純粋水爆は、なぜ未だに完成しないのか？

Question

水爆はウランの核融合のエネルギーに頼らなければ重水素による核分裂を起こせないと聞きました。他に磁力を用いた純粋水爆をロシアは開発中と言ったきり、成功した話は聞きません。核分裂を起こすに匹敵するエネルギーはどのようなものがあるのでしょうか？

hayasitti · Accepted Answer

まず、突っ込み。
核分裂は重い元素が分裂して軽い元素になる反応、核融合はその逆に軽い元素がくっついて（＝融合して）重い元素になる反応です。
なので、ウランが核分裂、水爆（重水素など）が核融合です。
通常の水爆は、原子爆弾（プルトニウム等を用いた核分裂反応を利用した爆弾）を起爆剤にして、核融合反応を起こさせるものです。

本題。
現在の技術ですと、レーザーなどで核融合を起こせるようですが、核融合の燃料よりも、それを着火する発火装置（レーザーとか）が馬鹿でかいので、爆弾として成り立ちません。
（爆弾は敵地に運んで落とせないと兵器としての価値はありませんから。）

Wikipediaの「純粋水爆」の項では、現状における技術で製作することは理論上は可能だ、と記載されています。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B4%94%E7%B2%8B%E6%B0%B4%E7%88%86
ただし、理想的な状態を想定した場合なので、現実的には不可能らしいです。
また仮に実現できたとしても、爆弾重量３トンで威力はTNT換算３トン程度。
物理的な破壊力としては、通常の爆弾の方が（コストなどの点から見て）はるかに優れていることになります。
通常爆弾との違いは、核融合反応時に中性子が大量放出されることで、これはどちらかというと原爆よりも中性子爆弾（放射線強化爆弾）に近いものです。

＞核分裂を起こすに匹敵するエネルギーはどのようなものがあるのでしょうか？
上記Wikiでは反物質を研究していたと書かれていますが、今の科学ではSFの域を出ません。
（反物質自身は存在が証明されているが、それを安定的に量産する技術がありません。）

以上、参考まで。

dahho · Answer

技術的なところは既に回答がでていますが、なぜ未だに完成しないのか？という点から言うと、
水爆のような広範囲な爆弾は戦略上必要がなくなってしまったので、今は開発する国が無いということだと思います。

水爆は冷戦のような超大国同士の開発競争で、相手より技術力が上だというのを示すために必要だったものだと思います。
現在は、使いにくい大きな爆弾を作るより、兵士が手動で発射できるような、より使い勝手の良い小型の原爆が開発されていると思います。

chiha2525 · Answer

核分裂による爆縮を使えば出来るものを、わざわざ他の方法でする必要がないから、でしょう。コストの問題。
工場まるまる１つ分（がどの程度になるのか分かりませんが）の大きさで実現できたとして、そんなのを開発する必要があると思いますか？

また核融合発電は、実用化には気の遠くなるほど目処がたっていないうえに、遅々として進展のないものです。膨大な予算を使って力づくでやれば出来るのかというとどうもアヤシイ、何らかのブレイクスルーが（力づくでやるにしても）必要なのではないかと感じる、そんな状態。

satoru1975 · Answer

核融合に必要な高温・高圧を作り出しかつ爆弾という可搬性のある形状にするには原子爆弾しかないでしょう。
水爆を除けば人類の手で核融合を達成している方式は磁場閉じ込め方式と慣性閉じ込め方式しかないはずですがいずれも、ビルレベルの設備が必要です。

ちなみに水爆は重水素(重水素化リチウム)の核融合を利用しています。重水素を核分裂させることは物理的に不可能です。ウランを核融合させることも今のところ成功していません。

現在実用化されている水爆はほとんどが核分裂ー核融合ー核分裂型の核兵器です。核分裂ー核融合型の中性子爆弾やEMPに特化した核兵器も存在しますが…。

Tann3 · Answer

水素の核融合は、二重水素（Deuterium：陽子1個＋中性子1個）と三重水素（Tritium：陽子1個＋中性子2個）が結合してヘリウム4（陽子2個＋中性子2個）と中性子1個になるときに放出されるエネルギーを利用するものです。（Ｄ－Ｔ反応）

H2　＋　H3　→　He4　＋　ｎ

http://ja.wikipedia.org/wiki/%E5%8E%9F%E5%AD%90%E6%A0%B8%E8%9E%8D%E5%90%88

ウランの核分裂を起こすには、ウラン235の原子核に中性子をぶつければよく、中性子は電荷を持っていないので、ウラン235の原子核に容易にぶつけられます。

これに対し、Ｄ－Ｔ反応の場合、正の電荷を持つ二重水素と、同じく正の電荷を持つ三重水素を衝突させないといけないのですが、正の電荷どうしは反発しあうため、相当な運動エネルギーでぶつけないといけません。そのためには、相当な高温状態にしなければなりません（気体の温度＝気体原子の運動エネルギーです）。その高温状態を作り出すために、ウランの核分裂を利用しているのです。それ以外に、大型の装置を用いずに効率よく短時間で高温状態を作り出す手段がなかったのです。（爆弾ですから、工場のように大きな「高温実験室」の中で高温状態を作り出すのでは使えません。「磁力を用いた純粋水爆」というものは知りませんが、磁力発生装置が必要なら、ミサイルや爆撃機に搭載するような爆弾にはできないでしょう）

ということで、下記のように核融合爆発が起こります。

ウランの核分裂による核爆発（火種）　→　局所的に高温状態を作り出す　→　その中でＤ－Ｔ反応発生（着火）　→　Ｄ－Ｔ反応による高温状態で次々にＤ－Ｔ反応が連鎖（爆発）　→　爆発的エネルギー放出

ちなみに、挙げ足をとるわけではありませんが、「ウランは核分裂」（原子核が割れる）、「水素は核融合」（原子核が結合する）です。ウランは原子番号92で自然界では最も重い（大きい）原子核、水素は原子番号1で最も軽い（小さい）原子核ですから。

純粋水爆は、なぜ未だに完成しないのか？

まず、突っ込み。

技術的なところは既に回答がでていますが、なぜ未だに完成しないのか？という点から言うと、

核分裂による爆縮を使えば出来るものを、わざわざ他の方法でする必要がないから、でしょう。

核融合に必要な高温・高圧を作り出しかつ爆弾という可搬性のある形状にするには原子爆弾しかないでしょう。

水素の核融合は、二重水素（Deuterium：陽子1個＋中性子1個）と三重水素（Tritium：陽子1個＋中性子2個）が結合してヘリウム4（陽子2個＋中性子2個）と中性子1個になるときに放出されるエネルギーを利用するものです。

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　水素の核融合は、二重水素（Deuterium：陽子1個＋中性子1個）と三重水素（Tritium：陽子1個＋中性子2個）が結合してヘリウム4（陽子2個＋中性子2個）と中性子1個になるときに放出されるエネルギーを利用するものです。