Trade-off between adsorption capacity and binding strength regulates carbon stabilization in mineral-associated organic matter

Sun, R.; 阿部 有希子; 安藤 麻里子; 小嵐 淳

Soil Biology & Biochemistry, 218, p.110150_1 - 110150_12, 2026/07

https://doi.org/10.1016/j.soilbio.2026.110150

鉱物は壌炭素貯留において重要な役割を果たしているが、鉱物と土壌有機炭素の結合が(mineral-associated organic matter; MAOM)が微生物分解に抵抗する機構は解明されていない。本研究では、非晶質アロフェンと結晶性カオリナイトに土壌有機物の代表的な分子を吸着させ、熱力学解析および表面解析によりその親和性(結合強度)を定量するとともに、好気培養を用いて微生物分解対抗性を評価した。その結果、非晶質アロフェンは比表面積が大きいことに起因して多いOM吸着能を示した一方で、結晶性カオリナイトは内圏錯体によりOMと強く結合するMAOMになったことが分かった。さらに、ラングミュア親和定数(KL)が高い条件ほどMAOMの鉱化率は低下し、この逆相関は、鉱物に吸着したOM量(Qe)との相関よりも顕著であった。これらの知見は、MAOMの炭素貯留動態が吸着容量と結合強度のバランスによって制御されることを示唆する。すなわち、結合強度が高いほどMAOMの微生物抵抗性は増強され、他方で鉱物表面吸着サイトの豊かさが微生物に得られるMAOM量を規定する。本研究は、MAOM循環を規定する化学的相互作用の重要性を強調するとともに、MAOMの長期間持続性に疑義を問い直す。

Hydrogen in the Earth core inferred from neutron imaging and diffraction

高橋 直生*; 坂巻 竜也*; 服部 高典; 舟越 賢一*; 有馬 寛*; 佐野 亜沙美; 阿部 淳*; 鈴木 昭夫*

Scientific Reports (Internet), 16, p.14162_1 - 14162_13, 2026/05

https://doi.org/10.1038/s41598-026-49969-z

液状鉄中の水素含有量を測定するため、その場での高圧・高温中性子回折およびイメージング実験を行った。その結果、3.4GPa、1400Kの条件下で液状鉄には0.17(3)wt.%のHが含まれていることが確認され、これはコア形成過程において、液状鉄がマグマオーシャン内で水素化されることを示唆している。マグマオーシャンの底部に存在する液体鉄の水素含有量について、外核と内核にはそれぞれ0.60-0.72wt.%および0.30-0.44wt.%の水素が含まれていると推定された。これは、マグマオーシャン中の水素質量のそれぞれ70-85倍および1.9-2.7倍に相当する。このことは、外核の密度不足の半分以上を水素が占めている可能性を示唆している。水素に富んだ初期大気と平衡状態にあるマグマオーシャンについて、本研究の結果は、液状鉄が大量の水素をコアへ輸送する上で極めて重要な役割を果たしていることを示している。

Cesium sorption onto alkaline activated materials

萩原 大樹; 高久 敦*; 佐川 浩*; 菅野 太志*; 伊藤 あずさ; 安藤 太一*; 市原 正嗣*; 渡辺 勇輔; 小荒井 一真; 加藤 潤; et al.

Proceedings of Waste Management Symposia 2026 (WM2026) (Internet), 7 Pages, 2026/03

Alkaline activated materials (AAMs) are being considered for the immobilization of radioactive materials. The aim of this study was to investigate the possible cesium sorption mechanisms of a metakaolin-based AAM that had been stored at room temperature for an extended period. To evaluate the effectiveness of a radiocesium sorption strategy, cesium sorption experiments were conducted. Subsequently, the solid samples were analyzed using various characterization techniques. The results indicate that cesium was incorporated into micrometer-size fine particles within the AAM. Cs-Na ion exchange occurs within the zeolite framework, involving the Al-O-Si and Si-O-Si bands. Overall, cesium can be effectively sorbed into the AAM that has been stored for several days.

