1954年に行われたキャッスル・ブラボー熱核実験で発生したキノコ雲。これはアメリカが実施した史上最大の核実験である。

核兵器実験は、核兵器の性能と爆発の影響を判定するために行われる実験です。 1945年以降、2,000回以上の核兵器実験が実施されてきました。核実験は政治的にデリケートな問題です。各国政府は、核兵器の強さを示すために、しばしば実験を行ってきました。しかし、その破壊力と放射性降下物の影響から、実験は民間人だけでなく政府からも反対を受け、国際的な禁止措置が講じられています。これまでに数千回もの実験が行われており、そのほとんどは20世紀後半に行われました。

最初の核兵器は、1945年7月16日にニューメキシコ州のトリニティ・サイトでアメリカ合衆国によって実験的に爆発させられ、その威力はTNT火薬換算で約20キロトンに相当した。最初の熱核兵器技術実験は、コードネーム「アイビー・マイク」と呼ばれる人工装置を用いて、 1952年11月1日（現地時間）にマーシャル諸島のエニウェトク環礁で行われた。史上最大の核兵器は、 1961年10月30日にノヴァヤゼムリャで実験されたソ連のツァーリ・ボンバであり、その威力は推定50～58メガトンと、史上最大のものであった。

核技術の出現とその世界的な影響の拡大に伴い、反核運動が形成され、1963年には当時の核保有国4カ国のうち3カ国（英国、米国、ソ連）と多くの非核保有国が部分的核実験禁止条約に署名し、大気圏内、水中、宇宙空間での核実験を控えることを誓約した。この条約は地下核実験を認めていた。フランスは1974年まで、中国は1980年まで大気圏内核実験を継続した。両国ともこの条約に署名していない。[1]

地下実験はソ連が1990年まで、英国が1991年まで、米国が1992年まで、中国とフランスがそれぞれ1996年まで続けられた。 1996年の包括的核実験禁止条約への署名において、これらの国々はすべての核実験を中止することを誓約したが、8か国が批准しなかったため、この条約はまだ発効していない。非署名国のインドとパキスタンは、1998年に最後に核兵器の実験を行った。北朝鮮は、 2006年、2009年、2013年、2016年1月、2016年9月、 2017年に核実験を実施した。最も最近確認された核実験は、北朝鮮で2017年9月に 行われた。

種類

核実験の主な4つの種類：1. 大気圏内、2.地下、3. 大気圏外、4. 水中

核兵器実験は歴史的に、実験の手段や場所に応じて 4 つのカテゴリーに分類されてきました。

  • 大気圏内核実験は、大気圏内で起こる爆発を伴う。一般的に、これらは、塔、気球、はしけ、または島で爆発する装置、あるいは飛行機から投下される装置として行われ、中には意図的に地表を破壊するクレーターを作るために十分深く埋められたものもあった。米国、ソ連、および中国はいずれも、ミサイル発射弾頭の爆発を伴う実験を実施したことがある（核兵器実験一覧#ロケットによる実弾頭実験を参照）。土や残骸をキノコ雲に巻き込むほど地表に近い場所での核爆発は、残骸への放射線照射（特に中性子放射線）および本来は非放射性物質への放射能汚染により、大量の核降下物を発生させる可能性がある。この大気圏内の定義は部分的核実験禁止条約で使用されており、同条約は大気圏外および水中とともにこの種の実験を禁止した。
  • 地下核実験は、地表下の様々な深さで行われます。冷戦期には、米国とソ連が実施した核実験の大部分は地下核実験でした。他の形態の核実験は、1963年の部分的核実験禁止条約によって禁止されました。真の地下核実験は、完全に封じ込められ、放射性降下物の放出はごくわずかです。これらの核実験は時折、地表に「放出」され、その結果、ほとんどゼロから相当量の放射性デブリが発生します。地下核実験は、ほぼ定義上、核兵器の威力と爆発させる媒体の組成に応じて規模の地震活動を引き起こし、通常は陥没クレーターを形成します。[2] 1976年、米国とソ連は閾値核実験禁止条約において、地下核実験の最大威力を150キロトンに制限することで合意しました。地下核実験は、一般的に水平方向の坑道坑道で行う坑道実験と、垂直方向に掘削された坑道で行う竪坑実験の2つの物理的カテゴリーに分類されます。
  • 大気圏外実験は大気圏上で行われます。実験装置はロケットで打ち上げられます。これらの高高度核爆発は、電離層で発生すると核電磁パルス（NEMP）を発生させ、爆発によって生じた荷電粒子が地磁気線に沿って半球を横断し、オーロラ現象を引き起こすことがあります。
  • 水中実験では、核兵器を水中で爆発させる。通常は船舶またははしけに係留し（その後、爆発によって破壊される）、核兵器を水中で爆発させる。この種の実験は、通常、核兵器が海軍艦艇に与える影響を評価するため（クロスロード作戦など）、あるいは潜在的な海上配備型核兵器（核魚雷や爆雷など）を評価するために実施されてきた。海面近くの水中実験では、大量の放射性粒子が水や蒸気中に拡散し、近くの船舶や構造物を汚染する可能性があるが、爆発現場のごく近傍を除いて、通常は放射性降下物（フォールアウト）は発生しない。

