核出力
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2024/12/15 08:06 UTC 版)
核出力（かくしゅつりょく、英: Nuclear (weapon) yield）は、核兵器の爆発の威力を示す尺度である。核兵器が爆発する際に放出するエネルギー量を示すものであり、通常これに等しいエネルギーを得るために必要なトリニトロトルエン (TNT) の質量で表される。
定義
核出力の単位はキロトン (kt = TNT 1,000 t) 又はメガトン (Mt = TNT 1,000,000 t) を用いるが、時折テラジュール (TNT 1 kt = 4.184 TJ) も用いられる。TNTの爆発によって放たれる正確なエネルギー量を測定するのは、特に「核の時代」の黎明期では難しく、不確実さがあった（1 gのTNTが発するエネルギーは980 - 1,100 calと幅があった）。このことを受けて、TNT換算として定量化して、1 ktの核出力を、1 gのTNTの発するエネルギー量を1,012 cal (= 4.184 kJ) に等しいとして単純に換算し、おおまかに1,000 tのTNTの出力エネルギー量として規定している。
なお、日本語の核出力という言葉は、原子力発電所等の原子炉の出力エネルギー量の意味にも用いられるため、核兵器の爆発力を示す場合には、特に爆発の破壊力ということを意識して核威力（かくいりょく）という言葉が使われることがある。ただ、この核威力という言葉も定義が曖昧で、核兵器を持つことによる他国に対する脅威ないしは外交的・軍事的圧力などのことを指すこともあるため、混同を避けるために本項では平和利用・軍事利用を区別せず、原子力分野で一般的な用語である「核出力」を核兵器の威力も示すものと定める。
核出力限度
核出力質量比は、核兵器の質量と核出力の総計を比較したものである。水素爆弾の理論上の最大核出力質量比は、質量1 tあたり核出力6 Mt (6 Mt/t) である。現実的に達成できる限界は、それよりも幾分低く、約5.2 Mt/tほどである。現在のアメリカ合衆国の核兵器の核出力質量比は600 kt/t (2.5 TJ/kg) から2.2 Mt/t (9.2 TJ/kg) である。いくつかの核兵器の核出力質量比を比べてみると、デイビー・クロケットの核出力質量比は0.4 - 40 kt/t (0.002 - 0.167 TJ/kg) 、リトルボーイは4 kt/t、ツァーリ・ボンバは2 Mt/t (8 TJ/kg) （実はこの倍の出力が予定されていたが、故意に半分に減らされている）、Mk-41は5.2 Mt/tである[1]。
これまでに造られた純粋な核分裂爆弾で最大のものは500 ktの核出力を持っていたが、これが同様の設計での限界の域にある。核融合増幅はそのような兵器の効率を相当上げることができたであろうが、結局のところ、すべての核分裂に基づく兵器には臨界量に対処することの難しさがあるために核出力にはおのずと限度がある。しかしながら、核融合爆弾（水素爆弾）には現在わかっている範囲では核出力の限界がない。原理的には、水素爆弾は数千 Mt、つまりギガトン (Gt) 級の核出力を持ち得たのである。
理論上の最大核出力質量比がおよそ6 Mt/tで、達成できる比率が最大5.2 MT/tであるので、核兵器の航空運搬には実際的な制限がある。例えば、アントノフAn-225の250 tのペイロードをすべて核兵器の搭載に用いることができるならば、当該航空機で運搬できる核兵器の核出力限度は250 t× 5.2 Mt/t、つまり1,300 Mtである。同様に、ミサイルに搭載される核兵器の最大の核出力限度もミサイルのペイロード能力によって決まる。ロシアの大型のR-36M (SS-18) ICBMには7,200 kgのペイロード能力があり、搭載できる核弾頭の計算上の最大核出力は37.4 Mtである。事実、単弾頭のSS-18 mod 1の核出力がおよそ24 Mtである[2]。最近は、所定の総核出力又はペイロード能力に対してより小さなMIRV弾頭（多弾頭方式）のほうがより広範囲の破壊効果を得られるため、単独の大型弾頭はあまり使われなくなっている。
核出力の算出と論争
核爆発の出力を計算することは、キロトン又はメガトンといった大雑把な数字を使っても難しいものがある（単位にテラジュールを使う方が若干精密である）。よく管理された状況の下でさえ、核出力を精密に測定することは非常に難しく、より管理が行き届いていない状況では、誤差の範囲は非常に大きくなりうる。核出力は、爆発の大きさ、爆発の明るさ、地震計のデータと衝撃波の強さに基づく計算をはじめとするいくつかの方法によって計算できる。エンリコ・フェルミが、トリニティ実験の際に小さな紙切れをいくつか空中にまき、それらが爆発の衝撃波によって動かされた距離から核出力を（かなり）粗く概算したことはよく知られている。核出力の優れた近似は、G.I.テイラーによって導かれた無次元数を使って概算できる[3]。その無次元数 c は、次の式で表される。
核出力
出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2022/08/13 06:37 UTC 版)
現在では（2005年以降）、核出力の最良推定値は、TNT換算で16 kt ± 2 kt である。1TNT換算トン = 4.184×109 J なので、 6.694×1013 J ということになる。なお、長崎に投下されたファットマンの核出力は、21 kt ± 2 kt である。 核出力についての過去の数値は様々であった。 ウィルアム・パーソンズのエノラ・ゲイからの視認による推定値：18 kt トルーマン大統領の発表：20 kt（パーソンズの推定値をスピーチライターが丸めたもの） ウィルアム・ペニーらによる広島の現地での測定によるもの：12 kt±1 kt 燃焼力に基づくもの：13.4 kt - 13.7 kt en:Frederick Reinesによる1953年の推定値：15 kt ロスアラモス国立研究所のJohn Malik による1985年の推定値：15 kt（不確かさは20%）（このMalikによる推定値は広範に引用されている。）
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