ファットマン

context: ファットマン(英語:FatMan、「太った男」の意味)は、第二次世界大戦末期にアメリカ合衆国で開発された原子爆弾である。

アメリカ軍の分類番号はMk.3であり、大戦後も製造が継続された。最初の一発は1945年8月9日に長崎市に投下され、実戦使用された核兵器であり、この長崎に投下された原子爆弾、「インプロージョン方式プルトニウム活性実弾F31」だけを指すこともある。

Mark2(ThinMan)というガンバレル型プルトニウム型爆弾が開発中止され、インプロージョン型原爆であるファットマンへと移行した。
qas: question: ファットマンが開発されたのはいつですか?
answers: text: 第二次世界大戦末期

question: ファットマンはどこで開発が行われましたか?
answers: text: アメリカ合衆国

question: ファットマンが最初にどこに投下されましたか?
answers: text: 長崎市

question: ThinManの代わりに開発されたインプロージョン型原爆を英語で答えて下さい。
answers: text: FatMan

context: ファットマンはマンハッタン計画の一部としてロスアラモス国立研究所で作られた核兵器である。リトルボーイ(Mark1)が高濃縮ウランを用いたガンバレル型の原子爆弾であるのに対して、ファットマンはプルトニウムを用いたインプロージョン方式の原子爆弾である。

1945年8月9日に実戦使用されており、長崎県長崎市の北部(現在の松山町)の上空550メートルで炸裂した。長崎市への原子爆弾投下を行ったのは、B-29ボックスカー(機長:チャールズ・スウィーニー少佐)である。爆弾の威力は8月6日に広島県広島市に投下されたリトルボーイより若干強いが、長崎市は起伏に富んだ地形で、平坦な広島市に比べて威力が減殺された。破壊の度合いは広島市に比べると小さいものの、死者約7万3,900人、負傷者約7万4,900人、被害面積6.7km2、全焼全壊計約1万2,900棟という甚大な被害をもたらした。

第二次世界大戦終結後も製造が続けられ、1940年代のアメリカ軍の核戦力を担った。
qas: question: ファットマンがプルトニウムを使用することに対し、リトルボーイが使うものは何ですか?
answers: text: 高濃縮ウラン

question: ファットマンの投下に使用された飛行機名は?
answers: text: B-29ボックスカー

question: 長崎市より先に核兵器が投下された場所はどこですか?
answers: text: 広島県広島市

question: ファットマンの投下により発生した被害は死者と負傷者を比べ、その数が多かったのはどっちですか?
answers: text: 負傷者

context: アメリカ合衆国では1941年よりマンハッタン計画として核兵器の開発を行っていた。ウランを用いた核兵器の開発(Mark1=リトルボーイ)は進んでいたものの、プルトニウムを用いた核兵器の開発には障害があり、1943年にガンバレル型(Mark2=シンマン)とインプロージョン方式(implosion、爆縮)(Mark3=ファットマン)の両方の開発が進められることとなった。1944年にガンバレル型(Mark2)は放棄され、インプロージョン方式で開発が継続されることとなった。

核物質にはプルトニウム239を用いている。核出力はTNT換算21キロトンを記録した。インプロージョン方式で用いられている爆縮レンズはジョン・フォン・ノイマンらによって完成した技術である。

使用されたプルトニウムはワシントン州ハンフォードにあるハンフォード・サイトのB原子炉で製造された。
qas: question: アメリカ合衆国で核兵器の開発を行い始めたのは何年か?
answers: text: 1941年

question: マンハッタン計画下で開発されたMark1〜3で実際に開発されなかったのはどれですか?
answers: text: Mark2

question: Mark3で利用した核物質は何ですか?
answers: text: プルトニウム239

question: インプロージョン方式で使用される爆縮レンズを開発したのは誰ですか?
answers: text: ジョン・フォン・ノイマン

context: プルトニウム型原爆(インプロージョン方式)の実証のため、1945年7月16日にアメリカ合衆国は、ニューメキシコ州アラモゴード砂漠にあるホワイトサンズ射爆場でファットマンのプロトタイプであるガジェットを用いて人類史上初の核実験であるトリニティ実験を実行した。