サルボテスト

核実験を分類する別の方法は、実験を構成する爆発の回数によって分類することです。条約における一斉発射実験の定義は次のとおりです。

アメリカ合衆国とソ連間の条約に基づき、平和目的の多重爆発における一斉射撃とは、連続する個々の爆発間隔が5秒を超えず、全ての爆発装置の埋設地点が2つの埋設地点を結ぶ直線で結ばれ、かつ全長が40キロメートルを超えない2回以上の独立した爆発を指す。核兵器実験における一斉射撃とは、実験場において直径2キロメートルの円で囲まれた区域内で、合計0.1秒以内に行われる2回以上の地下核爆発を指す。[3]

ソ連は一斉射撃実験で最大8個の爆弾を爆発させた。パキスタンの2回目にして最後の公式実験では、4つの異なる爆弾が爆発した。文献に掲載されているリストはほぼすべて実験のリストであるが、Wikipediaのリスト（例えば、クレセット作戦にはクレミノとケアフィリーの2つの実験が別々に項目として記載されているが、これらは合わせて1つの実験を構成している）では、爆発のリストとなっている。

目的

これらの名称とは別に、核実験は実験自体の目的によっても分類されることが多々あります。

  • 兵器関連の試験は、兵器自体がどのように（そして実際に）機能するかについての情報を収集することを目的としています。特定の兵器の開発と検証を目的とした試験もあれば、実験概念を検証したり、核爆発に関わるプロセスや物質に関する基礎知識を得るための物理学実験を行う試験もあります。
  • 兵器効果試験は、兵器が構造物、設備、生物、そして環境に及ぼす影響に関する情報を得るために設計されています。主に、民間および軍事分野における核爆発に対する生存性の評価と向上、標的に合わせた兵器の開発、そして核戦争戦術の開発に利用されています。
  • 安全性実験は、模擬事故シナリオにおける兵器の挙動を研究するために設計されています。特に、（重大な）核爆発が偶発的に発生しないことを確認するために使用されます。これには、ワンポイント安全性試験や、保管・輸送中の事故のシミュレーションが含まれます。
  • 核実験探知実験は、核爆発の探知、位置特定、識別能力の向上、特に核実験禁止条約の遵守状況の監視を目的としています。アメリカ合衆国では、これらの実験は包括的核実験禁止条約（ CTBT）が署名国間の核実験を全面的に停止する以前のヴェラ・ユニフォーム作戦と関連付けられています。
  • 核爆発の非軍事的応用を調査するために、平和目的の核爆発が実施されました。アメリカ合衆国では、これらは「プラウシェア作戦」という総称で実施されました。

こうした技術的な考慮の他に、テストは政治的目的や訓練目的で実施されており、多くの場合、複数の目的に使用できます。

本格的なテストの代替案

ネバダ国立安全保障施設での臨界未満実験

1996年の包括的核実験禁止条約（CTBT）以来、あらゆる種類の「核爆発」が禁止されています。核保有国は、兵器能力への信頼を維持するために、様々な代替手段に投資してきました。

米国が実施した臨界未満実験には以下のものがある: [10] [11] [12]

