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論文

Behavior of light elements in iron-silicate-water-sulfur system during early Earth's evolution

飯塚 理子*; 後藤 弘匡*; 市東 力*; 福山 鴻*; 森 悠一郎*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 鍵 裕之*

Scientific Reports (Internet), 11(1), p.12632_1 - 12632_10, 2021/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0.01(Multidisciplinary Sciences)

FeNi合金からなる地球核は、H, C, O, Si, Sなどの軽元素を含んでいると考えられている。その中でHは、宇宙に最も存在する元素であり、最も有望な候補である。これまでの我々の中性子回折実験から、鉄-水系において、水素が他の元素より優先的に鉄に取り込まれることが分かっている。今回、初期地球の組成で水を含んだ鉄-ケイ酸塩系において、Sが及ぼす影響を調べた。その結果、一連の鉄の相転移、含水ケイ酸塩の脱水酸基およびカンラン石・輝石の形成を観察した。またFeの共存相としてFeSが現れた。Hがいる条件でもFeSの格子体積が一定であることから、FeSに水素は入らず、FeSはむしろFeの水素化を阻害することがわかった。高温高圧下から回収された試料を観察すると、FeにはHとSが入っており、HおよびSはFe(H$$_{x}$$)-FeS系の融点を下げる効果があることが分かった。一方回収試料には、C, O, Siなどの他の軽元素は含まれていないため、地球核形成時には、まずFeH$$_{x}$$およびFeSができ、その後さらに高温高圧下でFeHxやFeSが融解した後でないと、それらは核に取り込まれないことが分かった。

論文

Crystal and magnetic structures of double hexagonal close-packed iron deuteride

齋藤 寛之*; 町田 晃彦*; 飯塚 理子*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 舟越 賢一*; 佐藤 豊人*; 折茂 慎一*; 青木 勝敏*

Scientific Reports (Internet), 10, p.9934_1 - 9934_8, 2020/06

 被引用回数:0 パーセンタイル:0(Multidisciplinary Sciences)

4-6GPaの圧力で1023-300Kに降温中の鉄重水素化物の中性子回折パターンを測定した。二重六方晶構造を持つ$$varepsilon$$'重水素化物は温度圧力に応じて他の安定または準安定相と共存し、673K, 6.1GPaではFeD$$_{0.68(1)}$$、603K, 4.8GPaではFeD$$_{0.74(1)}$$の組成を持つ固溶体を形成した。300Kに段階的に降温する際、D組成は1.0まで上昇し、一重水素化物FeD$$_{1.0}$$を生成した。4.2GPa, 300Kにおけるdhcp FeD$$_{1.0}$$において溶け込んだD原子は、中心位置から外れた状態で二重六方格子の八面体空隙のすべてを占めていた。また、二重六方晶構造は12%の積層欠陥を含んでいた。また磁気モーメントは2.11$$pm$$0.06B/Feであり、Feの積層面内で強磁性的に並んでいた。

論文

高温高圧下での鉄-ケイ酸塩-水系の中性子回折その場観察

飯塚 理子*; 八木 健彦*; 後藤 弘匡*; 奥地 拓生*; 服部 高典; 佐野 亜沙美

波紋, 27(3), p.104 - 108, 2017/08

水素は太陽系で最も豊富にある元素で、地球核に含まれる軽元素の最も有力な候補である。しかしながら水素は、X線では見えないこと、常圧下では鉄から簡単に抜け出てしまうことから、その溶解量やプロセスは未知である。本研究では、J-PARCのPLANETを用い、鉄-含水鉱物系の高温高圧下中性子その場観察実験を行った。その結果、約4GPaで含水鉱物の分解によって生じた水が鉄と反応し鉄酸化物と鉄水素化物を生成することを確認した。この時生じた鉄水素化物は、さらに温度を挙げても安定であった。この反応は1000Kで起きたが、その他の物質に関して融解は起きなかった。このことは、地球形成期初期に水素が、他の軽元素に先んじて鉄に溶けることを示唆している。

論文

Hydrogenation of iron in the early stage of Earth's evolution

飯塚 理子*; 八木 健彦*; 後藤 弘匡*; 奥地 拓生*; 服部 高典; 佐野 亜沙美

Nature Communications (Internet), 8, p.14096_1 - 14096_7, 2017/01

AA2016-0524.pdf:0.73MB

 被引用回数:26 パーセンタイル:88.17(Multidisciplinary Sciences)

