ファットマン（、「太った人間」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。イギリスの保守党の政治家であるチャーチル首相にちなんで名づけられたという噂もあるが、マンハッタン計画に参加した物理学者ロバート・サーバー（）によると、彼は映画「マルタの鷹」のキャラクター「Kasper Gutman」から名づけたのであるという。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。アメリカ民主党の政治家ルーズベルト大統領にちなんだ Mark 2（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。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(Mark 1)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550mで炸裂した。長崎市への原子爆弾投下を行なったのは、B-29爆撃機ボックスカー（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、起伏が無い広島市に比べて威力が減殺され、破壊の度合いは広島市に比べると小さいものの死者約73,900人、負傷者約74,900人、被害面積6,702,300m、全焼全壊計約12,900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ていた。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なっていた。ウランを用いた核兵器の開発（Mark 1=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（Mark 2=シンマン ）とインプロージョン方式（implosion、爆縮）（Mark 3=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（Mark 2）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22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。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の模擬弾「パンプキン」が作られ、投下訓練が行われた。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。1945年7月にヘンリー・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損傷により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Mark 4の生産は1949年からのことである。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ってファットマン（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。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。これには二つの理由がある。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個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。

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