歴史

1967年、香港港に停泊中の広島のフェニックス号（前景）は、太平洋での核実験に反対する有名な反核抗議航海に何度か参加した。
セミパラチンスク試験場（赤で示した）の面積は6,900平方マイル（18,000 km 2 ）で、クルチャトフ（イルティシ川沿い）に隣接している。この試験場はウェールズと同程度の広さの土地を占めていた。[18]

最初の核兵器実験は、マンハッタン計画中の1945年7月16日にニューメキシコ州アラモゴード近郊で行われ、「トリニティ」というコードネームが付けられました。この実験は、爆縮型核兵器の設計が実現可能であることを確認し、日本との戦闘に投入される前に、核爆発の実際の規模と影響を把握することを目的としていました。この実験は、爆発の影響の多くをかなり正確に予測しましたが、核放射性降下物については十分な理解が得られませんでした。核放射性降下物は、広島と長崎への原爆投下後まで、計画の科学者によって十分に理解されていませんでした。

ソ連が最初の原子爆弾 ( RDS-1 ) を開発し、1949年8月29日に実験を行う前に、米国は6回の核実験を実施した。当初、どちらの国も多くの原子兵器を保有しておらず、実験の頻度は比較的低かった (1946年に米国がクロスロード作戦で2種類の兵器を使用したとき、それらは当時の兵器庫の20%以上を起爆させた)。1950年代までには、米国は自国の領土内に専用の実験場 (ネバダ核実験場) を設立し、マーシャル諸島の実験場(太平洋実験場) でも広範な原子核実験を行っていた。

初期の実験は、主に原子兵器の軍事的効果（クロスロード実験は、原子兵器が海軍に及ぼす影響と水中での機能について検討した）と、新しい兵器設計の試験に用いられた。1950年代には、太平洋で試験された新しい水素爆弾の設計や、改良された新しい核分裂兵器の設計が含まれた。ソ連も、主にカザフスタンで限定的な規模の実験を開始した。冷戦後期には、両国は加速実験プログラムを開発し、20世紀後半にかけて数百発の爆弾を試験した。

1954年、キャッスル・ブラボーの放射性降下物の煙は、人が居住する島々を含む長さ100マイル（160キロメートル）以上の地域に危険なレベルの放射線を拡散しました。

原子核実験には多くの危険が伴う。その一部は、1954年に米国で行われたキャッスル・ブラボー実験で実証された。実験された兵器は新型の水素爆弾の設計で、科学者らは兵器材料の一部が激しく反応することを過小評価していた。その結果、爆発の威力は15メガトンに達し、予測の2倍以上となった。また、この兵器は予想を上回る大量の放射性降下物を発生させ、気象パターンの変化によって降下物は事前に予測していなかった方向に広がった。降下物の煙は高レベルの放射線を100マイル（160 km）以上拡散し、近くの環礁にある人の住む島々を汚染した。島民はすぐに避難したものの、多くは放射線火傷を負い、後には日本の漁船第五福竜丸の乗組員と同様に、癌発症率の上昇や先天性欠損症などの影響を受けた。乗組員の一人は港に戻った後に放射線病で死亡し、彼らが積んでいた放射能汚染された魚が日本の食糧供給に混入したのではないかと懸念された。

世界的な放射性降下物レベルに関する懸念から、 1963年に部分的核実験禁止条約が調印されました。上記は、1951年から1962年にかけてネバダ核実験場で実施されたすべての大気圏内核実験によるあらゆる被曝経路から得られた、米国本土の一人当たりの甲状腺線量（ラド単位）です。

キャッスル・ブラボーは米国史上最悪の核事故であったが、その核事故を構成する多くの問題――予測不可能なほど大きな放射能、変化する気象パターン、住民や食糧供給への予期せぬ放射性降下物による汚染――は、他国による大気圏内核実験でも発生した。世界的な放射性降下物量への懸念は、最終的に1963年に部分的核実験禁止条約の締結につながり、締約国は地下核実験のみに限定された。全ての国が大気圏内核実験を中止したわけではないが、米国とソ連が全核実験の約86%を実施していたため、両国の条約遵守によって全体的な核実験レベルは大幅に低下した。フランスは1974年まで、中国は1980年まで大気圏内核実験を継続した。

1958年から1961年まで、核実験の暗黙のモラトリアムが実施され、1961年後半のソ連による一連の核実験で終了した。この実験には、史上最大の核兵器であるツァーリ・ボンバも含まれていた。米国は1962年にドミニク作戦でこれに対抗し、潜水艦から発射されたミサイルの爆発実験を含む数十の実験を実施した。

