Synchrotron-based analysis of spherical iron oxide particles found in Hiroshima Bay

佐藤 志彦   ; 遠藤 暁*; 赤時 僚伽*; 菖蒲 敬久  ; 冨永 亜希; 墨田 岳大*   

Satou, Yukihiko; Endo, Satoru*; Akaji, Ryoga*; Shobu, Takahisa; Tominaga, Aki; Sumita, Takehiro*

本研究では、広島湾で発見された球状酸化鉄粒子の起源を調査した。これらの粒子は広島原爆に関連すると仮定されたが、爆発的高温で形成された可能性が指摘されながらも、CsやUなどの放射性核種は検出されておらず、その起源は未解明のままである。我々は、福島由来放射性微粒子の解析で開発した放射光分析手法を応用し、粒子の構造と組成を調べた。試料は多数の粒子が報告されている宇品島で採取され、外観により赤・黄・黒の3種に分類した。X線CT(XCT)解析により、大きな内部空隙が確認され、高温溶融後の急冷を示唆した。XRFおよびSEM-EDS解析では主成分がFe, Si, Alであり、放射性元素は検出されなかった。溶接スパッタや花火残渣との比較では、工業起源の粒子は類似した形状を示すものの内部空隙を欠き、元素比も異なることが明らかとなった。これらの結果は、広島湾粒子が自然や工業由来ではない特異な高温条件下で生成されたことを示唆する。現在、X線回折(XRD)や二次イオン質量分析(SIMS)による結晶学的特徴と同位体組成の解析を進めており、粒子の起源と歴史的背景解明に重要な知見をもたらす見込みである。

This study explores spherical iron oxide particles from Hiroshima Bay, once hypothesized to originate from the atomic bombing. Despite prior suggestions of high-temperature formation, no radioactive nuclides such as Cs or U were detected. Using synchrotron-based techniques developed for Fukushima microparticles, samples from Ujina Island were analyzed. X-ray computed tomography revealed large internal voids, and XRF/SEM-EDS showed Fe, Si, and Al as major constituents. Comparisons with welding splatter and fireworks indicated distinct structural and elemental differences. These findings suggest formation under extraordinary thermal conditions, with future XRD and SIMS analyses expected to further clarify their origin.