核データニュース，No.119 (2018)

ロスアラモス滞在記
東京工業大学
科学技術創成研究院

先導原子力研究所
奥村森

okumura.s.aa@m.titech.ac.jp

1. はじめに2017 年の年末の１ヶ月間、米国ニューメキシコ州に所在するロスアラモス国立研究所（以下 LANL）にて研究を行う機会に恵まれたので、ごく短期間での限られた経験ではあるが、記事に書かせていただく。はじめに、私が所属する東京工業大学先導原子力研究所の千葉敏研究室（以下、千葉研究室）での研究についてごく簡単に触れさせて頂きたい。千葉研究室
では、核データ、核計算コードの開発を最終的な目的とした低エネルギー核反応や核分裂を微視的計算や動力学計算で記述するという核物理と原子力の間に立った幅広い研究が行われている。具体的には、PHITS を用いた遮蔽計算や MVP を用いた炉物理計算など原子力分野への応用研究 [1]、Langevin 模型 [2] や TDHF（時間依存ハートリフォック計算）、AMD（反対称化分子動力学法）などの理論模型を用いた核分裂機構の解明などの基礎研究である。私は、文部科学省の原子力システム開発事業のプロジェクト雇用の博士研究員として 2016 年に千葉研究室に着任し、各種汎用計算コードを用いた核分裂生成物収率や即発中性子スペクトルの評価に取り組んできた。
その千葉研究室に、2017 年の 1 月から 5 月までの 4ヶ月間にわたり LANL の河野俊彦さんが特任教授として招聘されていた。河野さんが東工大にて勤務されていた 4ヶ月間、統計模型コードを使わせていただいて Langevin 模型等で生成した断裂直後の核分裂片の収率分布（pre-neutron distribution）をインプットとして、即発中性子多重度を計算し、即発中性子放出後の収率分布（post-neutron distribution）が説明可能かという評価を行っていた。今回のLANL 訪問研究は、この延長線上にあるものである。

2.

待ち合わせは 19:00
研究について後で少し触れるとして、そのような研究に取り組むため、11 月末に成田空港を出発しサンフランシスコ（SFO）経由アルバカーキ（ABQ）までの約 17 時間の旅路に出発した。今回、最初の 1 週間は、別件で LANL 河野さんを訪問される東工大先導原子力研究– 78 –

写真 1 かつての検問所を再現した建物の前で、アメリカ物理学会（APS）フェローになられた河野さんとの記念撮影（左）と、山の麓に見える LANL の建物群（右）所の片渕竜也先生がご一緒であった。片渕先生は、別の経由地（ダラス、DFW）からの別便で 1 時間差で現地（ABQ）に到着し、合流して一緒に河野さんにピックアップしてもらい、ロスアラモスまで連れていって頂くという手はずであった。ABQ の空港からロスアラモスまでは、途中の街サンタフェを経由して 160km ほどもある。バスなどの公共交通機関がないわ
けではないのだが、通勤時間帯にしか便がなかったり、車がなければ大変不便であることを事前に聞いていた。そんなわけで二人同時にピックアップして頂くことになった。待ち合わ
せは 19:00 である。
だから United はやめろと言ったのに・・・とは言われなかったのだが、思えば不穏な旅路は成田空港の出発ゲートから始まっていた。ビジネスクラスの座席が一席壊れておりリクライニングしないのでデンバー（DEN）経由 SFO にしてくれるビジネスクラスのお客様はいませんか？とのアナウンスである。このオプションを選んだ人には$800 分の United で使える金券を提供するというのである。誰も行かなかったからだろうか、しばらくして別のアナウンスが流れた。ビジネスクラスからエコノミークラスに変更してくれるなら$2,300 だ、というのである。このオファーに、近くに座っていたアメリカ人らしき男性と同時に「わーお」とつぶやき、「エコノミーから、その壊れたビジネスクラスの座席に行くからその$2,300 ほしいね。」という会話を交わした。なにはともあれ、どうやらビジネスクラスの誰かがそのオファーを受けたのであろう、誰も引きずり下ろされることはなく、私の乗った SFO 行きの便は、片渕先生の乗られた DFW 行きの便とほぼ同時刻に定刻で成田を出発した。かなりの揺れを伴って厚い雲のかかる SFO に到着し、10 項目以上の質問を受けての入国審査を終え、一旦荷物をピックアップして再ドロップしようとした時のことである。荷物のバーコードを読み取り機で読み取った係員が「Wait, wait, wait!」と追いかけてきたのだ。
「君の荷物のコードは何かおかしい。もう一度読み取らせてくれ。」と言う。そして再度バーコードを読み取るや、一言、「君の ABQ 行きの便はキャンセルだ。」
悪天候で SFO 発着の便が軒並み 4 時間以上遅延している中で、United は、1 日 1 便しかないマイナー路線 SFO-ABQ をキャンセルしてしまったのである。代替案は、まずデンバー（DEN）まで飛び、深夜の便で DEN から ABQ に行くというものである。空港の Wi-Fi を拾い、河野さんと片渕先生に合流できないことをメールで伝え、ABQ で一泊するためのホテルを取った。このようなトラブルに遭った時、普段は出てこない英語がスラスラと出てきて忍– 79 –

