[論文レビュー] A comparison of delayed radiobiological effects of depleted-uranium munitions versus fourth-generation nuclear weapons

André Gsponer, Jean-Pierre Hurni+1 more|ArXiv.org|Oct 18, 2002

Nuclear Issues and Defense参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

本稿は、濃縮ウランが除去されたウラン（DU）弾薬と第四世代核兵器の遅延的放射線的影響を比較し、イラクで使用された約400トンのDUが、仮想の純核融合型熱核爆弾600キロトンに相当する中長期的な放射線的負担を引き起こすことを示している。この比較は、未燃焼のトリチウムの拡散と中性子誘発活性化に基づくものであり、DUの使用が低威力・戦術的核兵器の展開を戦略的に前触れする可能性があることを示している。

ABSTRACT

It is shown that the radiological burden due to the battlefield use of circa 400 tons of depleted-uranium munitions in Iraq (and of about 40 tons in Yugoslavia) is comparable to that arising from the hypothetical battle-field use of more than 600 kt (respectively 60 kt) of high-explosive equivalent pure-fusion fourth-generation nuclear weapons. Despite the limited knowledge openly available on existing and future nuclear weapons, there is sufficient published information on their physical principles and radiological effects to make such a comparison. In fact, it is shown that this comparison can be made with very simple and convincing arguments so that the main technical conclusions of the paper are undisputable -- although it would be worthwhile to supplement the hand calculations presented in the paper by more detailed computer simulations in order to consolidate the conclusions and refute any possible objections.

研究の動機と目的

• イラクおよびユーゴスラビアにおける戦場での濃縮ウランが除去されたウラン弾薬使用に起因する遅延的放射線的負担を評価すること。
• 純核融合型熱核弾頭を想定した仮想の第四世代核兵器に想定される放射線的負担と、それらを比較すること。
• DUの使用が、放射性物質の戦場での使用を正常化する戦略的役割を果たしているかどうかを調査すること。
• 特定の量のDU使用に起因する長期的放射線的影響と同等の放射線的影響を引き起こす第四世代核兵器の核爆発威力を定量化すること。
• 1945年以降の戦場放射線兵器使用のタブーを破る政治的・戦略的含みを評価すること。

提案手法

• 保守的な仮定に基づく手計算を用いて、未燃焼トリチウムおよび環境物質の中性子誘発活性化に起因する放射線的負担を推定する。
• 方程式 (12)、(13)、(15)、(16) を用いて、トリチウムの拡散および土壌・コンクリートの活性化をモデル化し、主な変数としてトリチウム燃焼率（η）、中性子反応分率（φg）、および物質質量（mU）を用いる。
• 下限推定値は方程式 (15) を用い、η < 0.9 と仮定して算出。上限推定値は方程式 (16) を用い、η > 0.9 かつ高い中性子反忟能率を仮定して算出。
• 未燃焼トリチウムおよび活性化生成物（例：22Na、60Co）を等価化することで、DU（U-238）と純核融合型核兵器の放射線的負担を比較する。
• 物理的仮定を裏付けるために、1950年代から1980年代の公開文献（熱核兵器、中性子爆弾、平和的核実験）を用いる。
• 総合的拡散を仮定し、複雑さを最小限に抑えつつ主要な知見を保持する簡略化モデルを採用する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 イラクで使用された400トンの濃縮ウランが除去されたウラン弾薬が引き起こす放射線的負担は、第四世代核兵器と比べてどの程度か？
• RQ2 純核融合型核兵器からの未燃焼トリチウムの放射線的影響は、長期的な環境的・生物学的影響において、濃縮ウランが除去されたウランと比べてどの程度か？
• RQ3 軍事作戦におけるDUの使用が、低威力・戦術的核兵器の展開を政治的・戦略的に準備するものとしてどの程度の役割を果たしているか？
• RQ4 ユーゴスラビアで使用された40トンのDUに起因する放射線的負担と同等の放射線的影響を引き起こす第四世代核兵器の核爆発威力はどの程度か？
• RQ5 土壌およびコンクリートの放射線的活性化は、地上核爆発における全体の放射線的負担にどの程度寄与するか？また、トリチウム拡散よりも支配的になる条件は何か？

主な発見

• イラクで使用された400トンの濃縮ウランが除去されたウランが引き起こす放射線的負担は、約600キロトンの高 explosive換算純核融合型第四世代核兵器に相当する。
• トリチウム燃焼率が50％（η = 0.5）の場合、方程式 (15) を用いて第四世代核兵器の換算威力は約60キロトンと推定される。
• トリチウム燃焼率が90％を超える場合（η ≥ 0.96）、放射線的負担は地面材料の活性化に支配的となり、方程式 (16) を用いて上限換算威力は約3メガトンと推定される。
• 地面材料の活性化寄与は、トリチウム燃焼率が非常に高い（η ≥ 0.96）場合にのみ顕著となり、それ以外では未燃焼トリチウムが主な放射線的源である。
• 保守的な仮定のもとで比較は妥当である：DUおよび未燃焼トリチウムの全拡散を仮定し、22Na や 60Co などの活性化生成物のモデル化を一貫して行っている。
• イラクおよびユーゴスラビアにおけるDUの使用は、放射性物質の戦場での使用を正常化する戦略的試験として機能しており、将来の第四世代核兵器の展開への道筋を整えた可能性がある。