ほぼ全ての新興核保有国は、核実験によって核兵器保有を表明している。核実験を実施したことがないと主張する唯一の核保有国は南アフリカ（ただし、ベラ事件を参照）であり、同国はその後全ての核兵器を解体した。イスラエルは、ベラ事件に関与した場合を除き、核実験は実施していないものの、相当規模の核兵器を保有していると広く考えられている。専門家の間では、特に水素爆弾や小型兵器といった先進的な弾頭設計を有する国が、実験を行わずに信頼性の高い核兵器を保有できるかどうかについては意見が分かれているが、実験を行わずに重要な核技術革新が実現する可能性は低いという点では全員が一致している。もう一つのアプローチは、スーパーコンピュータを用いて「仮想」実験を行うことだが、その場合、コードを実験データと照らし合わせて検証する必要がある。

核実験の回数と規模を制限する試みは数多く行われてきたが、最も影響力の強かったのは1996年の包括的核実験禁止条約である。この条約は2013年時点で、発効に必要な「付属書2 」締約国のうち、米国を含む8カ国が批准していない。核実験は米国で物議を醸す問題となっており、多くの政治家が冷戦時代に使用された老朽化した核弾頭を維持するために、将来の核実験は必要かもしれないと述べている。核実験は核兵器開発を促進するものと見なされており、軍拡競争を加速させるとして将来の核実験に反対する人も多い。

核実験の総メガトン数は、1945年から1992年までに520回の大気圏内核爆発（水中8回を含む）が実施され、総出力は545メガトンであった[19]。ピークは1961年から1962年で、米国とソ連によって340メガトンの大気圏内核爆発が行われた[20]。1957年から1992年の間に実施された地下核実験の推定数は1,352回で、総出力は90メガトンであった[19] 。

  • 最初の原子爆弾実験「トリニティ」は1945年7月16日に行われた。
    最初の原子爆弾実験「トリニティ」は1945年7月16日に行われた。
  • 1962 年のセダン実験は、米国が核兵器を使用して大量の土壌を掘削する実験でした。
    1962 年のセダン実験は、米国が核兵器を使用して大量の土壌を掘削する実験でした。
  • キトゥーン気球は、1952 年 4 月 20 日にネバダ州インディアン スプリングス空軍基地で、核実験期間中の正確な気象情報を取得するために使用されました。
    キトゥーン気球は、1952 年 4 月 20 日にネバダ州インディアン スプリングス空軍基地で、核実験期間中の正確な気象情報を取得するために使用されました。

収率

原子核兵器および熱核兵器の威力は、通常、キロトンまたはTNT換算メガトンで測定されます。テラー・ウラム設計による核融合/核分裂型熱核爆弾は、メガトンで測定されることが多く、キロトンでのみ測定される原子核爆弾（核分裂のみ）よりも数百倍強力です。

アメリカ合衆国においては、マンハッタン計画において、TNT換算トンで測定された威力は不正確である可能性があると判断されました。これは、TNTのエネルギー含有量の実験値が1グラムあたり900～1,100カロリー（3,800～4,600 J/g）と幅広いことに起因しています。また、ショートトン、ロングトン、メートルトンのそれぞれが異なる値を持っていたため、どのトンを用いるかという問題もありました。1キロトンは正確に1 × 10 12カロリー（4.2 × 10 12  J）と決定されました[21]（メートルトンを用いた場合、1000 cal/gに相当）。

国別の核実験

世界中の12以上の異なる場所で、2,000回以上の核実験が実施されました。赤はロシア／ソ連、青はフランス、水色はアメリカ合衆国、紫はイギリス、黄色は中国、オレンジはインド、茶色はパキスタン、緑は北朝鮮、そして薄緑（核爆弾の被爆地域）。黒い点はヴェラ実験の場所を示しています。
「ベイカーショット」は、1946年にアメリカがビキニ環礁で行った核実験「クロスロード作戦」の一部である。

