アイビー・マイク

アイビー・マイク
「マイク」ショットの爆発とそれに続くキノコ雲（早送り）。
地図
情報
国アメリカ領マーシャル諸島
テストシリーズアイビー作戦
テストサイトエニウェトク、太平洋諸島信託統治領
日付1952年11月1日 （1952年11月1日）
テストの種類雰囲気のある
収率10.4メガトンのTNT火薬
テストの年表

アイビー・マイクは、爆発力の大部分が核融合から得られる熱核兵器の最初の本格的な[注 1 ]実験に与えられたコードネームである。[ 1 ] [ 2 ] [ 3 ]アイビー・マイクは、1952年11月1日、アメリカ合衆国によって、現在は独立した島国であるマーシャル諸島のエニウェトク環礁のエルゲラブ島で、アイビー作戦の一環として爆発させられた。これは、段階的核融合装置であるテラー・ウラム設計の最初の本格的な実験であった。[ 4 ]

「マイク」装置は、その物理的サイズと核融合燃料の種類（極低温液体重水素）のため、運搬可能な兵器としての使用には適していませんでした。これは、数メガトン級の爆発に用いられる概念を検証するための「技術的に保守的な」概念実証実験として意図されていました。[ 4 ]

爆発のサンプルにはプルトニウム246、プルトニウム244、そして予測されていた元素であるアインスタイニウムとフェルミウムの痕跡が含まれていた。[ 5 ]

スケジュール

1951年3月のテラーとウラムの突破口から始まって、熱核爆発に関わる問題は着実に進展し、水素爆弾の実際のテストに向けての追加資源が投入され、実際にテストを実施しようという政治的圧力もかかった。[ 6 ]：137–139 1952年内の日付は実現可能と思われた。[ 7 ]：556 1951年10月、物理学者のエドワード・テラーは、最初のテストの目標日として1952年7月を主張したが、プロジェクト責任者のマーシャル・ホロウェイは、テストに必要な工学および製造作業の量と、マーシャル諸島の夏のモンスーンシーズンを避ける必要があることを考慮して、1年後の1952年10月の方が現実的だと考えた。[ 8 ] : 482 1952年6月30日、米国原子力委員会のゴードン・ディーンはハリー・S・トルーマン大統領にアイビー・マイク装置の模型を見せ、テストは1952年11月1日に予定された。[ 7 ] : 590

実験を大幅に延期するか、あるいは全く実施しないようにする試みが、国務省の軍縮諮問委員会（委員長：J・ロバート・オッペンハイマー）によってなされた。オッペンハイマーは、実験を回避することで破滅的な新兵器の開発を未然に防ぎ、米国とソ連の間で新たな軍備協定を結ぶ道を開くことができると考えていた。[ 6 ]：139～142。 しかし、この委員会にはワシントンに政治的な同盟者がいなかったため、この理由で実験が延期されることはなかった。[ 6 ]：145～148

実験をごく短期間延期してほしいという要望も、より政治的な理由から出された。実験は1952年の大統領選挙のわずか数日前に行われる予定だったからである。[ 8 ] : 497 トルーマンは熱核実験を党派政治から遠ざけたかったが、自ら延期を命じるつもりはなかった。しかし、「技術的な理由」が見つかったために選挙を過ぎて延期されても構わないと明言した。[ 7 ] : 590–591 [ 8 ] : 497–498 原子力委員会のユージン・M・ズッカート委員が、そのような理由が見つかるかどうか調べるためエニウェトクの実験場に派遣されたが、平均して実験に適した日は月に数日間しかなかったため、天候を考慮すると計画通り実施すべきと判断され、最終的にスケジュールの延期は行われなかった。[ 7 ] : 590–592 [ 8 ] : 498

デバイスの設計と準備

「ソーセージ」装置の筐体。計測機器と極低温装置が取り付けられている。長いパイプは計測用で、「一次」段階と「二次」段階からの最初の放射線（「テラーライト」として知られる）を、装置が起爆した直後に計測機器に伝送し、爆発で破壊されるのを防いでいた。右下に座っている男性はスケールを示している。

