核兵器のしくみ

核兵器は、TNTのような化学反応ではなく、原子の中心にある原子核そのものからエネルギーを取り出します。冷蔵庫ほどの大きさの弾頭一つで、第二次世界大戦で投下されたすべての爆弾を合わせたよりも大きなエネルギーを放出できます。基本となる仕組みは二つ、核分裂と核融合です。

核分裂：重い原子を割る

ウラン235やプルトニウム239といった特定の重い同位体は、中性子が当たると二つの軽い破片に割れ、エネルギーと2～3個の新しい中性子を放出します。十分な量の物質が十分に密に集まっていれば（臨界質量）、その中性子がさらに核分裂を引き起こし、反応は指数関数的に増えていきます。約80世代の倍増が1マイクロ秒足らずのうちに起こります。

工学上の課題は、起爆の瞬間まで物質を未臨界に保つことです。1945年には二つの解決策が作られました。

• ガンバレル型：ウランの塊を砲身の中でもう一つの塊に撃ち込みます。単純で信頼性が高いため、使用前に完全な試験すら行われませんでした。これがリトルボーイ、約15キロトンの広島原爆です。
• 爆縮型：プルトニウムの球を、精密にタイミングを合わせた通常火薬で押しつぶして超臨界にします。この設計はトリニティ実験で実証され、長崎上空のファットマンに使われました。

純粋な核分裂兵器の上限は数百キロトンです。実験された最大のものであるアイビー・キングは約500キロトンでした。

核融合：熱核兵器への飛躍

核融合は重水素と三重水素という軽い原子核を結びつけ、1グラムあたりではさらに大きなエネルギーを放出しますが、数千万度の温度が必要です。実用になる唯一の「点火装置」は核分裂爆弾そのものです。多段式のテラー・ウラム型では、まず核分裂の「プライマリ」が爆発し、そのX線が、爆弾が自らを吹き飛ばす前に、物理的に離れた核融合の「セカンダリ」を圧縮して点火します。段は原理上いくらでも連ねることができ、ソ連はこうしてツァーリ・ボンバで50メガトンに到達しました。

現代の弾頭の大半は2段式の熱核設計で、通常はブースト型です。プライマリに数グラムの重水素・三重水素ガスを注入すると効率が大きく上がり、小型で軽く安全でありながら数百キロトンの威力を持つ弾頭が作れます。

現代の弾頭が「小さい」理由

冷戦期のミサイルは命中精度が低かったため、超大国は数メガトンの弾頭でそれを補いました。誘導技術が向上すると、精度が力まかせの威力に取って代わりました。今日配備されている典型的な戦略弾頭、たとえばアメリカのW88（455キロトン）やロシアのトーポリの弾頭（800キロトン）は、1960年代の数メガトンの怪物よりはるかに小さく、今では1発のミサイルが巨大な弾頭一つではなく、個別に目標を狙える複数の弾頭（MIRV）を運びます。

違いを自分の目で確かめる

こうした数字の意味をつかむいちばんの方法は、地図上で比べてみることです。15キロトンの広島原爆、次にワシントン上空での現代の800キロトン級トーポリ弾頭、そして50メガトンのツァーリ・ボンバを、すべてシミュレーターで試してみてください。破壊が実際にどのように起こるかは、核爆発の影響で説明しています。