爆薬量と破壊力の関係について

質問

最近北朝鮮関係のことがあったので、少し気になりまして。
よく核爆弾の破壊力として、ＴＮＴ火薬かなにかに
換算した量としてキロトンとか使われてると思うんですが、同じ火薬を使い、分量を2倍にして爆発させた場合、破壊力はどうなると見ればよいのでしょうか。

たとえば、広島型原爆の場合、破壊力は１５キロトン
前後といわれており、爆心から半径２キロ前後の地域では建物が全壊したとされています。（放射能汚染による被害はここでは触れないこととします）
この事例において、仮に３０キロトン相当のものが
投下された場合、
爆発直後の爆圧が２倍になって、そこから距離の３乗
に比例して爆圧は弱まっていく、と考えてよいのでしょうか？

回答No.5

tyyy

No.2の補足回答です。　動過圧・静過圧とは、深い川の底に沈んでいる箱に作用する圧力について考えるとよくわかるとおもいます。箱の上流側面からは動水圧がかかり、箱の天井面側と側面からは静水圧がかかっています。すなわち動過圧は流れに面している側にのみ作用し、静過圧は流れに関係なく四方八方より作用します。

回答No.4

mii-japan

基本としては
爆薬量が2倍になればエネルギーは2倍
均質な空間・地中で爆発すれば、その影響は距離の３乗に反比例

回答No.3

KITAIKKI

No２です。
今送ったばかりなのに、最初の回答者さんへの補足説明を読んでちょっと慌ててます(-_-;)

なんか無駄なことを長々と書いてしまったような気がします。その辺ははしょって要点だけを読んでください。大変失礼しました。

お礼

とんでもないです。詳細なご説明ありがとうございます。静過圧や動過圧という言葉は初めてなので、少し調べて見たいと思います。

回答No.2

KITAIKKI

核兵器の放出エネルギー、つまり爆風、熱線、放射線、および電磁パルス（ＥＭＰ）などの効果の及ぶ範囲が、必ずしも弾頭威力には比例しないということは日米の専門の研究機関がこれまでに言っております。

そういうことを前提としてですが、残念ながら私の持つ資料等にご質問に適するようなデータがないので、ここでは勝手に２０ktと１００ktの核兵器、この場合はあなたのおっしゃる核分裂爆弾（原爆）のデータで回答させてもらいます。

２０ktがＡ、１００ktがＢとします。
さらに爆発する高度はどちらも広島の５８０メートルに近い６００メートル上空とします。

そこで人的被害や各施設等の被害比較ですが、
屋外にいた人間の被害としては、ＢはＡの１．９倍。
簡易シェルターではＢはＡの１．３倍。
路上の車両等はＢはＡの１．３倍。
ビル等の建物ではＢはＡの１．５倍。
通常の住宅ではＢはＡの２．７倍の威力ということで、弾頭威力の違いが被害の程度に比例しないということが実感できるかと思います。

２０ktと１００ktでこれですから、倍とはいえ１５ktと３０ktではこの違いはもっと低いものと考えていいのではないかと思います。

もちろん核兵器は爆風だけではなく、最初に書いたように、いくつもの放出エネルギーが複合して目標に損害を与えるので、これがすべてではありません。
ひとつの目安と考えていただければと思います。

ちなみに、音速以上の速度で進む爆風エネルギーには、爆風波（衝撃波）、地震波、静過圧（押しつぶす力）、動過圧（吹き飛ばそうとする力）があります。
爆風は反射したり方向を容易に変えて被害を増幅する性質があり、周囲を山々に囲まれた長崎がこの性質によって被害を増大させましたよね。
そして意外なのが熱核融合爆弾、つまり原爆よりはるかに威力の強い水爆が、爆発の放出エネルギーの配分では爆風が原爆より４０％も威力が低いということです。

また動過圧に弱い対象とされているものに、暴露されている各種車両や固定されていない物体、それに屋外にいる人間とされています。人間は周囲の建物や地面に叩きつけられて死傷します。
また広島長崎では、爆風による直接傷害は全体の５％しかなく、残りの９５パーセントは車両のや建造物の下敷きや、爆風による飛散物による間接被害と言われています。

そして次に静過圧に脆弱な物として、木造建築物、航空機などが挙げられ、人間は意外とこれには強く、爆心地付近であっても鼓膜が破れる程度だといわれています。
もっともそれで生き延びても４０万度とも言われている、ファイヤーボール（火球）にあっという間に焼き尽くされますがね(~_~;)

以上いくらか古い資料からの回答ですが、ご参考になれば幸いです。

回答No.1

hirokazu5

「破壊力」という言葉をあなたなりにでも定義していただかないと、なんとも答えようがありません。

まず、爆弾を空中で爆発させるのか、地表に落ちた衝撃で爆発させるのか、それによっても効果の及び方が違います。
まぁ、地表に落ちてしまうと、そのまま地面に爆弾がめり込んでから爆発して、あんがい地表には影響が及ばなくなってしまいますが…。

また、爆風・衝撃波で一瞬で壊すのか、焼夷弾みたいに火災を起こしてじわじわと被害を広げるのか、
そんなことも考えなければいけませんし。

補足

失礼しました。
破壊力という言葉の中にはおっしゃるとおりさまざまな要素が含まれてしまいますが、本質問においては、爆風・衝撃波の部分のみ取り扱うものとします。
また、原爆は地表から数百メートルのところで爆発したと聞いています。どうしてその高さが望ましいのかはわかりませんが、問題の単純化のため、爆発の高度については任意とし、空気以外の障害物の影響は考慮しないものとします。
また、当時は木造家屋中心だったわけで、今とは強度も当然違うでしょうが、本問では触れません。

あくまでも、「爆薬量が２倍になったら爆風はどうなるのか」の部分だけ考察していただければ幸いです。