ファットマンの特異な形状の空中挙動を確かめるため、通常爆薬を装填した同形・同重量の模擬弾「パンプキン」が作られ、投下訓練の一環として日本に対して実戦投入された。

ファットマン型の原爆はまず3発が製造され、1発が長崎へ投下されたほか、核実験のクロスロード作戦(1946年)で使用された。
qas: question: 人類史上初の核実験を実行したのはどこですか?
answers: text: ホワイトサンズ射爆場

question: 人類歴史上初めての核実験の名称は何ですか?
answers: text: トリニティ実験

question: ファットマンと同形・同重量の通常爆薬の訓練用模擬爆弾として日本に投下された爆弾は何ですか?
answers: text: 「パンプキン」

question: ファットマン型の原爆が長崎以外に使われたのはいつですか?
answers: text: 1946年

context: 1945年7月、ヘンリー・スティムソン陸軍長官にファットマン型原爆は毎月1個の生産が可能だと報告されたが、1945年8月15日に戦争が終結し、原爆製造の優先順位が引き下げられたため、生産量は縮小された。ハンフォードのプルトニウム生産炉も中性子照射による損傷で稼動に耐えなくなったため1946年に生産を停止した。

ファットマン自体は戦後も生産が継続され、1947年にはロスアラモス国立研究所にファットマン60発分の部品が備蓄され、アメリカ兵器廠には使用可能なファットマン型原爆13発が備蓄されていた。1948年までには50発が生産され、1949年までに120発が生産された。改良型のMark4の生産は1949年からのことである。
qas: question: 終戦はいつでしたか?
answers: text: 1945年8月15日

question: 1948年まで生産されたファットマンの数は?
answers: text: 50発

question: ファットマン50発が生産されてその1年後まで生産されたファットマンは全部何発ですか?
answers: text: 120発

question: ファットマンの改良型が生産され始めたのはいつからか?
answers: text: 1949年

context: ガンバレル方式・インプロージョン方式のプルトニウム原子爆弾にはそれぞれ「シンマン」「ファットマン」とのコードネームが与えられた。これらの命名を行った人物は、ロバート・オッペンハイマーのかつての教え子で、自らもマンハッタン計画に参加したロバート・サーバー(en:RobertSerber)だった。サーバーはそれぞれの爆弾の外観に基づいて名前を選んだ。Mark2は細長い形状であったため、ダシール・ハメットの探偵小説『影なき男(原題:TheThinMan)』とその映画化作品から着想を得て、「シンマン(痩せ男)」と命名された。Mark3は丸くずんぐりした形状であったため、『マルタの鷹』(ハメットの同名探偵小説の1941年の映画化作品)にて、シドニー・グリーンストリート(英語版)が演じたキャラクター「カスパー・ガットマン」から着想を得て、「ファットマン(太った男)」と命名された。

なお、イギリス保守党の政治家であるチャーチル首相にちなんだものとする俗説がある。
qas: question: 「ファットマン」の名付け親は誰ですか?
answers: text: ロバート・サーバー

question: 『影なき男』の著者は誰ですか?
answers: text: ダシール・ハメット

question: Mark2が「シンマン」と名付けられたのはどの小説が元ネタなのか、その小説のタイトルを英語で答えて下さい。
answers: text: TheThinMan

question: Mark3が「ファットマン」と名付けられたのは『マルタの鷹』のどのキャラからとったものですか?
answers: text: 「カスパー・ガットマン」

context: 爆縮レンズには合計で2,500キログラムもの爆薬が使用されている。その内部にそれぞれ120キログラムのアルミニウム合金製プッシャーと天然ウラン球があり、中心には6.2キログラムのδ相プルトニウム合金が収められている。ファットマンの重量の半分以上を爆縮レンズの爆薬が占め、直径は137.8センチメートルもありファットマン(ふとっちょ)という名前の由来にもなっていた。これは当時の技術水準では必要な圧力を得るためにこれだけの分量が必要だったためである。コンポジションB/アルミニウム合金製プッシャー/天然ウラン中性子反射器/プルトニウム核の順番に、密度比が1.65/2.71/19.05/19.8となっている。

