EMP弾技術の研究 防衛装備庁 陸上装備研究所 システム研究部 火力システム研究室 目次 • EMP弾の概要 • 電気式EMP • 火薬式EMP • PLASMAGICの研究 EMP弾とは EMP：Electro-Magnetic Pulse（電磁パルス） 【従来の弾薬】 ・彼領域を爆風と破片の飛散で攻撃 【EMP弾】 ・彼領域の電子機器を電磁波で攻撃 ・迎撃、探知能力を事前に無力化 ・迎撃防止により、従来弾薬の効果を増大 EMP弾の技術課題 プラットホーム搭載に付随する技術課題： • 質量 / 寸法 → 搭載性を確保するための小型・軽量化の課題 • 有効距離 / 照射時間 → 高出力化・阻害効果の課題 技術手段： パルスパワーを利用 プラットホームの例： ・誘導弾（EMP弾頭部） ・無人機（EMP弾頭部） ・ロケット弾（EMP弾頭部） ・爆弾（EMP弾頭部） 参照：卜部著、“防衛技術ジャーナル”、2023年 パルスパワーとは パルスパワー：短時間でエネルギーを放出することで、パワーを増大する技術。 パルスパワーの特長： • 小型 • 軽量 • 高出力 • 短時間の出力 例：1000Jのエネルギーを、 10sで出力した場合 ：出力は100W 10nsで一気に出力した場合：100GWに増大（圧縮によりパワー増大） 参照：http://pekuris.co.jp/technology/pulse.php / https://www.ipps.kumamoto-u.ac.jp/pulsedpower.html 本研究の目的 パルスパワーを用いて、EMPの放射及び出力強化を図る。 電気式EMPと火薬式EMP 【電気式EMP（電源部にコンデンサを利用した方式）】 ・電源部（高電圧を発生）：種電源、マルクス電源 ・放射部（高電圧をEMPに変換）：仮想陰極発振管、アンテナ ・特徴：EMPを何度も放射 【火薬式EMP（電源部に爆薬を利用した方式）】 ・電源部（高電圧を発生）：種電源、爆薬発電機 ・放射部（高電圧をEMPに変換）：整合回路、アンテナ ・特徴：単発だが電気式より強力なEMPを放射 種電源の出力強化：PLASMAGICの研究 ・電気式EMP：電源部にコンデンサを利用、EMPを何度も放射 ・火薬式EMP：電源部に爆薬を利用、単発だが電気式より強力なEMPを放射 ・PLASMAGICの研究（爆縮式プラズマジェネレータ：PLASMAGICの原理検証）： プラズマ発生器 ＋ MHD発電機を火薬式EMPの種電源に適用することで、火薬式の数十倍のEMP出力を期待。 電気式EMP 電気式EMP（電源部にコンデンサを利用した方式）： ・電源部（高電圧を発生）：種電源、マルクス電源 ・放射部（高電圧をEMPに変換）：仮想陰極発振管、アンテナ ・特徴：EMPを何度も放射可能 電気式EMPの仕組み 【電源部（高電圧を発生）】 ・マルクス電源 ・V₀でコンデンサを充電（並列接続） ↓ ・短時間直列に接続し、瞬時に高電圧を発生（直列接続・スイッチ切り替え） 【放射部（高電圧をEMPに変換）】 ・仮想陰極発振管（電子源／陰極、網目状の陽極、アンテナ） ・高電圧を印加すると、仮想陰極（電子の集合体）が発生 ↓ ・仮想陰極の振動と電子の往復振動でEMPを放射（仮想陰極の振動由来EMP、電子の往復運動由来EMP） 出典：卜部著、“防衛技術ジャーナル”、2023年 EMP放射の様子 ・仮想陰極発振管の様子 ・EMPの波形（オシロスコープ波形） 電気式EMPの技術課題と研究内容 技術課題：EMP出力の大幅な強化と小型化 ・原理実証（H28）：基準 ・EMP出力強化（R3）：EMP出力密度 1.4倍 ・EMP出力強化（R5）：EMP出力密度 8.7倍 ・装置小型化（R6〜R10）：EMP出力密度 約100倍 ※研究試作：将来EMP装備適用技術の研究試作（1）EMP弾頭Ⅰ型（R6～R10） 火薬式EMP 電気式以上にEMP出力強化を目指す ⇒ 爆薬のパワーを利用 【火薬式EMP（電源部に爆薬を利用した方式）】 ・種電源 → 爆薬発電機 → 整合回路 → アンテナ ・単発だが電気式より強力なEMPを放射 火薬式EMPの仕組み 爆薬発電機：電流を増幅する機能 ① 電流が一定値で流れている（雷管、爆薬、コイル）。 ② コイルの圧縮により、電流も圧縮される（爆薬爆轟による電流の圧縮・ピーク電流の急峻化）。 イメージ：ゴムチューブ（ホース）を絞ることで水の勢いが増大するのと同様に、磁束・電流を圧縮して大電流・高出力を得る。 火薬式EMPの技術課題と研究内容 技術課題：爆薬発電機技術の確立とEMP出力の増大 ・〜R4：爆薬発電機の技術を確立（爆薬発電機及び整合回路、模擬抵抗） ・R5末：全構成品を接続、EMPを放射（種電源、仮想陰極発振管等を接続してEMPを強化） ・R6～：将来EMP装備適用技術の研究試作（2）EMP弾頭Ⅱ型 種電源の出力強化：PLASMAGICの研究 従来の種電源よりも高出力が見込まれる電源方式（爆縮式プラズマジェネレータ：PLASMAGIC）を採用し、EMPを更に強化する。 ・PLASMAGIC（プラズマ発生器＋MHD発電機）の原理検証により、火薬式の数十倍のEMP出力を期待。 種電源の出力強化：PLASMAGICの研究 PLASMAGIC：PLASMA Generator using explosIve Compression 爆縮式プラズマジェネレータ：PLASMAGIC ⇒ 爆薬で発生させたプラズマ※1で発電する方式 【動作原理】 • アルゴンガス周囲に爆薬を配置 • 流路を電極で挟み、静磁場Bを印加 ↓ • 爆轟でアルゴンガスを圧縮 • アルゴンガスが高温になり、プラズマ化（衝撃波による圧縮） ↓ • プラズマが電極間と静磁場B中を通過 • 電磁誘導の法則で、電極間に電位差が発生 ※1 プラズマ：導電性の気体 ※2 MHD：Magneto Hydro Dynamic（電磁流体） Voitenko型プラズマ発生器 ◆ 同軸型プラズマ発生器 • 容器が円筒形で構造がシンプル • 得られるプラズマ流速は15 km/s程度 【高出力化】 ↓ ◆ Voitenko型プラズマ発生器 • 球台と金属板から構成 • 高温・高密度のプラズマを生成可能 • プラズマ流速は40 km/s以上 技術課題と研究内容 技術課題： （1）PLASMAGICの技術が未確立 （2）設計の参考データが不在 研究内容： （1）シミュレーションで参考データを取得（R6） （2）PLASMAGICの実試験（R7～） 【R6：シミュレーション条件と結果】 ・プラズマ発生器（Voitenko球台部 0.1m, 管径0.04m）＋ MHD発電機（Anode/Cathode長0.3m, ギャップ0.027m, 静磁場B, 負荷） ・プラズマ発生器内流速分布、MHD発電機内電流密度および流速分布解析 ・電力波形シミュレーション：Voitenko型は同軸型と比較してピーク電力約600MWと大幅に高い出力を発揮 出典：首藤、令和7年電気学会全国大会、2025年 まとめ EMP出力の強化を目的に、プラットホーム搭載に向けて下記研究に取り組んでいる。 1. 電気式EMP（電源部にコンデンサを利用した方式）：EMPを何度も放射 2. 火薬式EMP（電源部に爆薬を利用した方式）：単発だが電気式より強力なEMPを放射 3. PLASMAGICの研究（爆縮式プラズマジェネレータ：PLASMAGICの原理検証）：火薬式の数十倍のEMP出力を期待