82ショートトン（74メートルトン）の「マイク」装置は、兵器というよりは工場のような建物でした。[ 9 ]ソ連の技術者たちは「マイク」を「熱核施設」と揶揄して呼んでいたと報告されています。[ 10 ] : 391

この装置は、エドワード・テラーの提案を受け、エンリコ・フェルミの弟子であるリチャード・ガーウィンによって設計された。テラー＝ウラム設計のアイディアを検証するには、実物大の試験以外に方法はないと決定された。ガーウィンは試験装置の設計において非常に保守的な見積もりを用いるよう指示され、航空機から展開できるほど小型軽量である必要はないと言われた。[ 11 ] : 327

液体重水素が核融合反応の燃料として選ばれたのは、物理学者の観点から実験を簡素化し、結果の分析を容易にするためである。工学的観点から見ると、液体重水素の使用には、絶対零度に近い極低温で保管する必要のあるこの扱いにくい物質を扱うための、これまで知られていなかった技術の開発が必要となった。 [ 9 ]：41–42 液体水素（装置の冷却用）と重水素（実験燃料）を製造するための大規模な極低温プラントが建設された。また、この極低温プラント用に3000kWの発電所も建設された。[ 9 ]：44

テラー・ウラム設計をテストするために開発された装置は「ソーセージ」設計として知られるようになった。[ 9 ]：43

  • その中心には、円筒形の断熱鋼鉄製デュワー（真空フラスコ）またはクライオスタットが設置されていた。このタンクは、直径約7フィート（2.1メートル）、高さ20フィート（6.1メートル）以上あり、[ 9 ] : 43 壁の厚さは約30センチメートル（0.98フィート）であった。[ 12 ]重量は約54米トン（49メートルトン）であった。[ 13 ]ほぼ絶対零度まで冷却された1,000リットル（260米ガロン）の液体重水素を貯蔵することができた。[ 14 ] [ 15 ]極低温の重水素は、爆発の「二次」（核融合）段階の燃料となった。 [ 9 ] : 43
  • 円筒形のデュワー瓶の一端には、通常の核分裂爆弾TX-5 [ 16 ] : 66 （ブーストなし[ 16 ] : 43 ）が取り付けられていた。TX-5爆弾は、核融合反応を開始するために必要な条件を作り出すために使用された。この「一次」核分裂段階は、装置上部の放射線ケース内に収められており、「二次」核融合段階とは物理的に接触していなかった。TX-5は冷却を必要としなかった。[ 16 ] : 43 [ 9 ] : 43–44
  • 二次核内のデュワー瓶の中央には、トリチウムガスの入った容器の中にプルトニウムの円筒形の棒が通っていた。この「核分裂点火プラグ」は、一次核爆発のX線によって爆縮された。これにより、重水素内部に外向きの圧力が生じ、核融合反応の条件が強化された。[ 9 ] : 43–44
  • アセンブリの周囲には、5ショートトン（4.5メートルトン）の天然ウラン製「タンパー」が配置されていました。タンパーの外側は鉛とポリエチレンのシートで覆われており、X線を「一次」段階から「二次」段階へ導くための放射チャネルを形成していました。テラー・ウラム設計では、X線はタンパー／プッシャーアブレーション、フォームプラズマ圧力、そして放射圧によって「二次」段階を圧縮する役割を担っていました。このプロセスにより、重水素の密度と温度が熱核反応を維持するのに必要なレベルまで上昇し、「スパークプラグ」が超臨界質量まで圧縮されます。これにより、「スパークプラグ」は核分裂を起こし、周囲の重水素燃料中で核融合反応が開始されます。[ 9 ] : 43–44
アイビーマイクはキャブと信号塔を撃ちました。

「マイク」装置全体（極低温装置を含む）の重量は82米トン（74メートルトン）であった。それはショットキャブと呼ばれる、長さ88フィート（27メートル）、幅46フィート（14メートル）、高さ61フィート（19メートル）の波形アルミニウム製の大きな建物に収容され、高さ300フィート（91メートル）の信号塔を備えていた。射撃部隊が配置されたUSS エステスの管制室との通信には、テレビ信号と無線信号が使用された。 [ 9 ]：43–44 [ 17 ]：42