Possible transition from silandic to aluandic andosols with acidification as evidenced by detailed profile investigation of two well-preserved forest andosols in Japan

Alam, M. M.*; 山北 絵理*; 井上 弦*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 阿部 有希子; 中山 理智*; 森 裕樹*; 平舘 俊太郎*

Soil Science and Plant Nutrition, 72(1), p.55 - 66, 2026/01

https://doi.org/10.1080/00380768.2025.2511803

Andosols are one of the major soil types in Japan. Andosols have been grouped into two distinct categories: Silandic and Aluandic, but their formation has not been well investigated. To clarify the formation process of the Andosols, two soil profiles were collected from natural forest sites at Aya (Sil-A) and Shiiba (Alu-A) in Miyazaki. The soil samples were analyzed for carbon stock, and chemical and mineralogical properties. Based on the analytical data, Sil-A was classified as a Silandic Andosol and an Allophanic Andosol, whereas Alu-A was classified as an Aluandic/Silandic Andosol and a Non-allophanic Andosol. The changes in the chemical and mineralogical properties with depth suggested that acidification had happened from upper layers, resulting in dissolution of the allophanic materials and formation of Al-humus complexes in both soils, and Alu-A would have been more deeply affected by this process than Sil-A. Therefore, we conclude that Silandic Andosols can be transformed into Aluandic Andosols with acidification.

Relationships among non-allophanic/allophanic indicators in six Japanese forest Andosol profiles; Implications for soil classification and genesis

Alam, M. M.*; 山北 絵理*; Tamanna, S.*; Thae, E. P.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 阿部 有希子; 中山 理智; 森 裕樹*; 平舘 俊太郎*

Soil Science and Plant Nutrition, 12 Pages, 2026/00

https://doi.org/10.1080/00380768.2026.2616655

Andic Andosols, prevalent in Japan, have been classified as Allophanic or Non-allophanic, based on indicators: oxalate-extractable silicon (Sio), the ratio of pyrophosphate- to acid-oxalate-extractable aluminum (Alp/Alo), and exchangeable acidity (y1), in the Fifth Committee for Soil Classification and Nomenclature 2017 (FCSCN 2017). This study investigated chemical and mineralogical properties in six forested Andosol profiles to assess the consistency of these indicators and their link to soil formation. While FCSCN 2017 classified two profiles as Allophanic and four as Non-allophanic, inconsistencies were found among the indicators. Sio content is proposed as a more reliable indicator of allophanic material richness than the Alp/Alo ratio, which is influenced by organic matter content. Sio and y1 are suggested as informative parameters for diagnosing allophanic content and soil acidity, respectively. The findings contribute to refining Andosol classification and enhancing our understanding of Andosol formation under forests.

Progress in linac beam commissioning for high-intensity operations for J-PARC power upgrades

Liu, Y.*; 大谷 将士*; 宮尾 智章*; 中沢 雄河*; 柴田 崇統*; 南茂 今朝雄*; Fang, Z.*; 二ツ川 健太*; 福井 佑治*; 溝端 仁志*; et al.

Proceedings of 16th International Particle Accelerator Conference (IPAC25) (Internet), p.855 - 857, 2025/11

https://doi.org/10.18429/JACoW-IPAC2025-TUAD1

The Japan Proton Accelerator Research Complex (J-PARC) has achieved stable 1 MW operation on its neutron target and is advancing toward higher power levels of 1.5 MW to support high-power MR operations and a second target station. This progression presents challenges, including increased intra-beam stripping (IBSt) of negative hydrogen ions, chop leakage from higher beam currents and emittance, low-energy beam loss due to halo formation, frontend fluctuations affecting beam transmission, and RF phase and amplitude fluctuations. To address these issues, a redesigned lattice mitigates IBSt, a new MEBT1 improves chopping and collimation, and machine learning-based compensation schemes manage frontend and RF fluctuations. Additionally, longitudinal and transverse matching schemes enhance beam quality, validated through benchmarked longitudinal measurements. Results from studies at 50 mA and 60 mA beam currents demonstrate significant progress in overcoming these challenges.

Pressure-driven solid-state radical polymerization toward carbon nanothread

Che, G.*; Tang, X.*; Liu, J.*; Lang, P.*; Fei, Y.*; Yang, X.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; Wang, X.*; Ju, J.*; et al.