地球の核の密度は純鉄の密度よりも低く、核の中の軽い元素は長年の問題である。水素は太陽系内で最も豊富な元素であり、したがって重要な候補の1つである。しかし、これまで水素の鉄への溶解過程は不明であった。ここでは、高圧高温その場中性子回折実験を行い、含水鉱物の混合物が加熱されると、含水鉱物が脱水された直後に鉄が水素化されることを明らかにしている。これは、地球の進化の初期に、蓄積された原始物質が熱くなったときに、他の物質が溶けこむ前に水素の鉄への溶解が起こったことを意味する。これは、水素が地球進化の過程で鉄に溶解した最初の軽元素であり、その後のプロセスにおいて他の軽元素の挙動に影響を及ぼす可能性があることを示唆している。

論文

照射が向きそうな食品向きそうにない食品

千葉 悦子*; 飯塚 友子*; 市川 まりこ*; 鵜飼 光子*; 菊地 正博; 小林 泰彦

放射線と産業, (137), p.29 - 32, 2014/12

世界では食品照射が実用化されているが、日本では照射じゃがいも以外は食品衛生法で禁止され体験的な判断が難しい状況にある。本稿では我々の体験実験から、食品照射の良さを伝えやすい具体例を挙げ、健全なリスコミを推進したい。ニンニク, 次郎柿(甘柿), 白桃(モモ), ぶどう(4種), グリーンピース, 筍, 梨(新高・幸水), リンゴ(つがる・ふじ・シナノスイート), 乾燥果実(ブルーベリー・イチジク), 栗, ちりめんじゃこ, 茶(緑茶・紅茶・ウーロン茶), 牛乳, おつまみ昆布, かつお節削り節, 香辛料の保存性と食味の観点から照射の向き・不向きについて紹介した。りんごやぶどうは品種により向き不向きが異なる。乾燥果実では、脱酸素剤なしのブルーベリーは異臭がしたが、イチジクは問題なかった。照射時の酸素の有無等の条件や、料理の種類を含む使い方等により照射の向き不向きは異なり、限定的にしか使えない食品が多い。結果がばらつき向き不向きが判然としないものも多い。これまでの体験から、照射が非常に向くものは限られ、消費者は「今後、照射を許可される食品が増えても、適用対象は限定的」と冷静に考えられるだろう。

論文

Phase transitions and hydrogen bonding in deuterated calcium hydroxide; High-pressure and high-temperature neutron diffraction measurements

飯塚 理子*; 小松 一生*; 鍵 裕之*; 永井 隆哉*; 佐野 亜沙美; 服部 高典; 後藤 弘匡*; 八木 健彦*

Journal of Solid State Chemistry, 218, p.95 - 102, 2014/10

 被引用回数:6 パーセンタイル:34.03(Chemistry, Inorganic & Nuclear)

重水素化したカルシウム水酸化物(Ca(OD)$$_{2}$$)の高圧その場中性子散乱実験を、J-PARCのパルス中性子を用い、パリ-エジンバラプレスとマルチアンビルプレスを用いて行った。常圧には回収できない、高圧常温相の水素位置を含めた原子位置を初めて求めた。高圧下において水素結合が曲がっていることが明らかになり、これはラマン分光の結果と調和的である。高温高圧相に関しては、先行研究の常圧下に回収して求められた構造と一致した。これらの観測結果から、高圧下における相転移はCaO多面体で構成される層のスライドと、Ca原子の変位、Ca-O再構成と水素結合の配向の変化によりおこることが明らかとなった。

論文

Site occupancy of interstitial deuterium atoms in face-centred cubic iron

町田 晃彦; 齋藤 寛之; 杉本 秀彦*; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 遠藤 成輝*; 片山 芳則; 飯塚 理子*; 佐藤 豊人*; 松尾 元彰*; et al.