それは、エニウェトク環礁の一部である太平洋の島、エルゲラブに設置されました。エルゲラブは、ドリドリルブイ島（テイテイール島）、ボカイドリクドリク島（ボガイリク島）、ボーケン島（ボゴン島）と、9,000フィート（2.7 km）の人工の土手道で結ばれていました。土手道の上には、クラウゼ・オグル箱と呼ばれる、ヘリウムガスを充填したアルミ被覆の合板の管がありました。[ 17 ]：34 これにより、ガンマ線と中性子線が、ボーケン島の無人検出ステーションであるステーション202の機器に妨げられることなく通過することができました。そこから信号は、同じくボーケン島のバンカーに設置されたステーション200の記録装置に送信されました。テスト後、記録装置を回収するために人員がボーケン島に戻りました。[ 17 ]：136、138

「マイク」の発射には、合計9,350人の軍人と2,300人の民間人が関与した。[ 17 ] : 2この作戦には、アメリカ陸軍、海軍、空軍、そして情報機関が協力した。USSカーティスは、組み立てのため、アメリカからエルゲラブへ部品を運び込んだ。作業は10月31日午後5時に完了し、1時間以内に人員は爆発に備えて避難した。[ 9 ] : 43–44

爆発

アイビー -マイク・ファイアボール
「マイク」撮影前のエニウェトク環礁。左に見えるエルゲラブ島に注目。
エニウェトク環礁、 「マイク」撮影後。クレーターは左側にあります。

この実験は1952年11月1日午前7時15分（グリニッジ標準時10月31日午後7時15分）に実施され、 TNT換算で10.4メガトン（44 ペタジュール）の威力を発揮した。[ 18 ] [ 19 ]最終的な威力の77%はウランタンパーの高速核分裂によるもので、大量の放射性降下物を生成した。

爆発によって生じた火球の最大半径は2.9～3.3km（1.8～2.1マイル）であった。[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]爆発後数秒で最大半径に達し、その間に高温の火球は浮力で上昇した。火球はまだ地面に比較的近い位置にあったが、最大の大きさには達しておらず、幅約5.2km（3.2マイル）であった。キノコ雲は90秒足らずで高度17km（56,000フィート）まで上昇した。1分後には高度33km（108,000フィート）に達し、その後高度41km（135,000フィート）で安定し、最終的に頂上は直径161km（100マイル）に広がり、茎の幅は32km（20マイル）となった。[ 23 ]

爆発により、かつてエルゲラブがあった場所に直径1.9km（6,230フィート）、深さ50m（164フィート）のクレーターができた。[ 24 ]爆発による爆風と水波（高さ6m（20フィート）に達するものもあった）により、実験島は植生が根こそぎにされた。これは実験後60分以内にヘリコプターによる調査で確認されており、その時にはキノコ雲と水蒸気は吹き飛ばされていた。放射能を帯びたサンゴの残骸は56km（35マイル）離れた船舶に落下し、環礁の周辺地域は深刻な汚染を受けた。[ 25 ] [ 26 ] [ 27 ]

火の玉の近くでは、雷放電が急速に引き起こされた。[ 28 ] このショットの一部始終は、ルックアウト・マウンテン・スタジオの映画製作者たちによって記録された。[ 29 ]カメラの視点からは完全に無音の爆発音にポストプロダクションの爆発音が重ねられ、爆風の音は雷鳴に似て後から届き、正確な時間は距離によって異なった。[ 30 ]この映画には、当時の多くのテスト映画で取り上げられていたワーグナー風の力強い音楽も付いており、俳優のリード・ハドリーが司会を務めた。 1953年1月、ハリー・S・トルーマン大統領の後任となったドワイト・D・アイゼンハワー大統領のために内密に上映された。[ 31 ] : 80 1954年、この映画は検閲を経て一般に公開され、民放テレビ局で放映された。[ 31 ] : 183