耐強く交渉することができる。やはり、伝えたいことがあってこその言語なのだと思う。便の遅延やキャンセルで行き場を失った人々が空港内の床で寝ているという場面に遭遇したのも初体験であったし、「どこに行くの？僕は今日はここで寝るよ。」と話しかけてくれるアメリカ人の気さくさが楽しく、SFO、DEN の 2 箇所で過ごした約 12 時間は苦にならなかった。
かくして、DEN 経由で ABQ に着陸したのは日付が変わった 1:00AM 過ぎ。もしかして待ってくれているのでは・・・と思ったお二人の姿はもちろんない。空港近くのホテルにチェックインし、少なくともロスアラモスの隣町であるサンタフェまでは自力で行こうと早朝のシャトルバスを予約して、成田を出発してから 28 時間が経ってようやく就寝。翌朝、メールを見た
河野さんにサンタフェでピックアップしていただくことができ、ロスアラモスで片渕先生とも合流でき、無事に初日の LANL に出勤することができた。インターネットもなく、Wi-Fiが空港やカフェなどいたるところに飛んでいる時代でなければ、どうなっていたことだろう。

3. 訪問目的
今回の訪問の大目標は、核分裂収率の新たな評価手法を構築することである。核分裂直後の高励起状態にある核分裂片は、即発中性子やガンマ線の放出により基底状態に脱励起していく。河野さんの開発された Hauser-Feshbach 統計模型コードでは、この過程を、pre の核分裂片のスピン分布や二つの分裂片への励起エネルギーの分配方法を仮定し、核構造データに基づいて統計崩壊過程を丁寧に計算している。この計算には、インプットとして断裂直後の核分裂片の収率分布や Total Kinetic Energy（TKE）分布が必要となる。しかし、一般に、MonteCarlo 法や Langevin 模型等では、TKE 分布が得られる利点がある一方で、収率の非常に小さな核種を生成するのが困難であるという欠点がある。
そこで今回は、pre の核分裂片に関する収率分布や TKE 分布などを決定論的に与えて計算してみることで、各種実験値を再現する pre 分布の探求を試みた。その pre 分布から得られた post の収率分布や即発中性子多重度などの実験で得られる観測値を再現することができた
ならば、インプットに使用した pre 分布は確からしいものであり各種理論模型が目指す指標となるものであると考えられる。滞在中は、235 U について、即発中性子多重度の他に、同時に計算される即発中性子・γ 線スペクトルやアイソマー生成比も実験値と比較を行った。

