EMP弾技術の研究

Summary

本資料は、防衛装備庁による電磁パルス（EMP）弾技術の研究開発に関する概要と進捗をまとめたものです。誘導弾や無人機等のプラットフォームへの搭載を念頭に、パルスパワー技術を活用した電気式EMP（マルクス電源利用）および火薬式EMP（爆薬発電機利用）の仕組み、出力強化・小型化に向けた課題、さらに種電源の高出力化を目指す爆縮式プラズマジェネレータ（PLASMAGIC）の研究について解説しています。

表紙 (Page 1)

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 (Page 2)

目次 • EMP弾の概要 • 電気式EMP • 火薬式EMP • PLASMAGICの研究

EMP弾とは (Page 3)

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 (Page 4)

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 (Page 5)

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 (Page 6)

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 (Page 7)

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 (Page 8)

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 (Page 9)

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 (Page 10)

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 (Page 11)

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 (Page 12)

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 (Page 13)

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 (Page 14)

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 (Page 15)

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 (Page 16)

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（原理） (Page 17)

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 (Page 18)

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 (Page 19)

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 (Page 20)

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。

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
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
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