中国国防省が包括的核実験禁止条約（CTBT）の順守を改めて表明する一方、水面下ではスーパーコンピューターを用いた核兵器の性能維持・高度化が新たな軍備競争の主戦場となりつつある。これは米国も同様で、臨界に至らない核実験と先端半導体を駆使したシミュレーション能力が、事実上の核開発力と見なされる時代に入った。米国の対中半導体規制は、この「見えない開発競争」で優位を保つための核心的手段であり、意図せずして日本の製造装置や素材技術もその渦中にある。本稿は、核抑止の変質と、その根幹を支える日米の技術的優位性の実態を解き明かす。

なぜスパコン性能が核抑止力を左右するのか

核兵器の信頼性は、爆発という究極の試験を経ずして、いかに保証するかが課題となる。包括的核実験禁止条約（CTBT）が1996年に採択されて以降、米国やロシア、中国などの核保有国は、大気圏内や地下での臨界核実験を停止している。しかし、備蓄されている核弾頭は経年劣化し、構成部品の物理的・化学的変化が性能に影響を及ぼす。このため、実際の爆発を伴わずに兵器の健全性を評価し、近代化改修の設計を検証する高度な技術が不可欠となった。

その中核を担うのが、スーパーコンピューターによるシミュレーションである。核爆発は、起爆装置による超高圧で核物質（プルトニウム239など）を圧縮する「爆縮」から、核分裂連鎖反応が指数関数的に増大するナノ秒単位の物理現象だ。これを再現するには、流体力学、中性子輸送、高温高圧下の物質の状態方程式といった複数の物理モデルを組み合わせた複雑な計算が求められる。計算能力が高ければ高いほど、シミュレーションの解像度と精度は向上し、より現実に近い挙動を予測できる。

米国は「備蓄核兵器健全性維持・管理計画（SSMP）」に基づき、この分野に巨額の投資を続けている。米国エネルギー省（DOE）の2024会計年度予算教書によれば、核兵器活動関連予算は前年度比10%増の325億ドルに達し、そのうちSSMP関連が大きな割合を占める。特に、ローレンス・リバモア国立研究所に導入されたスーパーコンピューター「El Capitan」は、毎秒200京回（2エクサFLOPS）を超える計算性能を持つとされ、従来のシミュレーションの精度を飛躍的に高める。これは、核兵器の性能を維持するだけでなく、新たな設計思想を検証する能力をもたらすことを意味する。

未臨界実験という「CTBTの抜け穴」

シミュレーションの精度を高めるには、入力データとなる基礎物理パラメータの正確性が決定的に重要だ。特に、超高圧下でのプルトニウムの挙動は複雑で、理論計算だけでは完全に把握できない。この実測データを取得するために行われるのが「未臨界実験」である。これは、核物質を使用するものの、核分裂の連鎖反応が持続しない「臨界」状態に達しないよう制御された実験を指す。核爆発は起きないため、CTBTの禁止対象外と解釈されており、米国はネバダ州の旧核実験場内にある「U1a複合施設」で1997年以降、30回以上の未臨界実験を実施してきた。

実験では、高性能爆薬を用いてプルトニウムに衝撃圧力を加え、その際の物性変化を高速X線撮影装置などで精密に計測する。ここで得られたデータが、スーパーコンピューター上のシミュレーションモデルを補正し、予測精度を担保する。つまり、未臨界実験とシミュレーションは、核実験代替技術の両輪をなす関係にある。米国エネルギー省国家核安全保障局（NNSA）は、今後も実験能力を向上させる計画を公表しており、2023年10月には新たな計測装置の設置を発表している。これは、核兵器の近代化を継続する明確な意思表示と受け取れる。

中国も同様の活動を新疆地区のロプノール核実験場で行っていると、米国務省は2020年の軍備管理報告書で指摘した。中国側はこれを否定しているが、衛星画像の分析などから施設の活動が活発化しているとの見方もある。仮に中国が未臨界実験で得たデータを基にシミュレーション能力を向上させているとすれば、それは米国防総省が2023年の報告書で予測した「2030年までに保有核弾頭数が1000発超へ」という急拡大計画の技術的裏付けとなりうる。

米国の半導体規制、真の標的

2022年10月7日、米商務省産業安全保障局（BIS）が発表した対中輸出管理規則の強化は、単なる経済的措置ではない。その規制リストには、先端ロジック半導体や製造装置に加え、「スーパーコンピューター」用途向けの半導体や関連技術が明確に標的として含まれていた。これは、中国の核兵器シミュレーション能力の発展を直接的に阻止しようとする安全保障上の狙いが色濃い。