4. LANL での研究環境
LANL に入ると、まず Badge Office で入館証を発行してもらう必要がある。この入館証は所内では常時見えるところにつけ、研究所外では必ず外しておかねばならない。この決まりは非常に厳密に運用されており、所中でつけていなければ Stranger であると見做されるし、所外で付けたままにしていると外すように必ず指摘される。
今回、滞在のはじめの 1 週間に河野さんと片渕先生の議論を真横で聞かせて頂くことができた。片渕先生が持ち込まれた実験で得られた結果を理論的にどのような解釈ができるのかを、河野さんがご自身の計算コードを駆使しながら検討され、お二人が延々と可能性のある物理的な解釈を議論するというものである。たった 1 週間のうちにどんどんと結果がまとめられていき、大変プロダクティブに研究が進んで行く様子が刺激的であった [3]。

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私の研究はというと、一つ一つの計算結果を実験値と比較し、計算と実験値が合わない部
分は実験の論文を細かくチェックして理由を探っていたのだが、私が計算結果をまとめながら考えている間に、河野さんはどんどんと先に進んでいってしまうという状況で、ついていくのに必死であった。最後の週に、計算されたアイソマー生成比を細かく見る段になってやっと、来た甲斐があったと感じることができた。LANL のポスドクである Patrick Jaffke さんも同様の評価に取り組まれていたのだが、多数の実験データが頭に入っており物理的考察も深く、大いに刺激を受けた。
こちらでは毎週・毎日のようにどこかでセミナーが開かれているそうで、滞在中にも 2 度ほど参加させて頂いた。セミナー後の議論も活発で、本当の意味でのオープンな議論というものを肌で感じることができた。若いポスドクさんが、堂々と気軽に質問にやってくるのはもちろん、時には計算結果が合わないのは、自分のコードが正しく河野さんのコードに間違いがあるんじゃないかと言ってきたりした（結局はもちろん河野さんのコードが正しかった）。
オープンという意味では、もう一つ、欧米では教授や上司であってもファーストネームで呼び合うことがあるが、倍の年齢の研究者に対する挨拶が「Hey」であり同意は「That’s cool.」であったことに、アメリカならではのさらにくだけたオープンな雰囲気というか壁のなさを感じた。
また、外部からの訪問者も多く、千葉研究室でもお会いした Nicolae Carjan 氏にもお会いしたし、FREYA コード開発者である Jørgen Randrup 氏、Ramona Vogt 氏にもお会いできた。アメリカ国内のみならずヨーロッパの研究機関との頻繁な往来は、やはり日本とは比べ物にならないのを感じたし、それ（研究のための出張訪問）がより気軽なものであるように感じた。

5. LANSCE 見学ツアー
滞在中に LANSCE（Los Alamos Neutron Sciene Center）の Lujan Center の見学ツアーに参加する機会を得たので簡単に報告させていただこうと思う。同じ研究所内だが、敷地は広大であるため車での移動となる。研究所内では、一切の写真撮影が禁止されていたため、施設や装置の写真を撮ることができかったのだが、後日、街の外れをジョギングしている時にキャニオンを挟んだ対岸に LANSCE の関連施設と思われる建物群が見えたのでその写真を写真 2に示した。
ちょうど、実験のセットアップ中で、即発ガンマ測定装置 DANCE を中に入って間近に見学することができた。LANSCE のアクセラレータで加速した 800 MeV 陽子ビームをタングステンターゲットに当てて発生させた中性子を減速材で必要エネルギーに減速させるなどして、ごく微量（数 µ g オーダーとのこと）のターゲットに当て全方位を囲った BaF2 結晶により検出するという装置である。検出器そのものの大きさやインパクトのある形状もさることながら、複雑な Data Acquisition System により、非常に短いタイムスケールで発生する Capture

Event を漏らすことなく記録するための高速通信とデータ書き込みとバックアップシステムの複雑さにも驚かされた。実際に DANCE の中に装荷されている BaF2 結晶を手に持たせてもらったり、Pu ターゲットも間近に見せて頂くことができた。
また、非常に高精度に核分裂直後の分裂片の mass, charge, yield, TKE を測定する SPIDERの次期試作機である MegaSPIDER の設置前の状態を見せて頂くこともできた。核分裂で発生– 81 –

