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核兵器  

239Pu の中に不純物として20% 240Pu が含まれると、インプロージョン型核兵器の中で
分裂連鎖反応が受容しがたいほど早く始まり、その材料がほとんど核分裂しない間に
その兵器をばらばらに吹き飛ばしてしまう(過早爆発)。ガンバレル型の場合は240Pu 混入1%前後で
過早爆発が起きる。この 240Pu の混入が避けられないことが、プルトニウム武器では
インプロージョン方式の設計にしなければならない理由である。理論的には100%純粋な
239Pu ならばガンバレル型装置を構築することができるかもしれないが、このレベルの純度は
現実には達成し得ないほど困難である。インプロージョン型核兵器であっても240Pu 10%以下に
せねばならず、軽水炉ではそれが達成困難なので、核兵器製造には黒鉛炉が使用される。

なお 240Pu の混入課題は核兵器開発において2つの側面をもつ。ひとつは混入のために
インプロージョン技術を開発する必要が生じ、マンハッタン・プロジェクトに遅れと障害をもたらした。
もうひとつは同じくその障害は現在では核拡散に対する障壁になった。 なお 239Pu の同位対比が
約90%を越えるプルトニウムは兵器級プルトニウム(Weapon Grade Plutonium)と呼び、 1972年に
機密指定が解除された資料である「WASH-1037 Revised An Introduction to Nuclear Weapons」に
基づくと、兵器級プルトニウムは三つの等級に分けられている。

等級 238Pu 239Pu 240Pu 241Pu 242Pu
Hanford 0.05%以下 93.17% 6.28% 1.54% 0.05%以下
Savanna 0.05%以下 92.99% 6.13% 0.86% 0.05%以下
Rocky Flats Soil 極微量 93.6% 5.8% 0.6% 極微量

Wikipedia 「プルトニウム」 より。



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