現代のスーパーコンピューターの心臓部は、NVIDIAの「H100」やAMDの「Instinct MI300」といった、AI計算に特化したGPU（画像処理半導体）だ。これらの半導体は、膨大な並列計算を極めて高い電力効率で実行する能力に長けており、核シミュレーションに不可欠な流体力学計算などにも最適である。米国の規制は、こうした最先端半導体が中国の軍事研究機関、特に核開発関連組織に渡ることを防ぐための防波堤だ。

中国は半導体の国産化を急いでいるが、技術的な壁は厚い。調査会社TechInsightsが2022年に分析したSMIC（中芯国際集成電路製造）製の7ナノメートル半導体は、EUV（極端紫外線）露光装置を用いない旧式のDUV（深紫外線）多重露光技術で製造されており、歩留まりや性能、消費電力の面で台湾TSMCや韓国サムスン電子の同世代品に劣るとされる。この性能差は、構築できるスーパーコンピューターのシステム全体の計算能力と運用コストに直結し、結果として核シミュレーションの精度と規模に影響を及ぼす。米国が日本やオランダに同調を求めた製造装置の輸出規制も、この技術的優位を維持するための布石に他ならない。

核弾頭増産を支える物質生産の動向

核兵器の能力がシミュレーションで測られる一方、その物理的な前提となるのが核分裂性物質、すなわち高濃縮ウランとプルトニウムの生産能力である。米国防総省が中国の核弾頭保有数の急増を予測する背景には、この物質生産能力の増強がある。国際核物質パネル（IPMP）が2022年に公表した報告書によれば、中国は甘粛省と広西チワン族自治区で、商業用とは考えにくい規模の高速増殖炉と再処理施設の建設を進めているとされる。これらが稼働すれば、兵器級プルトニウムの生産量が飛躍的に増大する可能性がある。

この動きは、米国の核態勢にも影響を与えている。米国は冷戦終結後、兵器級プルトニウムの生産を停止していたが、サウスカロライナ州サバンナリバーサイトで、年間少なくとも80個のプルトニウム・ピット（核弾頭のコア部分）を製造する能力を2030年までに再確立する計画を進めている。これは、備蓄核の老朽化対策に加え、中国やロシアの核近代化に対抗する狙いがある。米会計検査院（GAO）の2023年6月の報告では、計画の遅延とコスト超過が指摘されているものの、国家的な優先事項であることに変わりはない。

核分裂性物質の生産には、遠心分離機や再処理施設といった特殊なプラントが必要であり、その建設・運用には高度な材料科学や化学工学の知見が求められる。ここでも、特殊合金や耐腐食性材料、精密な制御システムといった基盤技術が重要となり、国際的なサプライチェーンの管理が軍備管理の新たな焦点となっている。

日本企業が直面する技術管理の課題

核兵器のシミュレーション競争と物質生産の再開という二つの潮流は、日本の産業界にも無縁ではない。スーパーコンピューターの性能は、東京エレクトロンやSCREENホールディングスが世界で高いシェアを握る半導体製造装置、信越化学工業やSUMCOが供給するシリコンウエハー、JSRや東京応化工業が独占的な地位を占めるフォトレジストといった、日本の技術基盤に支えられている。

米国の輸出管理強化は、これら日本のサプライヤーに対し、自社の製品や技術が最終的にどこで、どのように使われるかを厳格に管理する「デューディリジェンス（相当な注意）」を求める。特に、民生用途と軍事用途の境界が曖昧な先端技術分野では、意図せずして中国の軍事力近代化に寄与してしまうリスクが常に存在する。経済産業省が主導する安全保障貿易管理の枠組みは強化されているが、巧妙化する迂回輸出や技術移転の監視は容易ではない。

さらに、核燃料サイクル関連技術も同様の課題を抱える。日本の再処理技術や関連する特殊材料は、平和利用を前提としているが、その技術的知見が核兵器開発能力を持つ国に流出すれば、国際的な核不拡散体制を揺るがしかねない。企業は目先の利益だけでなく、自社の技術が持つ地政学的な意味合いを深く理解し、サプライチェーン全体にわたる徹底した管理体制を構築することが、これまで以上に強く求められている。それは、技術立国としての日本の国際的信頼性を維持するための責務でもある。