後年では爆薬部分の密度を上げたり副臨界系を小さくすることで急速に小型化が行われ、最終的には100キロトンクラスの核兵器でも直径30センチメートル程度にまで小型化された。
qas: question: 爆縮レンズに使用された爆薬の量はどれくらいですか?
answers: text: 2,500キログラム

question: 天然ウラン球の中心にあるδ相プルトニウム合金の量はどれくらいですか?
answers: text: 6.2キログラム

question: コンポジションB/アルミニウム合金製プッシャー/天然ウラン中性子反射器/プルトニウム核のなかで密度比が一番高いのはどれですか?
answers: text: プルトニウム核

question: コンポジションB/アルミニウム合金製プッシャー/天然ウラン中性子反射器/プルトニウム核のなかで密度比が高い順で並べた時、三番目に来るものはどれですか?
answers: text: アルミニウム合金製プッシャー

context: 衝撃波は1ミリ秒につき8メートルも進むため、32個の雷管が点火するタイミングの許容誤差は0.1マイクロ秒以下になる。このため原爆用に新しい原理の雷管が新規に開発された。それが起爆電橋線型雷管である。

起爆電源のために、5キロボルト1,000アンペアの大型の高圧オイルコンデンサが必要で、0.1マイクロ秒以下の誤差で作動させるために1マイクロファラッドの低キャパシタンスのスイッチ機構が必要である。これに電力を供給するための新型電池が開発された。コンデンサと電池だけで1トン近い重量があり、爆縮レンズの爆薬に次いで重量を占めている部品である。
qas: question: 原爆の衝撃波が一ミリセカンドの間進む距離は?
answers: text: 8メートル

question: 32個の雷管が点火するタイミングの許容誤差は0.1マイクロ秒以下にするために原爆用に開発された新しい原理の雷管は何ですか?
answers: text: 起爆電橋線型雷管

question: 起爆電源のために必要なものは何ですか?
answers: text: 5キロボルト1,000アンペアの大型の高圧オイルコンデンサ

question: 0.1マイクロ秒以下の誤差で起爆させるため必要なものは何ですか?
answers: text: 1マイクロファラッドの低キャパシタンスのスイッチ機構

context: 爆縮レンズは爆薬だけで2.5トンもあり、ファットマンの重量と体積の半分以上を占めている最大の部品である。

爆薬と天然ウラン、プルトニウムの間の密度差があまりにも大きいため、爆縮による衝撃波の反射波が大きくなる。するとレイリー・テイラー不安定性などの流体力学的不安定性が大きくなって衝撃波の高い球対称性が崩れてしまうため、いったんアルミニウム合金製プッシャーで衝撃波を受け止めるようになっている。レイリー・テイラー不安定性が大きくなるとレイリー・テイラー波が発生して圧力が低下するのを防ぐ目的もある。
qas: question: ファットマンを構成するものの中で、一番の重量と体積を占めている部品は何ですか?
answers: text: 爆縮レンズ

question: 爆縮レンズの爆薬の量はどれくらいですか?
answers: text: 2.5トン

question: 爆縮による衝撃波の反射波が大きい理由は何ですか?
answers: text: 爆薬と天然ウラン、プルトニウムの間の密度差があまりにも大きいため

question: 爆薬と天然ウラン、プルトニウムの間の密度差大きさ故発生した衝撃波を受け止める役割を持っている部品は?
answers: text: アルミニウム合金製プッシャー

