[論文レビュー] The B61-based "Robust Nuclear Earth Penetrator:" Clever retrofit or headway towards fourth-generation nuclear weapons?

André Gsponer|ArXiv.org|Oct 6, 2005

High-Velocity Impact and Material Behavior参考文献 21被引用数 3

ひとこと要約

本論文は、B61ベースの耐久的核地下侵徹弾（RNEP）の実現可能性と戦略的影響を評価し、地中150メートルまで貫徹可能であるが、装置は大型で取り扱いにくいと結論づけている。主な動機は軍事的必要性ではなく、第四世代核兵器に応用可能な技術的進歩にある可能性がある。

ABSTRACT

It is scientifically and technically possible to build an earth penetrating device that could bury a B61-7 warhead 30 meters into concrete, or 150 meters into earth, before detonating it. The device (based on knowledge and technology that are available since 50 years) would however be large and cumbersome. Better penetrator materials, components able to withstand larger stresses, higher impact velocities, and/or high-explosive driven penetration aids, can only marginally improve the device. It is concluded that the robust nuclear earth penetrator (RNEP) program may be as much motivated by the development of new technology directly applicable to next generation nuclear weapons, and by the political necessity to periodically reassess the role and utility of nuclear weapons, than by the perceived military need for a weapon able to destroy deeply buried targets.

研究の動機と目的

• B61-11自由落下型核爆弾を耐久的地下侵徹核弾頭に改造する技術的実現可能性を評価すること。
• RNEP計画が真の軍事的要請に基づくのか、それとも次世代核兵器の開発に向けた先端技術の開発の必要性によるのかを評価すること。
• 第四世代核兵器の登場と新たな核保有国が出現する状況を踏まえ、地下侵徹核兵器の戦略的・政治的影響を検討すること。
• 理論的貫徹モデルと、米国兵器研究で用いられる実験的方程式（例えば、ヤング／サンディアの貫徹方程式）を比較すること。
• 地下核核爆発の使用に関連する環境的リスクおよび不拡散リスクを検討すること。

提案手法

• エネルギー結合と衝撃波伝播の原則に基づき、コンクリートおよび土壌へのB61ベースの弾頭の貫徹深さを理論的モデルで推定する。
• 簡略化された物理モデル（式17）を用いて貫徹深さを推定し、実験的に導出されたヤング／サンディアの貫徹方程式（式26）と比較する。
• 地下核核爆発におけるエネルギー結合効率を分析し、空爆や地表爆発と比較して、同等の破壊効果を維持するための核爆発威力を10〜15倍低減可能であることを示す。
• 材料科学、マイクロ・エレクトロメカニカル・システム、ナノテクノロジーが、より深い貫徹と高衝撃速度の実現を可能にする役割を評価する。
• 歴史的文脈を検討し、B61-11が1997年に運用入りしたのと、1993年の新規核兵器開発禁止（スプラット＝ファーサー法）を含む。
• 極端な条件、例えば非常に高い速度や非典型材料への適用において、既存の貫徹モデルの外挿的限界を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 B61ベースの地下侵徹弾頭は、深く埋め込まれた地下要塞などの硬い標的に効果的に貫徹可能か？
• RQ2 RNEP計画は、軍事的必要性によるものなのか、それとも次世代核兵器のための技術開発の必要性によるものなのか、その程度はいかほどか？
• RQ3 地下核核爆発のエネルギー結合効率は、大気中爆発や地表爆発と比べてどの程度か？
• RQ4 ヤング／サンディア方程式のような既存の実験的貫徹モデルは、新規または極端な構成に適用した場合、どのような限界を示すか？
• RQ5 地下侵徹核兵器の使用に関連する環境的リスクおよび不拡散リスクは何か？

主な発見

• B61-11弾頭は、理論的にはコンクリートに最大30メートル、土壌に最大150メートルまで貫徹可能であるが、その結果得られる装置は大型で取り扱いにくい。
• 弾頭が地中に埋め込まれるとエネルギー結合が著しく向上し、数メートルの深さで最大100％の結合が達成され、その結果、必要となる威力が10〜15倍低減可能である。
• 理論的モデル（式17）と実験的方程式（ヤング／サンディア、式26）は、通常の投射体と材料では同等の結果を示すが、非標準的な構成には式(17)の方が信頼性が高い可能性がある。
• RNEP計画の主な動機は、先端材料、マイクロ・エレクトロメカニカル・システム、ナノテクノロジーの開発にある可能性があり、これらは第四世代核兵器に直接応用可能な技術である。
• 地下核核爆発が完全に封じ込められても、長期的な環境汚染および核分裂性物質の回収リスクが、不拡散および後処理の課題を生じさせる。
• RNEPの使用には、特に複雑または不均一な地下標的に対して、貫徹予測可能性と被害評価の面で未解決の問題が残っている。