核保有国はこれまでに2,000回以上の核爆発実験を実施している（実験結果には異論もあるため、数値は概算である）。

また、ヴェラ事件を含め、少なくとも 3 回の核爆発があったとされるが認知されていない可能性もある (核実験とされる実験のリストを参照) 。

1945年の最初の核実験から1998年のパキスタンによる核実験まで、22ヶ月以上核実験が行われなかった期間は一度もありませんでした。1998年6月から2006年10月までは、1945年以降、認められた核実験が行われなかった期間としては最長でした。

1945 年以降に行われたすべての核実験の概要表は、こちらにあります:世界中の核実験の回数と概要。

核実験のグラフ

世界的な影響

大気中の14C濃度は、核爆弾実験、ニュージーランド[31]、オーストリア[32]で測定された。ニュージーランドの曲線は南半球、オーストリアの曲線は北半球の代表値である。大気圏内核兵器実験により、北半球の14C濃度はほぼ2倍に増加した。[ 33]

核兵器実験は、核による大虐殺の中で多数の核爆発が集中的に発生するというシナリオの結果として、核の冬のような結果をもたらさなかったが、数千回に及ぶ実験（うち数百回は大気圏内での実験）により地球規模のフォールアウトが発生し、1963年にピークを迎え（爆弾パルス）、世界全体で年間約0.15  mSv 、つまりあらゆる発生源からの平均背景放射線量の約7%に達した。その後徐々に減少しており、[34]自然環境の放射線レベルは約1 mSvとなっている。この地球規模のフォールアウトが、核兵器実験、特に大気圏内での実験を禁止する主な動機の1つであった。2020年までに核兵器実験の結果20万人から46万人が死亡し、死者総数は240万人に上ると推定されている。[35]

批判

核兵器実験は軍拡競争[36]とその放射性降下物[37] [38] [39]、ひいては地球規模の放射性降下物を引き起こす可能性について批判されてきた。

核兵器実験は、反核活動家によって、核帝国主義、植民地主義、[40] 生態系破壊、環境人種差別、核による大量虐殺などとして批判されてきた。[41] [42] [43]

この運動は特に 1960 年代に拡大し、1980 年代に再び活発化しました。

国際デー「核実験停止の日」は毎年重要な意識を高めています。[44]

実験禁止条約

核爆発を禁止する条約は数多く存在し、特に部分的核実験禁止条約と包括的核実験禁止条約が挙げられます。これらの条約は、環境破壊をはじめとする様々なリスクに対する国際的な懸念の高まりを受けて提案されました。人体を対象とした核実験も、これらの条約の成立に貢献しました。以下の記事にその例が挙げられます。

部分的核実験禁止条約は、大気圏への放射性降下物を減らすため、地下以外での核爆発を違法としている。ほとんどの国が1963年10月に発効した部分的核実験禁止条約に署名・批准している。核保有国のうち、フランス、中国、北朝鮮は部分的核実験禁止条約に署名していない。[45]

1996年の包括的核実験禁止条約（CTBT）は、地下を含むあらゆる場所における核爆発を禁止している。この目的のため、包括的核実験禁止条約機構（CTBT）準備委員会は、世界中に337の施設を有する国際監視システムを構築しており、これらの施設の85%が既に稼働している。[46] 2012年5月現在、CTBTは183カ国が署名し、そのうち157カ国が批准している。条約発効には、特定の核技術保有国44カ国の批准が必要である。これらの「附属書2国」は、1994年から1996年にかけてCTBT交渉に参加し、当時原子力発電所または研究炉を保有していた。附属書2国のうち、8カ国はまだ批准していない。中国、エジプト、イラン、イスラエル、米国は条約に署名したものの、批准していない。インド、北朝鮮、パキスタンは署名していない。[47]

核実験に適用される条約の一覧は次のとおりです。

被害者への補償

1945年から1980年にかけて、世界各地で500回を超える大気圏内核実験が実施されました。放射性降下物への曝露に伴う健康被害の可能性に対する国民の意識と懸念が高まるにつれ、その危険性を評価するための様々な研究が行われました。米国疾病管理予防センター（ CDC）と国立がん研究所の研究では、放射性降下物によって約11,000人の超過死亡が発生した可能性があるとされており、そのほとんどはヨウ素131への曝露に関連する甲状腺がんによるものでした。[49]