おそらく水素爆弾開発の最も熱心な支持者であったエドワード・テラーは、爆発当時カリフォルニア州バークレーにいた。 [ 32 ]彼は太平洋実験場から地球を伝わってきた衝撃波を地震計が捉えたことで、実験が成功したことを最初に知ることができた。[ 33 ] [ 8 ] : 777–778 テラーは回想録の中で、爆発当時ロスアラモスに残っていた残骸プロジェクトの責任者、エリザベス・「ディズ」・グレイブス博士に、直ちに非機密扱いの電報を送ったと記している。電報には「男の子だ」という言葉だけが書かれ​​ており、それはエニウェトクからの他のどの連絡よりも数時間早く届いた。[ 34 ] [ 11 ] : 352

科学的発見

マイクのキノコ雲。

爆弾が爆発してから1時間後、米空軍のパイロットたちはエニウェトク島を離陸し、原子雲の中へ飛び込みサンプルを採取した。パイロットたちは、熱、放射線、予測不可能な風、飛散する破片など、「異常で危険かつ困難な状況」下で操縦しながら、追加の表示やディスプレイを監視しなければならなかった。「レッド・フライト」のリーダー、ヴァージル・K・メロニーが最初に爆発の幹に飛び込んだ。5分で採取可能なすべてのサンプルを採取し、脱出した。次にボブ・ヘイガンとジミー・ロビンソンが雲の中に入った。ロビンソンは激しい乱気流に遭遇し、スピン状態に陥り、かろうじて意識を保っていた。高度2万フィートで機体の制御を取り戻したが、電磁嵐によって計器が誤作動を起こしていた。雨と視界不良の中、計器も機能しない状態だったため、ヘイガンとロビンソンは給油のためにKB-29空中給油機を見つけることができなかった。[ 5 ] [ 17 ] : 96 彼らはエニウェトクの飛行場に戻ろうとした。燃料切れとなったヘイガン機は滑走路へのデッドスティック着陸に成功した。ロビンソン機のF-84サンダージェットは島の3.5マイル手前で墜落し、沈没した。ロビンソン機の遺体は回収されなかった。[ 5 ] [ 35 ] [ 36 ]

飛行機の翼に取り付けられた燃料タンクは、通過する破片をすくい上げて濾過できるように改造されていました。生き残った飛行機のフィルターは鉛で密封され、分析のためにニューメキシコ州ロスアラモスに送られました。放射性物質と炭酸カルシウムに汚染された「マイク」のサンプルは、取り扱いが非常に困難でした。ロスアラモスの科学者たちは、サンプルの中にプルトニウム246とプルトニウム244の同位体の痕跡を発見しました。[ 5 ]

カリフォルニア大学バークレー校のアル・ギオルソは、フィルターには放射性崩壊によって、予測されていたものの未発見の元素99と100に変化した原子も含まれている可能性があると推測した。ギオルソ、スタンリー・ジェラルド・トンプソン、グレン・シーボーグは、アイビー・マイク実験からろ紙の半分を入手した。彼らは、爆発現場付近の非常に集中した中性子束によって生成されたアインシュタイニウムとフェルミウムという元素の存在を検出することができた。この発見は数年間秘密にされていたが、最終的に研究チームに功績が認められた。1955年、この2つの新元素はアルベルト・アインシュタインとエンリコ・フェルミにちなんで命名された。[ 5 ] [ 37 ] [ 38 ]

簡素化され軽量化された爆弾バージョン（EC-16 ）が準備され、キャッスルヤンキー作戦でテストされる予定でした。これは、非極低温の「シュリンプ」核融合装置（キャッスルブラボーでテスト）が機能しなかった場合のバックアップとしてでした。そのテストは、ブラボー装置のテストが成功したためキャンセルされ、極低温設計は時代遅れになりました。

参照

注記

  1. ^ 1951年のグリーンハウス・ジョージ装置は、熱核融合を利用した最初の兵器であった。

参考文献

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さらに読む

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