームズ・グッドビー大使によると、「1945 年以来 1,000 回以上のテストに基づく現在の米国の兵器よりも信頼性が高く、安全で、効果的な、このような未テストの設計で構成された現代の新しい兵器を想定するには、並外れた想像力が必要である」とのことである。^[30]

批評家たちは、この一見無害なプログラムは米国の国家安全保障に重大な損害を与える可能性があると主張している。批評家たちは、RRWプログラムの拡大は米国の同盟国だけでなく敵対国も怒らせるだろうと考えている。彼らは、このプログラムが、イランや北朝鮮などの新興核保有国との外交や核物質や核機器の秘密取引の抑制に不可欠な核不拡散に関する国際協力を混乱させるのではないかと懸念している。^[28]

• 霧の塊
• 核兵器の設計
• 核兵器のリスト
• 米国の核兵器備蓄の改修

• ピットの寿命
• 米国の核兵器計画: 信頼性の高い代替弾頭の役割
• globalsecurity.org の信頼性の高い代替弾頭ページ
• DOEのRRWに関する主張
• 「信頼性の高い代替弾頭プログラムに関する懸念」住みやすい世界のための評議会
• 「核兵器：信頼できる代替弾頭」議会調査局、2006 年 3 月 9 日更新
• 「核兵器：信頼できる代替弾頭」議会調査局、2007年2月8日更新、アメリカ科学者連盟経由
• 「核兵器：次の核兵器」ジェフ・ブルムフィール著、ネイチャー、2006 年 7 月 6 日（購読が必要）