Nature Communications (Internet), 5, p.5063_1 - 5063_6, 2014/09

 被引用回数:34 パーセンタイル:81.72(Multidisciplinary Sciences)

鉄と水素との反応は水素脆性などな材料科学の問題や、地球内核の鉄中の水素の有無なども地球科学の問題を考える上で重要であり、広く興味が持たれている。鉄は高温高水素圧力下において水素化物を形成するが、常温常圧では不安定であるため、水素化物の形成過程や状態を観測するには高温高圧力下でその場観察を行う必要がある。本研究ではJ-PARC/MLFのBL11 PLANETを利用して高温高圧力下中性子回折実験を実施し、鉄の重水素化過程および面心立方晶構造の鉄重水素化物における重水素原子の占有位置と占有率の決定を行い、これまで考えられていた八面体サイトだけでなく四面体サイトの一部も重水素原子が占有することを世界で初めて明らかにした。さらに量子力学的計算に基づいて二つのサイトを占有するメカニズムについて考察を行った。

論文

Pressure responses of portlandite and H-D isotope effects on pressure-induced phase transitions

飯塚 理子*; 鍵 裕之*; 小松 一生*; 牛嶋 大地*; 中野 智志*; 佐野 亜沙美; 永井 隆哉*; 八木 健彦*

Physics and Chemistry of Minerals, 38(10), p.777 - 785, 2011/12

 被引用回数:8 パーセンタイル:31.14(Materials Science, Multidisciplinary)

含水鉱物ポートランダイト(Ca(OH)$$_{2}$$)の高圧下におけるラマンスペクトル,IRスペクトル及びX線回折実験を行った。ラマンスペクトル,IRスペクトルの測定では、Ca(OH)$$_{2}$$では高圧相への相転移がCa(OD)$$_{2}$$よりも低圧でおき、相転移圧力には同位体による違いがあった。X線回折実験では高圧相が28.5GPaまで安定に存在し、以前報告のあったアモルファス化は静水圧条件下では見られないことが明らかになった。

論文

放射線照射によるニンニクの萌芽発根抑制効果

小林 泰彦; 菊地 正博; 等々力 節子*; 齊藤 希巳江*; 桂 洋子*; 亀谷 宏美*; 市川 まりこ*; 飯塚 友子*; 千葉 悦子*; 鵜飼 光子*

食品照射, 45(1-2), p.26 - 33, 2010/09

収穫から約2か月後の青森県産ニンニクに30Gy以上の$$gamma$$線を照射することによってほぼ完全に萌芽と発根を抑制できることがわかった。現在行われている低温倉庫でのCA貯蔵と高温処理の組合せよりも、低コストでニンニクの品質保持と周年供給が可能になるかもしれない。照射時期が1か月遅くなると萌芽抑制の効果は若干低下した。照射後の貯蔵温度による影響も考えられる。我が国で照射によるニンニク芽止め処理を実用化するには、生産地での収穫から出荷までの貯蔵環境を模擬しつつ、現在行われている周年供給のための長期貯蔵法と、品質及びコストの両面で比較検討する必要がある。

口頭

市民が体験した食品照射の素朴な実感

市川 まりこ*; 飯塚 友子*; 蒲生 恵美*; 小堀 恵美子*; 渋谷 美智子*; 志保沢 久子*; 千葉 悦子*; 横山 勉*; 福冨 文武*; 等々力 節子*; et al.

no journal, , 

食品照射は、殺菌・殺虫・芽止め技術としての有用性と、食品としての健全性・安全性の知見に基づき、世界各国で実用化が進められ、特にアジア地域での拡大が著しいと言われている。しかし日本では、馬鈴薯の芽止め照射を除いて法的に禁止され、諸外国で多く実用化されている香辛料の照射殺菌も禁止されたままとなっている。その理由の一つが、リスク管理やリスク評価機関,研究者,事業者,一般市民の間での、相互理解の不足と考えられる。食品照射については、実際の照射食品を見る機会がなく、照射の現場も見たことがないままに、イメージや感情に左右された議論しかできていない現状にある。そこで、食品照射に関する生活科学の視点による実験体験を通して得られた素朴な実感を率直なメッセージとして発信することにより、一般の消費者にとってわかりやすい建設的な議論を広げるための取り組みを始めた。