Nano Letters, 25(39), p.14467 - 14472, 2025/09

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03977

機械化学的ラジカル重合は、溶媒消費量の削減と不溶性モノマーへの適応性により、ポリマー合成において独自の利点を有する。しかしながら、反応中に生成ポリマーが制御不能に分解するという課題があり、精密な制御性を備えた新たな合成戦略の開発が求められている。本研究では、最大30GPaの高静圧を適用することで、1,3,5-トリフルオロベンゼンが共役結合を切断するラジカル重合を起こし、高選択性でカーボンナノスレッド(ポリマーI多形体)を形成することを発見した。閾値圧力における結晶構造と結合経路の計算エネルギー障壁に基づき、ベンゼン環が1-2ラジカル重合経路で反応すると結論付けた。本研究は、極めて安定な芳香族化合物に対しても固相ラジカル重合を開始する堅牢な手法として高圧が有効であることを示し、高選択性を持つ炭素系高分子材料の合成に向けた新たな知見を提供する。

Evaluating the effect of temporal variations in wind speed on sheltering effectiveness and developing a simplified correction method to account for these variations

廣内 淳; 高原 省五; 渡邊 正敏*

Journal of Radiological Protection, 45(2), p.021506_1 - 021506_13, 2025/05

https://doi.org/10.1088/1361-6498/add53e

屋内退避は原子力発電所事故時の放射線被ばくを緩和するための重要な防護措置である。吸入被ばくを低減する屋内退避の効果は一般的に屋内外の積算線量の比である低減係数を用いて評価される。屋内での線量は主に自然換気率、浸透率、室内での沈着率に依存する。加えて、自然換気率は風速に依存する。今までの研究では、低減係数は一定値として扱われるか、風速一定の条件で計算された。しかしながら、実際には風速は変動する。本研究では風速の時間変化による低減係数への影響を調査し、これら変動を考慮するための簡易的な補正方法を開発した。結果として、風速の時間変化はファクター2程度の低減係数の違いを生じさせることを示した。さらに簡易補正方法を用いることで、補正した低減係数は、実際の風速変動を利用して計算した低減係数と平均で10%以内で一致した。さらに計算コストは20倍以上削減できることを示した。

各事故シナリオにおける原子力サイトごとの被ばく線量と屋内退避時の被ばく低減係数の評価(受託研究)

廣内 淳; 渡邊 正敏*; 林 奈穂; 長久保 梓; 高原 省五

JAEA-Research 2024-015, 114 Pages, 2025/03

JAEA-Research-2024-015.pdf:10.03MB

原子力事故によって汚染された地域では、事故後の初期及び長期にわたって、居住環境での滞在を通じて放射線を被ばくする。同じ事故シナリオであっても、原子力サイトごとに気象条件や周辺環境が違うため被ばく線量が異なり、防護措置の一つである屋内退避をした場合の被ばく低減効果も異なる。事故初期において屋内退避をした場合に想定される被ばく線量、または想定される被ばく低減効果などの情報は、住民や原子力防災計画を策定する国・自治体にとって重要な情報となる。そこで本報告書では、日本における原子力施設を有するサイトで、過去のシビアアクシデント研究で示された3つのシナリオ、原子力規制委員会で定められている放出シナリオ、東京電力福島第一原子力発電所事故を想定したシナリオの5つの事故シナリオに対して、確率論的事故影響評価コードの一つであるOSCAARを用いて被ばく線量及び屋内退避による被ばく低減効果を評価した。被ばく低減効果はサイト間で約20%の違いが見られ、これは風速のサイト間の違いによることを示した。

Solid-state Alder-ene reaction of 1-hexene under high pressure

Xu, J.*; Lang, P.*; Liang, S.*; Zhang, J.*; Fei, Y.*; Wang, Y.*; Gao, D.*; 服部 高典; 阿部 淳*; Dong, X.*; et al.

Journal of Physical Chemistry Letters (Internet), 16(10), p.2445 - 2451, 2025/03

https://doi.org/10.1021/acs.jpclett.4c03696

アルダー-エン反応は、アルケンとアリル水素との化学反応であり、C-C結合を構築する効率的な方法である。従来、この反応には触媒、高温、あるいは光触媒が必要であった。本研究では、触媒を用いずに室温下で加圧することで成功した1-ヘキセンのアルダー-エン反応を報告する。1-ヘキセンは4.3GPaで結晶化し、18GPaで重合してオレフィンを形成する。ガスクロマトグラフィー-質量分析法により、1-ヘキセンが高圧下でのアルダー-エン反応により二量体を生成することを発見した。その場中性子回折から、この反応過程はトポケミカル則に従わないことがわかった。理論計算により、1つのC-H 結合と2つのアルケン結合を含む6員環遷移状態が示され、そのエネルギーは20GPaまで圧縮すると明らかに減少した。本研究は、触媒を用いずに室温でアルダー-エン反応を実現する新規かつ有望な方法を提供し、この重要な反応の応用を拡大するものである。