context: 核分裂物質から発生した中性子が外部に逃げてしまって連鎖反応が止まらないようにするため、中性子反射体が必要である。ファットマンでは天然ウランを用いており、中性子反射体としては厚さ3センチメートルで十分であるが、1ナノ秒の間に80回の連鎖反応を繰り返すまでは核分裂物質を一か所に留めておく必要がある。この押さえがタンパーである。核分裂物質を1ナノ秒間押さえ込むためにタンパーにはある程度の慣性質量が必要で、これを兼ねるために7センチメートルの厚さになった。
後年の研究では、熱量の20パーセントは天然ウランによる副臨界系から発生したと言われている。
qas: question: 連鎖反応が止まる自体を防ぐため何が要りますか?
answers: text: 中性子反射体

question: ファットマンの天然ウランの連鎖反応が止まらないようにするため必要な中性子反射体は太さ何センチですか?
answers: text: 3センチメートル

question: 1ナノセカンドの間に80回の連鎖反応を繰り返すまでは核分裂物質を一か所に留めておくために必要なものは何ですか?
answers: text: タンパー

question: タンパーを支えるために必要となる中性子反射体の太さは?
answers: text: 7センチメートル

context: 中性子点火器は、プルトニウムが核分裂反応を起こすために必要な最初の中性子線を出すための装置である。点火器という名称は燃焼(核分裂反応)を始めるために必要な火種となる中性子を出すための装置であることに由来している。
構造は重量7グラムのベリリウム球の表面に楔形の溝15本を掘り込んで厚さ0.1ミリメートルの金メッキを施し、さらに11ミリグラムのポロニウム210をメッキしたものである。爆縮によって急速にベリリウムとポロニウムが混合されると、ポロニウムが放射したアルファ粒子がベリリウム原子に衝突し、束縛から解き放たれた中性子を放射する。
qas: question: プルトニウムが核分裂反応を起こすために必要な最初の中性子線を出すための装置の名前は?
answers: text: 中性子点火器

question: 核分裂反応を引き起こす火種となる物質は何ですか?
answers: text: 中性子

question: 中性子点火器の最深部にある物質は何ですか?
answers: text: ベリリウム

question: 中性子点火器のを最深部にある物質から並べた時、二番目に来るものは何ですか?
answers: text: 金

context: ファットマンは、通常は最終段階の組み立てを行う前の状態で保管され、使用する直前になって組立作業を行う。これには2つの理由がある。
安全上の理由は完成状態では火災や搭載機の墜落などの事故により爆縮レンズが起爆すると核爆発が起こってしまうため、設計上の理由は起爆装置には極めて大きな電源が必要であり、完成状態では電池が数日で劣化してしまうためである。
qas: question: ファットマンはどういう状態で保管されますか?
answers: text: 組み立てを行う前の状態

question: ファットマンが組み立てを行う前の状態で保管される理由は何個ありますか?
answers: text: 2つ

context: 保管状態では「前部外殻」「後部外殻」「プルトニウムと爆縮レンズの塊」「電源装置」「中性子点火器」の5つのパーツに分解されている。中性子発生器を抜き取った空洞には小さな鉄球が詰め込まれている。これは爆縮レンズが起爆してプルトニウムが爆縮されても中心に鉄の塊が入っていればそれが邪魔をして爆縮が進まず、核分裂が起きなくなるからである。

組立作業には48時間を要する。組み立てたままの状態では電池が数日で劣化するため、48時間以内に使用されなかった場合は再び分解して電池を交換する必要がある。
qas: question: ファットマンの保管状態では何個のパーツで保管されますか?
answers: text: 5つ

question: ファットマンの保管状態で中性子発生器が抜き取られているいちに代わりにあるものは?
answers: text: 鉄球

question: 組立作業に消耗する時間はどれくらいですか?
answers: text: 48時間

question: 保管の時、爆縮レンズが起爆してプルトニウムが爆縮されても核分裂が起きなくするため中に入れるものは何ですか?
answers: text: 鉄球