口頭

照射処理による野菜等の日持ち向上効果に関する検討

飯塚 友子*; 市川 まりこ*; 小堀 恵美子*; 渋谷 美智子*; 志保沢 久子*; 等々力 節子*; 鵜飼 光子*; 菊地 正博; 小林 泰彦

no journal, , 

食品照射は、食品や農産物の保存,食中毒防止,検疫処理に有効な技術の一つとして世界各国で実用化が進められているが、日本では馬鈴薯の芽止め照射を除いて法的に禁止されている。国民の不安が根強く、国民的コンセンサスが不足との意見もあるが、一般の消費者は、照射とはどんなものか、何も実感が持てないまま、自分の考えで判断したいと願う消費者でさえ、具体的な情報が得られずに途方に暮れているのが現状である。そこで、食のコミュニケーション円卓会議では、実験観察の体験を通して照射のメリットやデメリットを自分たちで実感してみようと思い立った。まず、傷みやすい野菜類の照射による日持ち向上効果について検討した予備的な結果を報告する。

口頭

さまざまな不純物を添加した氷XIの生成と水素秩序化のメモリー効果

荒川 雅*; 小松 一生*; 飯塚 理子*; 鍵 裕之; Fernandez-Baca, J. A.*; Chakoumakos, B.*; 山内 宏樹; 深澤 裕

no journal, , 

0.1から0.0001mol/lの不純物濃度の氷をさまざまな温度で静置した後、中性子回折の測定を行った。得られた回折パターンのリートベルト解析を行い、生成した氷XIの割合を決定し、どのような条件で氷XIが生成するのかを詳しく調べた。すると、氷XIの生成に要する時間や生成量は不純物の種類によらず、不純物濃度と温度履歴のみに依存することがわかった。一連の実験結果から、不純物由来のOH-が相転移の触媒としてはたらき、カチオンに由来する結晶歪みやクーロン力の影響はないと結論された。以上のことは、宇宙における氷XIの存在を裏付ける。さらに、相転移に適した不純物濃度及び温度履歴を明らかにした。

口頭

J-PARC工学材料回折装置「匠」を用いた高圧中性子回折実験

阿部 淳; 服部 高典; 有馬 寛; 佐野 亜沙美; 深澤 裕; 内海 渉; 小松 一生*; 荒川 雅*; 飯塚 理子*; 鍵 裕之*; et al.

no journal, , 

高圧下での中性子回折実験手法の確立を目指して、J-PARCのBL19「匠」に種々の高圧発生装置を持ち込んでの実験を行っている。これまで高圧装置部品の検討や入射系・受光系の遮蔽を行うことによりバックグラウンドの少ない高圧試料からの回折パターンを取得することに成功している。また高圧装置による中性子の吸収のために中性子の波長,回折角に依存した回折強度の減少が生じる。この高圧装置による吸収を補正する方法を検討し、結晶構造解析を行った。

口頭

放射線照射によるニンニクの発芽抑制効果

小林 泰彦; 菊地 正博; 等々力 節子*; 齊藤 希巳江*; 桂 洋子*; 亀谷 宏美*; 市川 まりこ*; 飯塚 友子*; 千葉 悦子*; 鵜飼 光子*

no journal, , 

収穫から約2か月後の青森県産ニンニクに30Gy以上の$$gamma$$線を照射することによってほぼ完全に萌芽と発根を抑制できることがわかった。現在行われている低温倉庫でのCA貯蔵と高温処理の組合せよりも、低コストでニンニクの品質保持と周年供給が可能になるかもしれない。照射時期が1か月遅くなると萌芽抑制の効果は若干低下した。照射後の貯蔵温度による影響も考えられる。我が国で照射によるニンニク芽止め処理を実用化するには、生産地での収穫から出荷までの貯蔵環境を模擬しつつ、現在行われている周年供給のための長期貯蔵法と、品質及びコストの両面で比較検討する必要がある。

口頭

放射線殺菌処理した香辛料と加熱殺菌処理した香辛料の味くらべ

市川 まりこ*; 飯塚 友子*; 千葉 悦子*; 岡村 弘之*; 田部井 豊*; 森田 満樹*; 横山 勉*; 福冨 文武*; 坂上 千春*; 鵜飼 光子*; et al.