写真 2 研究所敷地外（Rim Trail）から、キャニオンを挟んで対岸に見えた LANSCE の加速器施設と関連施設と思われる建物群した二つのフラグメントについて、time-of-flight（TOF）パートとイオンチャンバーでのエネルギー計測パートとでそれぞれ測定する構成になっている。旧型からの変更は、検出効率の大幅な増加であるとのことであった。これらにより、フラグメント分布や TKE 分布の中性子入射エネルギー依存性がより高精度に測定可能になるとのことで、実験データが公開されるのを楽しみに待ちたい。

6. Chilli-out な 1ヶ月
核データニュースの読者の方々には、LANL 訪問経験のある方も多いと思われるが、私の視点でのロスアラモスの風景を紹介させて頂こうと思う。LANL 内は、セキュリティ上の配慮から一切の写真撮影が禁止されていたため、研究所内の写真はない。近年に変わったこととしては、セキュリテイ向上のため、研究所の入所時には必ずガードが警備するゲートで職員証を提示して通過するようになったそうである。そのゲートも写真撮影が禁止だと思い込んでいたのだが、帰国後に Google Street View で見るとそのゲートを通過する様子がバッチリ撮影されていた。ご興味のある方は、探してみて頂ければと思う。マンハッタンプロジェ
クトの当時は、街の入り口にゲートがあり厳重に出入りが制限されていたそうだ。現在は、当時のゲートを再現したものが街の入り口にある（写真 1 (左)）が、中は公衆トイレである。
ロスアラモスは、ロッキー山脈の南端に位置した山岳地帯でテーブルマウンテンのようなMesa という台地の上にある街である。このため、街中での標高が 2,200m と、近隣の街であるサンタフェの 2,000m に比べてもさらに一段標高が上がる。LANL の敷地は、その台地の上にあるなだらかな山の麓に位置しており（写真 1 (右)）、所内から山が間近に見える。図– 82 –

写真 3 図書館にあったニューメキシコの地形の 3D 図（左）と、Canyon Trail から見たNorth Mesa 側の住宅地（右）書館にあったこのあたりの地形の 3D 図を、写真 3 (左) に示す。空港のある Albuquerque が左下にあり、右中段上に Santa Fe がある。 Los Alamos の街は、Santa Fe の左上にあるテーブル状地形のへり部分、ちょうど Los Alamos の文字の、“mos”の下あたりに位置している。

LANL 所内から見える山は、図内 “Los”と “Alamos”の文字間のスペース部分にあるピークであると思われる。街は東西に走る深いキャニオンで大雑把に 3 つの Mesa に別れており、北二つの Mesa が住宅地、南に広がる Mesa が LANL の敷地となっている。各キャニオンを流れる川は、最終的にメキシコ湾に流れ込む Rio Grande の支流である。写真 3 (右) にあるように、Mesa の崖沿いギリギリに住宅が建っているのは驚きであった。写真を撮っている場所は対岸の同じような住宅地の真下にあるトレイルであり、細いトレイルの真下は切り立った崖である。
砂漠地帯であるということを聞いていたため、アメリカ開拓時代の映画のような土埃舞う、あるいは、バグダッドカフェに出てくるようなうらぶれたカフェがロードサイドにあるというようなイメージを持っていたのだが、アルバカーキからサンタフェ、ロスアラモスと続く道沿いは予想していたよりもずっと近代的であった。また、サンタフェからロスアラモスに登ってくる道沿いの景色は雄大であった（写真 4 (右)）。ただ、このガードレールの真下が何百メートルもの崖であると思うと、運転は慎重にならざる得ない。LANL に勤務される方のうち、かなりの方がサンタフェから車通勤されているそうである。冬は雪道になることもあるとのことだったので、さぞかしスタッドレスタイヤでも運転が怖そうだと思いきや、アメリカではそもそもスタッドレスタイヤを使う人は極少数なのだそうだ。
これといったお土産店もないような研究所の街ロスアラモスだが、隣町のサンタ・フェは、観光地ということもありアートギャラリーも点在し土産物店も多い。インディアンジュエリー– 83 –

