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 原理編

どこかに似た様なタイトルの作品がありますが、気にしないで下さい。 核兵器に関しては、知っている様で実は知らない、勘違いしている人がほとんど。 都市伝説てんこ盛りの世界です。 実際に核兵器を開発するプロセスを通して、勘違いし易い部分に正確な知識を提供して行きます。 せめて、原爆と水爆の違いだけは理解して下さい。
エネルギー ウラン 開発 プルトニウム 核兵器 原爆 水爆
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cladegifan @cladegifan
昨日、真剣に危機感を感じ投稿した 軍事的抑止力としての原発 中国を前に2000発の核弾頭を捨てるのか?  http://t.co/6MfkL7Jh のレスポンスが悪いので、なんとなく馬鹿馬鹿しくなった。で、本日は好き放題に書かせてもらいます。
cladegifan @cladegifan
タイトルは、「もし大学院のの男子学生が核兵器の開発を命じられたら」(爆)。当然、あれのパクリですww。核兵器に関しては、政治家含めまともに理解している方がほとんどおらず、2chの投稿なんぞ読んでいると頭を抱えてしまうのが現状。これを読んで、正確な知識を身に付けて欲しい。
cladegifan @cladegifan
以下、全てフィクション。ある日、僕は教授に呼ばれてこう言われた「中国がさ、やばいんだよね。そんで、政府から`水爆`の開発を命令されたのよ。なんでうちの研究室に来たのかは解らんけどさw。でまあ、君にどうかなぁと思ってね。学位論文のつもりで取り組んでみてよ、ね」。
cladegifan @cladegifan
僕は、内心ニヤリとした。来たか!という感じ。こうなることは、数年前、あの反原発デモの大騒ぎの時から解っていたからだ。政府がエネルギー政策変更の案として、3つを提出したあれだ。当時の現状では45%を予定していた。それを、2030年までに25%、15%、0%に減らす。
cladegifan @cladegifan
そのどれかを選択しろという、例のあれだ。まず、そもそも削減が前提になっていることに、僕等事情を知っている者達は驚愕した。怯える奴もいれば喜ぶ奴もいた。僕は後者。全身がブルッと震えたのを今でも覚えている。やっと、自分が長年望んでいた状況がやってきたからだ。
cladegifan @cladegifan
この数字が示す意味は、解っている人間には簡単だ。悪くとも、「25%なら核保有は無し、15%なら半分、0%なら全部」。国内の原発を概ね50基として、15%なら25基が、0%なら50基が廃炉となり核ミサイルのサイロに変わるわけだ。これが脱原発の本当の意味であり、政府の決断を示していた
cladegifan @cladegifan
まあ、立場上断るわけにもいかんので引き受けた。で、取り敢えず手に入る限りの資料を集めてみた。そもそも核兵器について良く知らんので、ネットで引っ張り、それから論文検索。知人にも頼んで手に入る限りの資料を集めた。まずは、核兵器って何なのか理解するところから始めたわけだな。
cladegifan @cladegifan
で、頭を抱えた。教授が言ったのは`水爆`だ。`原爆`ではない。なんとなく伝え聞いた話で、プルトニウム固めて爆縮レンズ作ればOK!!とか思っていたのだが、甘かった。それは原爆。水爆ではない。世間ではこの2つ完全に混同しているけど、実は全く違う、次元の違う代物だったのだ。
cladegifan @cladegifan
核については、アメリカ合衆国、ロシア(ソ連からの継承)、イギリス、フランス、中国の他、インド、パキスタン、北朝鮮が保有を表明している。また、イスラエルも保有がほぼ確実視されている。つまり、計9カ国が保有しているわけだ。ただし、これは原爆=原子爆弾のお話。
cladegifan @cladegifan
http://t.co/hHwV3Uqx 水爆=水素爆弾になると数はグッと減って、アメリカ合衆国と旧ソビエト連邦(ロシア)、イギリス、中華人民共和国、フランスの5カ国のみになる。半分だな。で、問題はこの中に中国が入っていること。今回の開発は対中用だから水爆でないと意味が無いのだ
cladegifan @cladegifan
一般に核(兵器)と呼ばれる場合、原子爆弾を指すかイメージする人が多い。広島、長崎に落とされたやつだな。これは、ウランやプルトニウムの`核分裂`を利用した爆弾で、ウランやプルトニウムが核分裂する際に少し軽くなる。その軽くなった分(質量の減少分)がエネルギーに転化される爆弾が原爆。
cladegifan @cladegifan
一方で、重水素(D)や三重水素(T)という水素の同位体が核融合を起こし、その際に生じる質量欠損をエネルギーに転化した爆弾が水爆=水素爆弾だ。両者の違いは、圧倒的な破壊力の差。水爆は作り方にもよるが、原爆と1桁~3桁違う破壊力を持つ。一般的には、100倍程度の破壊力と言われるな。
cladegifan @cladegifan
