プルトニウム爆弾とガンバレル式の違い: なぜプルトニウム爆弾にはガンバレル式が使用できないのか

プルトニウム爆弾にガンバレル式が使用できない理由は、プルトニウムの特性と反応速度に関連しています。この問題を理解するには、まずガンバレル式爆弾とプルトニウム爆弾の設計の違いについて考える必要があります。

ガンバレル式爆弾の基本的な仕組み

ガンバレル式爆弾は、2つのサブクリティカルな物質を一緒に打ち込むことによって臨界状態を作り出し、爆発を引き起こします。この方法はウラン爆弾で使用されました。ガンバレル式では、爆薬を使って物質を加速させ、反応を引き起こします。

プルトニウム爆弾の特徴と課題

一方、プルトニウムを使用した爆弾では、反応速度が非常に速く、サブクリティカルな物質がガンバレル式のように単純に衝突しても、爆発を引き起こす前に反応が始まってしまいます。これは「反応の時間的な遅延」がないため、ガンバレル式では非常に危険です。

プルトニウム爆弾では、爆薬の圧縮によってプルトニウムを非常に高密度にし、臨界状態を作り出す必要があります。これが「インパクト圧縮」と呼ばれる方法です。この方法では、ガンバレル式で必要なような衝突を避け、圧縮することによって爆発を引き起こします。

ガンバレル式がプルトニウム爆弾に使えない理由

プルトニウム爆弾では、ガンバレル式が使用できない理由は、反応速度が速すぎてサブクリティカルな物質を打ち込むだけでは間に合わないためです。加えて、プルトニウムはウランよりも中性子の放出率が高く、迅速に臨界を迎えるため、サブクリティカルな状態から臨界状態に到達する時間が極めて短いのです。このため、ガンバレル式では爆発が起きる前に早期に反応が進行してしまいます。

プルトニウム爆弾の設計方法

プルトニウム爆弾は、インパクト圧縮またはリモート圧縮技術を使用して、物質を圧縮し、臨界状態を達成します。圧縮によって、爆薬が均等にプルトニウムを圧縮するため、より制御された爆発が実現します。これにより、爆発を効率的に制御し、望ましい結果を得ることができます。

まとめ

プルトニウム爆弾においてガンバレル式が使用できない理由は、プルトニウムの反応速度の速さにあります。ガンバレル式では反応が始まる前に反応が起きてしまうため、他の圧縮方法が使用されます。プルトニウム爆弾は圧縮技術を利用して、効率的で安全な爆発を引き起こすことができるため、ガンバレル式ではなく、より精密な設計が必要となるのです。