no journal, , 

日本では、食生活の変化に伴い、香辛料の消費量が増大してきているが、国内での生産は極めて少なく、大部分は熱帯,亜熱帯地方からの輸入に依存している。香辛料は熱に弱いので、加熱殺菌すると容易に色や香りや風味に影響を受けやすい。放射線照射はそのような品質劣化を回避できる優れた殺菌殺虫手段であり、EU全加盟国,米国,カナダ,豪州など、ほとんどすべての先進国で香辛料の放射線殺菌が許可され、照射されたスパイス・ハーブ類が国際的に流通している。しかし日本では、ジャガイモの芽止め以外の食品照射は法律で禁止されているため、放射線殺菌した香辛料の品質の良さを消費者が経験する機会はない。そこで、放射線処理したものと加熱処理したものに差があるのかないのか、自分の目で見て、においを嗅いで、実際にカレーを作って、体験してみようと思い立った。カレーの試食前の香りについては11名中10名が、試食中の風味については11名中9名が、照射品の方が加熱品より香りが強いと答えた。カレーの風味についての好みでは、11名中7名が照射品を用いた方が好きと答えた。試食後の感想には、「香辛料をミックスしてグツグツ煮込んだらわからなくなるのではないかと思っていたが、食べ比べると思っていたより差があり、照射品で作ったカレーの方がスパイシーな香りが強く感じられた」などがあった。今回の食べ比べの結果から、人によって程度の違いはあるが、全体としては放射線殺菌した香辛料の方が加熱殺菌したものよりも香りがよく、美味しかったと言える。

口頭

食品への照射効果の体験実験; リスクコミュニケーションを目指して

千葉 悦子*; 飯塚 友子*; 市川 まりこ*; 横山 勉*; 坂上 千春*; 鵜飼 光子*; 等々力 節子*; 菊地 正博; 小林 泰彦

no journal, , 

2009年9月に原子力機構・高崎量子応用研究所のCo-60線源を用いて$$gamma$$線照射したにんにくを3名が自宅に持ち帰り、玄関や居間などで翌年4月まで保管し、発芽と発根の状態を観察した。各家庭での室温など条件が多少違っても「照射による発芽の抑制」は一目瞭然だった。むしろ「発根の抑制」が明確であることに驚き、照射の効果を鮮明に感じた。400Gy照射した2009年産秋田県産あきたこまち玄米を、3日後に精白、さらに2週間後に非照射対照試料とそれぞれ白飯とし、16名で簡易な官能検査をブラインドで行った。新米のせいか照射による違いは小さく、安価な給食や食堂といった場面なら十分使えそうと感じた。量が多い状態では照射すると多少黄みがかかるが、少量では違いがわからなかった。敏感な人には、照射した白飯の方が少し軟らかかった。市中で購入したいちご(群馬県産やよいひめ)をプラスチック・パックのままラップで包んで3kGy照射し、当日試食し、さらに冷蔵庫内で保存性を観察した。香りが薄い・やや軟らかい・酸味がやや弱いと感じる人もいたが、パックの照射臭を除けば十分食べられた。家庭用冷蔵庫保存では、1週間後もあまり変化せず、パックの外からでは照射の効果が確認できないうちに、両方が悪くなった。なお、いちごの品種や産地により、ついている微生物や収穫後の貯蔵・輸送条件も異なると考えられるので、今回の試食や保存の様子だけから「使えない技術」と結論を出すことはできないと考えた。

口頭

高圧発生装置を用いたJ-PARC「匠」での粉末中性子回折実験

阿部 淳; 有馬 寛; 服部 高典; 佐野 亜沙美; 深澤 裕; 内海 渉; 小松 一生*; 荒川 雅*; 飯塚 理子*; 鍵 裕之; et al.

no journal, , 

これまでJ-PARCの「匠」を用いた高圧中性子回折実験を行ってきた。高圧発生装置には、海外の中性子実験施設で汎用的に使用されている一軸圧縮型のパリエジンバラプレスと日本で開発された試料を六方向から加圧するパームキュービックセル、及び大型のナノ多結晶ダイヤモンドをアンビル材に用いたダイヤモンドアンビルセルを使用している。これまで匠で行った高圧中性子回折実験の概要と吸収補正などのデータ解析方法、さらには補正したデータを用いた結晶構造解析について説明する。