開発当時、スーパー爆弾と言われた所以で、通常爆弾→原爆 と同等の関係が、原爆→水爆 にはあるわけ。現在、原爆に関してはかなり詳細な資料が出回っているんだけど、水爆に関する詳細な資料は皆無だ。つまり、水爆に比べれば原爆は「玩具みたいな物」だからどーでも良いよということなんだろう。
cladegifan @cladegifan
水爆の爆発力が巨大になるのは、核融合を起こす際の質量欠損が大きいからだ。質量欠損は、E=mc^2 でエネルギーに転化されるから、わずかの差であっても巨大なエネルギーの差になる(もっとも、点火に原爆を使うのでそのエネルギーも加算されるから、それだけとは言えないんだけどね)
cladegifan @cladegifan
構造も複雑だ。原爆の原理は至って簡単。プルトニウムを固めて爆発しない程度の大きさにしておく。んで、周りを32面体の爆縮レンズで囲んで  http://t.co/ejgjvNTa 一気に爆薬を点火、同時に周囲から縮めることで超臨界状態→爆発 させれば良い。それだけのことだ。
cladegifan @cladegifan
北朝鮮ならともかく、日本の現代の火薬技術とテクノロジーを持ってすれば楽勝!こいつは簡単だ。しかし、水爆は違う。この原爆自体を点火用に使うし、構造も複雑になる。そもそも構造が良く解っていないというか完全には公開されていない(涙)。
cladegifan @cladegifan
http://t.co/rICK7Rmz の右の図を見て欲しい。エドワード・テラー(Edward Teller)とスタニスワフ・ウラム(Stanislaw Ulam)が設計した テラー・ウラム型(Teller–Ulam configuration)水爆の大まかな構造だ。
cladegifan @cladegifan
弾殻は放射線の反射材として機能させるために、ベリリウム、ウラン、タングステンなどが使用されるんだけど、爆発時には内部から膨大な中性子が発生するので、この部分にも ウラン238やウラン235を分厚く付けておくと原爆として機能するわけだからお得だ。こいつは3F爆弾と言われている。
cladegifan @cladegifan
http://t.co/PmYvi8NY 予算が少ない状況で極力強力な奴を作りたいからね、こいつも選択肢として考えておこう。primaryの方にあるのが原爆。こいつが点火の役割を果たす。核融合は超高温、超高圧下でしか起こらない。核融合炉が1億度とかとんでもない温度を必要とするのは
cladegifan @cladegifan
そのためだ。一方、こっちは爆弾だからね、一瞬そういう状態を作れば良いわけ。だったら、原爆使うのが一番早いでしょ。ちなみに、点火に原爆を使わない純粋水爆  http://t.co/ZX0rKar9 をアメリカがずっと研究していただんだけど、実現してないみたいだね。
cladegifan @cladegifan
さて、水爆の中核になるのは、下にある3重構造の円筒だ。外層に圧縮材としてのウラン238、中間層に主役の核融合物質としての重水素化リチウム、中心に更なる熱源としてのプルトニウム239よりなる3層の物質が置かれる。主役は、重水素化リチウムで、こいつに核融合を起こさせる。
cladegifan @cladegifan
爆発のプロセスはこんな感じだ。1,原爆の爆発→膨大なX線とガンマ線、中性子線が放射され、外殻で反射されたりして、中は目一杯の状態になる。2,核物質を取り囲むスチレン重合体などを瞬時にプラズマ化させ、高温高圧となって円筒を圧迫。
cladegifan @cladegifan
3,円筒外側のウラン238が推進効果で、重水素化リチウムを中心へ圧縮。4,同時に中軸のプルトニウム239がガンマ線と中性子線の照射を受けて核分裂→重水素化リチウムを圧縮する。5,超高温超高密度に圧縮された重水素化リチウムはやがてローソン条件を満たし、核融合反応を起こす。 
cladegifan @cladegifan
6,核融合によって生じた高速中性子が外殻のウラン238に核分裂を起こさせ、これを爆発させる。 まあ、そんなこんなで、結局、最初の原爆+プルトニウム239+ウラン238+重水素化リチウム(核融合)がいっせいのせい!と数万分の1秒の閒に起こるため、全部のエネルギーの合計が巨大な爆発力
cladegifan @cladegifan
を生み出すわけ。書いていて疲れたけど、読んでいる方も疲れたでしょw。要は、原爆に比べて桁違いに複雑な代物なんだは、んで、今回、僕はこいつを作らなきゃならんわけだな(涙)。なお、重水素化リチウムに起きる反応が具体的にどういう物なのかについては緒論ある。
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コメント

cladegifan @cladegifan 2012年7月22日
続編の 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 http://togetter.com/li/342868 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 水爆編 http://togetter.com/li/342874 です。
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