核兵器の威力について教えてください

質問

核兵器の威力として、TNT火薬換算でxxキロトンとかxxメガトンと言うのが使われていますが、これは、どうやって求めているのでしょう。

いくつか考えてみましたが、実際に使われている方法を教えてください

・純粋な理論値
分裂または融合の際の反応課程でエネルギーに変換される質量を求め、それをE=MC^2に代入し、TNTの爆発のエネルギー(dyneなのかergなのか)で割り戻す
・純粋な理論値に反応率のような物を乗じて実際的な数字にする
・経験値
過去の核実験で得られた結果から検量線のようなものを設定して核物質量を当てはめる
・実験値
地下核実験の場合は、爆心までの距離と震度、振幅からエネルギーを求めて換算する。

もう一つ質問です。
1gの物質が対消失して完全にエネルギーになったとすると(まさにE=C^2の時)、これは何メガトンに相当しますか。

回答No.1

noname#26663 · ベストアンサー

ジュール熱です。
http://ja.wikipedia.org/wiki/1_E3_J

TNTの１ｇのジュール熱は、４．１８４ｋJです。
１ｇの物質の総エネルギーは、ここの１０＾１３の所にあります。

ニュートン力とジュール熱を換算します。
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%82%B8%E3%83%A5%E3%83%BC%E3%83%AB

＞まさにE=C^2の時一応、

急遽日本語プログラムひまわりで作成しました。
http://kujirahand.com/himawari/
ここで入手してコピー＆貼り付けで作動します。

ｍｋｓ単位ですので、
１ｇは１/１０００キロ。
光速も３０万キロX１０００です。
答えはニュートンで出てます。

この答えを
TNTのジュール熱（４８１４J）で割ればTNT換算も出来ます。
（グラム。で＾＿＾；）
後は自分でキロ、トン換算の計算ルーチンを作成して追加して下さい。
＾＿＾；

これを貼り付ければ作動します。

’E＝MC＾２
質量は、１/１０００
光速は、３００００００００
エネルギーは、光速*光速*質量
エネルギーを、表示。

どうでしたか？
HPの計算と計算は合いましたか？＾＾

お礼

ありがとうございます。

熱量から求めるというのに気がつかず、TNTの爆発力としてエネルギー単位ばかりを検索していました。
現在、ちょっと忙しくてひまわりの方のテストが出来ませんが、新年度になったらやってみます。

回答No.2

gamma

何でも同じだと思いますが、実行前は設計値で後は実測値。
実測は、大気中の場合には火球の直径と爆発エネルギーの関係式（近似式）があり、それを用いるようです。遠方の地下核実験は地震波からの概算によるようです。空中爆発以外の場合にはケーブルをつなぐ事ができるので沢山のプローブで様々な物性計測を同時に行なっています（年数を経ないとデータは公表されませんが）。

詳しくは、
http://en.wikipedia.org/wiki/Nuclear_weapon_yield
をお読み下さい。

理論式や爆発時の様子は、
U.S. DoD, ”The Effects of Atomic Weapons”. McGrae-Hill, New York, 1950.
に出ているようです。

それだけを読んでも分からず、物理の基礎から勉強したければ
Zel’dovich and Raizer, ”Physics of Shock Waves and High-Temperature Hydrodynamic Phenomena”, Vol.2, Academic Press, New York, 1967.
にも、詳しく出ています。

1gの質量の全てが爆発に使われる場合のエネルギー換算はご自分で計算して下さい。No.1の方の答えにある通り、4.184MJ　=　1kg-TNT 　です。

お礼

ありがとうございます

>大気中の場合には火球の直径と爆発エネルギーの関係式（近似式）があり

やはり、こういった式があるのですね。地下実験については、地震のエネルギー算出と同じだろうというのは予測していたのですが(一応、地球物理出身なので)

>それだけを読んでも分からず、物理の基礎から勉強したければ

時間を食いそうなので、年度が変わって暇になってから考えます(^^;