口頭

照射が向きそうな食品、向きそうにない食品

千葉 悦子*; 飯塚 友子*; 市川 まりこ*; 鵜飼 光子*; 等々力 節子*; 菊地 正博; 小林 泰彦

no journal, , 

食品照射が日本で普及しない理由として、情報不足からくる漠然とした不安や、国民的合意の不足が挙げられる。われわれは種々の食品を照射し、食味や保存性について実感した情報を発信している。本発表では、これまでの実験結果に基づき照射の向き不向きを分類した。照射に対する食品の適性を正しく知ると、消費者は冷静に対処できると思われる。われわれは、照射食品の食味試験で体験した事実を示し、健全なリスクコミュニケーションを推進したい。$$<$$照射が向きそうな食品$$>$$にんにく,白鳳,ロザリオビアンコ・瀬戸ジャイアンツ・甲斐路,ちりめんじゃこ,新高,幸茜,シナノスイート,柿,栗,脱酸素剤入りドライフルーツ,香辛料,おつまみ昆布。$$<$$向きそうにない食品$$>$$グリーンピース,ピオーネ,幸水,つがる,ふじ,だし用昆布,かつお節削り節,牛乳。体験実験の結果、ドライフルーツのブルーベリーは、脱酸素剤の有無で臭いの発生が影響され、また、そのままでは照射が向かないとされた食品でも味付けにより評価は改善した。したがって、照射条件や調理法等により同じ食品でも評価は変化するため、照射が適した食品や線量は限定的と考えられた。

口頭

ドライフルーツへの放射線照射の効果や影響

飯塚 友子*; 市川 まりこ*; 千葉 悦子*; 鵜飼 光子*; 等々力 節子*; 菊地 正博; 小林 泰彦

no journal, , 

食品照射が日本で理解されない理由として、国民の不安や、国民的コンセンサスの不足が言われる。食のコミュニケーション円卓会議の有志は、食品照射について体験実験を通して自ら実感し、その情報を発信している。今回、ドライフルーツなどの乾燥食品に対して、菌数低減目的の線量で、外観や風味の変化など品質と嗜好性への影響を検討した。ぶどう,アプリコット,プルーン,クランベリー,ブルーベリー,マンゴー,イチジクの7種類のドライフルーツに照射処理して試食したが、個体差による違いの方が大きく、ブルーベリー以外は照射したことを知らなければ十分食べられる程度だった。ブラインドではない検査ではあるが、多くの食品は高線量では食味や風味が低下し、比較的低線量でも照射が適さないものがあった。ドライフルーツについては一部の例外を除いて、適していると感じた。また、新鮮なフルーツに比べて、ドライフルーツの方が照射による影響が小さく、照射がより向いているようだと実感した。さらに、同じベリー類であってもクランベリーは照射による変化がほとんどないにもかかわらず、ブルーベリーは風味が変化しており、興味深く感じた。

口頭

新鮮果物への放射線照射の効果や影響

千葉 悦子*; 飯塚 友子*; 市川 まりこ*; 鵜飼 光子*; 等々力 節子*; 菊地 正博; 小林 泰彦

no journal, , 

食品照射が日本で理解されない理由として、国民の不安や、国民的コンセンサスの不足が言われる。食のコミュニケーション円卓会議の有志は、これまでの野菜,果物,米,海産物等を用いて照射効果や食味変化の有無について体験実験を進めてきた。今回は、放射線処理の実用化が予想される食品として新鮮果実に注目して、これまでの桃,梨,西洋梨,りんご,渋柿,みかんとの比較で、甘柿と金柑について検討した。甘柿には個体差があったが、全体的には照射品の方がやや軟らかくなる傾向があり、味や風味については照射で変化がないと評価された。金柑では、硬さに関しては照射品の方がやや軟らかくなる傾向があったが、同じ柑橘類であるみかんほどは風味が悪くならなかった。ぶどう・梨・りんごは、品種により照射の向き不向きが異なったが、今回の甘柿「次郎柿」は渋柿の「たねなし柿」同様、照射が合いそうと実感できた。今後、じゃがいもの芽止め以外に食品照射が拡大されるとしても、食品には向き不向きがあり、対象品目や線量は限定されると再認識した。消費者利益のために、今回の結果をリスクコミュニケーションに役立てて行きたい。

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