  • アメリカ合衆国：2009年3月以前、米国は核実験被害者への補償を行う唯一の国でした。 1990年の放射線被ばく補償法の制定以降、13億8000万ドル以上の補償が承認されています。この補償金は、ネバダ核実験場をはじめとする核実験に参加した人々、そしてこれらの実験による放射線に被ばくした人々に支払われています。[50] 2017年現在、米国政府は、マーシャル諸島におけるルニット・ドーム建設に関連した健康問題を抱えている兵士の医療費の支払いを拒否しています。 [51]
  • フランス：2009年3月、フランス政府は初めて被害者への補償を申し出、核実験に関連した健康被害を受けた人々への支払いを可能にする法案が起草された。[52]補償金は被害者の子孫にも支払われることになり、1960年にサハラ砂漠で行われた核実験で被曝したアルジェリア人も含まれる。被害者たちは、補償の受給資格要件が狭すぎると主張している。[要出典]
  • 英国：英国政府には正式な補償制度がない。 1950年代のクリスマス島核実験に参加した約1,000人の退役軍人が、国防省の過失を理由に訴訟を起こしている。彼らは健康問題に苦しみ、実験前に潜在的な危険性について警告を受けていなかったと主張している。[要出典]
  • ロシア：数十年後、ロシアは1954年のトーツク実験に参加した退役軍人に補償を申し出た。しかし、トーツク実験で病に倒れた民間人には補償は行われなかった。反核団体は、他の核実験に対しても政府による補償は行われていないと主張している。[要出典]
  • 中国：中国は中央アジアの国境地帯にある辺鄙な砂漠で極秘裏に核実験を実施した。反核活動家らは、被害者への補償に関する政府の計画は知られていないと述べている。[要出典]

画期的な核爆発

以下のリストは、画期的な核爆発の一覧です。広島と長崎への原爆投下に加え、特定の兵器種を用いた特定の国による初の核実験、そしてその他注目すべき実験（史上最大規模の実験など）も含まれています。すべての爆発力（爆発力）は、推定エネルギー換算値（TNT換算キロトン）で示されています（ TNT換算値を参照）。推定実験（ベラ事件など）は含まれていません。

注記

参照

説明ノート

  1. ^ ネバダ国立安全保障サイトのユニバーサル時刻は現地時間の 8 時間後です。UT の日付は、16:00 以降の UT 時間については現地日の 1 日後になります。
  2. ^ YouTubeのアルマンドテストのビデオ
  3. ^ YouTubeのポルックステストのビデオ
  4. ^ YouTubeのLedaテストのビデオ

引用

  1. ^ 「この条約はフランスも中華人民共和国も署名していない。」米国国務省、部分的核実験禁止条約。
  2. ^ より長く技術的な議論については、米国議会技術評価局（1989年10月）の「地下核爆発の封じ込め」（PDF）を参照。ワシントンD.C.：米国政府印刷局。 2013年2月27日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2018年12月24日閲覧。
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一般的な参考文献と引用文献

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  • ハッカー、バートン・C. 『論争の要素：原子力委員会と核兵器実験における放射線安全、1947～1974年』バークレー、カリフォルニア州：カリフォルニア大学出版局、1994年。
  • ライス、ジェームズ著『原子力国家の風下：大気圏内核実験とリスク社会の台頭』（ニューヨーク大学出版局、2023年）https://nyupress.org/9781479815340/downwind-of-the-atomic-state/
  • シュワルツ、スティーブン・I. 『原子力監査：米国の核兵器のコストと結果』ワシントンD.C.：ブルッキングス研究所出版、1998年。
  • ウェアト、スペンサー・R. 『核の恐怖：イメージの歴史』ケンブリッジ、マサチューセッツ州：ハーバード大学出版局、1985年。
ウィキメディア・コモンズには、核兵器実験に関連するメディアがあります。
  • アメリカ科学者連盟 2016年9月4日アーカイブウェイバックマシン
  • 包括的核実験禁止条約機構準備委員会
  • 核兵器アーカイブ
  • NuclearFiles.org
  • ビキニ環礁の放射線はどうですか?
  • YouTubeの「1945年から1998年までのすべての核兵器実験のタイムラプスマップ」
  • 原子科学者会報
  • 核問題に関するアルソスデジタルライブラリ
  • 原爆ウェブサイトと核兵器実験に関する記事
  • ウッドロウ・ウィルソン・センターの核拡散国際史プロジェクト