もし理系大学院の男子学生が核兵器の開発を命じられたら　原爆編

cladegifan @cladegifan

さて、落ち込んでいてもしゃーないので、とりあえず起爆装置にあたる原爆を作ることにした。北朝鮮辺りはこんな物も作れないで核保有国とか吠えているわけだし、取り敢えず作ればうち（日本）も核保有国の仲間入りだわなww。と気を取り直して設計にかかる。すると、教授から及びだしが掛かった。

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「君ももう知っているかもしれないが、１９７３年に当時の通商産業省（現経済産業省）の主導の元に、爆縮レンズの実験が行われている（事実です！）。爆縮レンズを試作し、それが作動する様子を高速カメラで撮影した。その画像を検討した結果、起爆に充分な精度が得られたと判断したらしい」。

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「国家機密だが、提供して下さるそうだ。必要かね？」。「お願いします。現物がもし残っていればそれも」。「解った。全く同型の装置を当時製作しており、それが現存するそうだから、設計図と一緒に取り寄せよう」。「ありがとうございます」。頭を下げて教授室を出る。

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研究室に戻ってＴＶをつけると、今日も原発反対のデモ。坂本龍一と大江健三郎が演説していた。「才能の枯渇した音楽家と作家が老醜をさらしているな。旧世代は引っ込め。僕達はこれから何閏年もこの島で暮らしていかなきゃならないんだ。だから、僕が苦労してこんなことやってるんだよ」と呟く。

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爆縮レンズと設計図が届いた。開封して唖然。「こんなもんで起爆できんのかーーーー！！？」。考えてみれば４０年前の機械である。今の目で見れば原始的を通り越している。あの名作　太陽を盗んだ男 　 http://t.co/KtwhBFPG を思い出してしまった。

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沢田研二演じる高校教師が、自宅で原爆を作ってしまうというお話。彼の口癖が、「原爆は誰にでも出来る。プルトニウムさえあれば」だったなぁ。あの映画は、当時世界中で話題になった書籍「１０万円で作れる原子爆弾」が元ネタになっていたそうだが、「実際、作れるわぁ」と呟いてしまった。

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秋葉で部品買ってくれば、もっと性能の良い物作れるよなぁと思う。ついでに、こんな物もまともに作れない北朝鮮にある種畏怖を覚えたりする。まあ、現在では入手不可能な部品も多いので、火薬と電子化回路に詳しい学内の知り合いに相談し、ブラッシュアップと製作を依頼する。

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一応断っておくと、この計画はオールジャパンという形で進められている。元々、主民党政権時代末期に当時の首相野間と民自党総裁　山垣（現首相）の２人が立案したもので、現在は防衛大臣　岩破の元で進められている。当時のヒステリックな原発廃止運動に危機感を感じた２人が、極秘に進めた計画だ。

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爆薬となるプルトニウムは、兵器級に精製され、搭載可能になるよう準備が進められている。この化学処理が実は面倒臭い。地味で手間がかかり、放射性物質を扱うからリスクも高い。現場の技術者の方達に感謝しつつ、自分のやることがなくなってしまったので、シミュレーションでもやっておくかと考える。

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シミュレーションには２種類ある。コンピュータシミュレーションと物理的シミュレーションだ。地球シミュレータが温暖化予測をやったあたりから、前者の方が有名になったかな？コンピュータので行うシミュレーションがこれだ。後者は、ミニチュアや本来とは違う条件で実機を動かしてみることが該当する

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水分を含んだ土の上に家の模型を載せ、揺らしてみると地面が水浸しになったりする映像を見たことがあるでしょ。あれが、物理的シミュレーション。１９７３年に行われた国産爆縮レンズの実験も同様。プルトニウムを入れないで、実際のレンズを動作させ精度を確認した。

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コンピュータシミュレーションは、スパコンと切っても切れない関係にある。そして、兵器から家電まであらゆる物の設計に用いられている。だからこそ、アメリカはその命綱であるスパコン技術の開発、独占に拘るし、日本も独自のスパコン技術の保有に拘るわけだ。これもある種の防衛であり戦争なのだ。