写真 4 雪のない Pajarito Mountain Ski Area のゲレンデ（左）と Santa Fe に向かう道沿
いから見える Mesa（右）や手芸品、原住民が信仰した精霊ココペリや動物をあしらった小物などが売られている。また、ロスアラモスがあるニューメキシコ州は、グリーンチリが名産品とのことで食べ物には辛いものが多いのだが、お土産物としてもっとも好評（不評？）だったのはグリーンチリ入りのホットチョコレートの粉である。辛いものといえば、カフェやレストランでサンドイッチやハンバーガーなどを注文すると、たいていの場合グリーンチリソースかかっていたりする。油断すると、パンにグリーンチリが練りこまれていることまである。1ヶ月もいれば好きになるよ、と言ってくださった方も居たのだが、むしろ 1ヶ月であれば “No chilli, please”
で逃げ通せてしまった。

7. 暖冬のロスアラモス冬景色
冬といっても私が訪問した 2017 年 12 月は、異例の暖冬とのことでスキー場にも全く雪がなかった。このため、初の海外スキー経験はお預けとなってしまった。その代わりに、歩いてスキー場トップまで登ることができた。スキー場のある山は、数年前の山火事で焼けてしまった木々が炭となった表面を残したまま立っていた。しかし、周りには低い木々が成長を始めており、山が再生を始めている様子が伺い知れた（写真 4 (左)）。スキー場のコースは、非常に多く、そのせいで途中でコース名をつけるのが面倒になってしまったのだろうか。中にはコース名に “I Don’t Care”や “Why Not”などとつけられたコースがあった。
クリスマス前ということもあり、街中では小さなクリスマスイベントがいくつかあった。
写真 5 (左) は、クリスマス飾りをつけた消防車と小さな楽団がパレードをして、公園でイルミネーションの点灯式をする、というイベントである。カウントダウンの途中、まだ 10 秒以
上あるあたりでイルミネーションは点灯されてしまったし、もっと言うならば、その公園のイルミネーションは点灯式より何日も前から点灯していた。そのあたり細かいことは気にせず楽しめるのがアメリカ人である。写真 5 (右) のトナカイカーは、毎朝早朝から研究所の駐車場に停まっていたので研究所の関係者の方の車であると思われる。滞在最終日に街中で見かけたので写真に納めさせて頂いた。こういう遊び心を隠さないことが、いかにもアメリカ的な多様な自由の感覚であると感じた。
また、滞在中にふたご座流星群が来ることを知り、街中で星がよく見える暗い場所を求めてさまよい歩いてみると、さまよっているほんの数分の間に、街中からも流星をみることが– 84 –

できた。夜に一人でほっつき歩いて大丈夫なのか？と思われるかもしれないが、ロスアラモ
スの街の治安は大変よく、また、街は清潔で落書きもなく吸い殻ひとつ落ちていなかった。
街には比較的立派な図書館があり、山を間近に見ながらの静かな読書時間は素晴らしいものであった。この静かな図書館の脇には、スケートパークがあり、雪がないのでこの時期でもスケートボードや BMX を楽しむ若者の姿があった。図書館の脇にこのような施設を作るというのも、日本にはない発想である（写真 6 (右)）。

写真 5（右）アメリカの小さな街ロスアラモスのクリスマスパレード（左）と、トナカイカー

暖冬とはいえ街も標高は 2,200m。気温は氷点下になることも多く、池は大人が乗っても割れない程度に厚く凍っていた（写真 6 (左)）。また、一度だけ雪が降った日があったのだが、非常に乾燥した高地の低温気候のせいか、積もった雪が、溶ける過程を経ずに昇華して日々ほんの少しずつ薄くなっていくのが驚きであった。標高が高いため、滞在の初めの数日は、朝起きると軽い頭痛があり、小走りでも息があがったが、1 週間もすると軽くジョギングができるようになった。しかし、帰国して 2 週間が経ったこの記事を執筆している今も、ロスアラモス滞在中に乾燥のせいで出やすくなってしまった鼻血癖が治っていない。

8.

