水素爆弾
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水素爆弾（すいそばくだん）は、核融合を利用した爆弾。核兵器の一種。水爆という略称で呼ばれる。
原子爆弾を雷管代わりに用い、この核分裂反応で発生する放射線、超高温、高圧を利用して、水素の同位体で原子量の大きな重水素や三重水素の核融合反応を誘発し、莫大なエネルギーを放出させる。普通の水素は核融合反応の速度が遅いため実用にならず、「水素爆弾」という語に含まれる「水素」はあくまで重水素および三重水素の事である。原爆による高温度が重要である点から「熱核爆弾」と呼ぶ場合もある。一般に核出力は原爆をはるかに上回る。なお、中性子爆弾も水爆の一形態である。
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[編集] 開発の歴史
第二次世界大戦末期のマンハッタン計画後、アメリカでエドワード・テラー、スタニスラフ・ウラムらによって開発が進められ、1952年11月1日、エニウェトク環礁で人類初の水爆実験、アイビー作戦 (Operation Ivy) が実施された。この作戦でアメリカはマイク (Mike) というコードネームで呼ばれる水爆の爆発実験に成功した。マイクの核出力は10.4メガトンであったが、本来は気体である重水素や三重水素を零下二百数十度に冷却液化しなければならないため、そうした大規模な装置類の付属により、マイクの重量は65トンに及び、実用兵器には程遠いものであった（気体のままでは密度が低く、核融合反応が起きない）。ところが、翌1953年、ソヴィエト連邦が重水素などの熱核材料をリチウムと化合させて固体として用いた水爆の実験に成功した（実際には水爆ではなかったと言われている）。この型では大掛かりな付属装置が不要なため水爆を小型軽量化できた。その後アメリカも熱核材料をリチウムで固体化した水爆を完成。1954年、キャッスル作戦 (Operation Castle) が実施された。作戦の一つ、ブラボー (Bravo) 実験の成功により大幅な小型化が実現、更に米ソ両国で核実験が続けられ1955年から1956年には爆撃機にも搭載可能になり核兵器における威力対重量比が格段に増大する結果となった。いわゆるメガトン級核兵器の登場である（1メガトンは1,000キロトン、つまり百万トン分のTNT爆薬が爆発したときに発するエネルギーに相当する核出力を意味する。広島に投下された原爆の出力は15キロトン、長崎のそれは20キロトンであった）。
[編集] 原理
水爆の構造は重要な軍事機密であるため一切公表されていないが、以下のようであろうと推測されている。
回転楕円体をした弾殻内の一方の焦点に雷管の原爆が置かれ、もう一方の焦点に熱核材料が置かれる。原爆の爆発により放出された膨大なX線やガンマ線が弾殻の球面に反射して熱核材料に集中し、超高温に加熱すると同時に超高密度に圧縮し、核融合反応が起こって水爆の爆発となるのである。主に核融合のエネルギー源となるのは重水素であり、重水素は天然の水中に5000分の1の割合で含まれているため抽出が容易で安価である一方、三重水素は天然にはほとんど存在せず、原子炉内でリチウムに中性子を照射して製造しなくてはならないため、非常な時間と経費がかかる。だが重水素は原爆のエネルギーのみでは小さすぎて核融合反応を起こしにくく、三重水素は核融合を起こしやすい。したがって水爆では、まず雷管の原爆により重水素と三重水素の混合物で核融合を起こさせ、その大きなエネルギーで重水素の核融合を導くという2段構えの方法を用いなければならない。
それに対し、重水素の凝固剤として用いられるリチウムが、雷管の原爆から発せられる中性子により三重水素を生成するので、重水素化リチウムを使用した水爆では三重水素は不要とする説もある。リチウム6の原子核に中性子を当てるとヘリウム4と三重水素の原子核が形成されるのであり、先述の原子炉内での三重水素製造もこの原理に基づくものである。ただし、雷管の原爆から発した電磁波は光速で熱核材料に達して加熱圧縮するので、中性子の到達までに核融合が始まってしまうという難点がある。あるいは、原爆からの中性子ではなく融合燃料の慣性圧縮から生じるD-D反応より生成した中性子を元にD-T反応が誘発するので、融合燃料の点火自体には三重水素は不要ではないかという意見もあり真相ははっきりしていない。
歴史上最大の威力の水爆は旧ソ連のRDS-220「ツァーリ・ボンバ」と呼ばれるもので50メガトン（広島型原爆の約3,300倍）の核出力を誇った（本来の設計上は100メガトンを超えていたが、自国の環境に配慮して威力を抑えたと言われている）。この爆弾は長さ8m、直径2m、重さ27トンと巨大な物で、専用改修を受けたTu-95爆撃機に搭載され、1961年10月30日にノヴァヤゼムリャ島の上空約4,000mで炸裂した。爆発による衝撃波が地球を三周しても観測されたということからも、その威力が伺える。この爆弾は米ソ間の軍拡競争の産物であり、実際には量産されなかった。
現在では原爆を起爆剤に使用しない純粋水爆、いわゆる「きれいな水爆」の研究が進められている。これは起爆に原爆を使用しないため、核分裂反応による放射性降下物（フォールアウト）が生成されず、残留放射能が格段に減るという仕組みである（ただし起爆時の核反応でα,β,γおよび中性子線などの放射線、核融合やその燃え残りで生じた水素などの放射性同位体は少なからず放出される）。2005年現在、アメリカのローレンス・リバモア国立研究所にある実験施設「ニフ」でレーザーによる核融合が、またロシアの核研究施設アルザマス16では磁場による核融合（Z-ピンチ方式）がそれぞれ研究されている。しかし現在も実用には至っていない。
[編集] 水爆による被害
1952年のアイビー作戦による実験以降、水爆が戦争に於いて使用された例はない。
しかし、第二次世界大戦後、世界各地で大規模な核実験（水爆実験）が数多く行われ、偶発的に遭遇した第三者や環境への被害が広がった。その代表的な事件として、1954年3月1日にビキニ環礁で行なわれた前述のキャッスルブラボー実験の際に、日本の第五福竜丸を含む漁船数百隻が被爆したものがある。
1963年に調印された部分的核実験禁止条約（PTBT）によって、水爆を含め大気圏・宇宙空間・水中での核実験は禁止されている。しかし、これ以降もPTBTで禁止されなかった地下核実験はたびたび行なわれた。1996年には地下核実験禁止を含む包括的核実験禁止条約（CTBT）が国連で採択されたが、未批准国などによって核実験が強行されるなどしており、2007年現在も条約は発効していない。