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今回、僕がやるのは爆縮レンズのシミュレーションだ。内部に兵器級プルトニウムを入れた条件で爆縮レンズを動作させ、１９７３年のデータにある精度で起爆が可能かどうかを調べる。ジョン・フォン・ノイマンのZND理論をベースにプログラムを組む。ZND理論は、マンハッタン計画当時、

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爆縮レンズを開発するために、ノイマン達が作り上げたより精密な爆撃派に関する理論だ。当時、デヴィッド・レナード・チャップマンとジャック・ジュグエのＣＪ理論が、火薬の効果をシミュレートする主流の理論だったのだが、爆縮レンズを設計するための精度を欠いていた。

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http://t.co/51YSmkIk 。そこでノイマン達が作り上げたのがＺＮＤなのだが、 http://t.co/Moc9gY6s 数段複雑な理論になっている。偏微分方程式をコンピュータで解く場合、離散化という作業が必須になる。微分という概念その物を扱うことは出来ないので、

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２点間の距離を限りなく０に近づけた極限の傾きではなく、非常に小さい距離離れた傾きとして方程式を書き直す。これが離散化だ。あくまで近似なので、精度のコントロールに経験とセンスが要求されるし、そもそも大本の方程式自体自然現象の近似なわけだから、そこでも誤差が生じる。

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で、そうした誤差によってシミュレーションその物が不可能になってしまう場合がしばしばあり、それを押さえ込むために、数値計算屋は様々な工夫を凝らすわけだ。ノイマンの理論では、双曲型偏微分方程式を解かなければならないわけだが（「楕円型」，「放物型」，「双曲型」の３種類に分類される）。

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衝撃波の不連続部分で解が発散（無限になってしまう）することに気付く。大まかに言うと、衝撃波の前後での不連続性が理想的に設定されているため、そこで矛盾が生じてしまうわけ。なんで、人工粘性っていう概念を導入して不連続性をぼやかすことで計算を可能にしたってわけだ。

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（正確な表現じゃなかったらご免なw）。まあ、こう書くと簡単だけど、｀計算機が無い時代｀だ。膨大な数値計算を手計算でやったわけで、その努力には頭が下がる。んで、現代人の僕としては、取り敢えず目の前のＰＣ君に計算をやってもらおうというわけで、MatlabとＣで手抜きのプログラムを作る

cladegifan @cladegifan

ざっと計算してみると、問題無く起爆出来そう。本当に簡単だねw。後は製品？が出来上がるのを待つだけなので、ここで、コールドラボとホットラボについて説明しておく。良く、核に関するコメントで、「実験する場所が無いから無理」っていうのがある。これは半分正しく半分間違っている。

cladegifan @cladegifan

現在の、特にシミュレーションに関する技術を使えば、高い確率で爆発する核を設計することは可能だ。原爆であれば９割、水爆なら７～８割程度には追い込める。ご存じの様に、核兵器は使われない兵器である。戦闘機なんかとは根本的に目的が違う。だから、極論すれば、爆発するであろう核を開発したと

cladegifan @cladegifan

公言し配備すれば、威嚇としての役割は充分果たせる。イスラエルの核は諸説あるが（アメリカで実験されたという説もある）、爆破実験は行われていないとされる。実際、日本が原爆を製造、保有したと宣言すれば、｀それは確実に爆発する物｀と認識されるはずで、それで充分だという考え方も正しいのだ。

cladegifan @cladegifan

こういう、実際の爆破実験を経ていない状態をコールドラボと言う。逆に、実際の爆破実験が行われた状況をホットラボという言葉で表す。僕自身、原爆の製造であり、北朝鮮の様に数発程度の製造を行うのであれば、コールドラボで充分だと思う。しかし、水爆の製造、かつ最低１００発以上の量産という

cladegifan @cladegifan

今回の条件では、どうしてもホットラボが必要だ。少なくともエンジニア（の卵）として、実際に動作するかどうか不明の機械を量産させることは出来ない。で、教授に相談する。教授の話では、政府が国内で地下核実験が可能な場所と設備を既に準備してあるとのことだった。確かに、原爆程度であれば、

cladegifan @cladegifan

国内で実験が可能かと納得する。１週間ほどして、依頼してあった爆縮レンズが完成したとの知らせを受けた。短期間で作ったが１９７３年の物より軽く１桁は精度が上がっているとのことだった。量産の際には、更に１桁上げる予定とのこと。頼もしい。