忘れ物はありませんか
こうして、ホテルに 1ヶ月間暮らすという作家のような生活が終わり、慌ただしく出国の日となった。早朝の便、日の出前の満点の星空の中のフライトであった。残念ながら上空からロスアラモスの街明かりを同定することは叶わなかったが、夜のキャニオンを見下ろしながら、あのような大自然に囲まれた環境の研究所は、他では見たことがないと改めて思い返した。帰りはなんのトラブルもなく順調に帰国することができた・
・・と、機内で書いたメモはこのまま謝辞に続いているのだが、最後の最後にもうひとつ。
機内で、最後の週に計算したデータをまとめて、着陸後すぐに報告しようとメールのドラフトまで書いてあった。無事に帰国手続きを済ませ、混雑する成田エクスプレスに乗り込み、パソコンを開いてメールを・・・え！
！パソコンがない！
！
！機内、座席の前のポケットにパソコンを入れたまま降機してしまったのだ。成田エクスプレスに乗り込んで来る人々を押しのけ、電車を降り、United のチェックインカウンターに走り、事情を説明して搭乗券を見せ座席を探してもらうように頼んだ。幸い、機体はまだ出発しておらず、無事に回収された私のパソコンはチェックインカウンターまで届けられた。忘れ物チェックをして降りたはずなの– 85 –に、B787 の座席前のポケットは深く、すっぽりとはまり込んだパソコンは、私の目に入らなかった。B787 好きの皆さまもどうかご注意ください。

写真 6

凍った池の上で休む鳥たち（左）と、図書館の脇のスケートパーク（右）9. おわりに最後になったが、ここに LANL での研究を提案してくださった LANL の河野さんと、前例のないプロジェクト雇用研究員の長期出張を実現させるために学内外の調整にご尽力くださった千葉先生と支援員の土橋さん、プロジェクトの主幹である日本原子力研究開発機構の西尾さん、本研究にコラボレーション頂いた LANL の Patrick Talou さん、Patrick Jaffke さんに、それから世界最高の頭脳の集まるロスアラモスでの仕事について不安に陥っていた私を勇気付けて下さった吉田正先生、この記事を何度も読んでコメントを下さった同僚研究員の椿原さん、現地でご迷惑をおかけした片渕先生にも心からの御礼をお伝えしたい。世界でも最高の研究環境を肌に感じることができ、本当に何にも変えがたい良い経験であった。ぜひ、この経験を生かし、核データに寄与する研究を継続していきたい。
千葉研究室からは、最近、高速炉を活用した放射性廃棄物中の長寿命核分裂生成物（LLFP）の核変換研究 [1] や、巨視的輸送係数を用いての Langevin 模型の 4 次元高度化 [2] で成果が出ているので、興味のある方はぜひご一読頂ければと思う。また、本滞在での成果は論文投稿準備中である。

参考文献[1] S. Chiba, T. Wakabayashi, Y. Tachi, N. Takaki, A. Terashima, S. Okumura, and T. Yoshida.
Method to reduce long-lived fission products by nuclear transmutations with fast spectrum reactors. Scientific Reports, 7(1):13961, 2017.
[2] C. Ishizuka, M. D. Usang, F. A. Ivanyuk, J. A. Maruhn, K. Nishio, and S. Chiba. Four- dimensional langevin approach to low-energy nuclear fission of 236 U. Phys. Rev. C, 96:064616,
2017.
[3] 片 渕 竜 也.

WRHI

海 外 派 遣 報 告.

http://www.wrhi.iir.titech.ac.jp/

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