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村田 勲*; 高木 智史*; 近藤 恵太郎; 四間 公章*; 宮丸 広幸*; 満田 幹之; 前川 藤夫; 落合 謙太郎; 西谷 健夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 595(2), p.439 - 446, 2008/10
被引用回数：4 パーセンタイル：33.26(Instruments & Instrumentation)日本原子力研究開発機構の核融合中性子源施設(FNS)のDT中性子ビームを利用した、同時計数法に基づく(n,2n)反応からの放出中性子の角度相関エネルギースペクトルの測定手法を開発した。本手法による(n,2n)反応断面積測定の妥当性を検証するため、放射化法による(n,2n)反応断面積の測定例が多数存在する
Mn(n,2n)反応について、三重微分断面積を測定した。この三重微分断面積を角度とエネルギーで積分することによって導出した(n,2n)反応断面積は、JENDL-3.3の評価値とよく一致し、このことから本手法の妥当性を確認した。Mnのような中重核や重核の(n,2n)反応では、通常は放出中性子間の角度相関が弱いので、数回の測定で(n,2n)反応断面積を得ることができる。本手法はまた、ベリリウムのような軽元素の複雑な核反応機構を解明するための角度相関中性子スペクトルの測定手段にも使える。
Be(n,2n) reaction with a pencil-beam DT neutron source村田 勲*; 高木 智史*; 四間 公章*; 近藤 恵太郎; 宮丸 広幸*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫; 今野 力
Proceedings of International Conference on Nuclear Data for Science and Technology (ND 2007), Vol.2, p.999 - 1002, 2008/05
(n,2n)反応は核融合炉設計において非常に重要な反応である。本研究では、核融合炉で最も重要な元素の1つであるベリリウムについて、(n,2n)反応により放出される2個の中性子を直接同時計数法によって測定し、角度相関スペクトルから(n,2n)反応断面積を導出した。実験では原子力機構FNS施設のビーム状DT中性子源を利用した。2台のNE213検出器を用い、放出される2個の中性子を高効率で測定するため、測定試料の非常に近くに検出器を配置した。得られた波高スペクトルはFORISTコードでアンフォールディングを行ってエネルギースペクトルに変換した。検出器の応答関数はSCINFULコードによって評価した。導出された(n,2n)反応の角度分布は、測定エネルギー範囲である800keV以上の比較では、JENDL-3.3がENDF/B-VIより良い一致を示した。800keV以上の(n,2n)反応断面積は双方のライブラリとも10%以内で実験値とよく一致した。
近藤 恵太郎; 村田 勲*; 落合 謙太郎; 久保田 直義; 宮丸 広幸*; 高木 智史*; 志度 彰一*; 今野 力; 西谷 健夫
Fusion Engineering and Design, 82(15-24), p.2786 - 2793, 2007/10
被引用回数：2 パーセンタイル：18.29(Nuclear Science & Technology)中性子入射による荷電粒子放出反応は発電炉を見据えた核融合炉開発において極めて重要である。核反応で放出された荷電粒子は材料中で直ちに停止するため局所的な核発熱を引き起こす。また材料の損傷や多量のガス放出の原因となる。これらの物理量を正確に評価するためには全反応断面積だけではなく、放出エネルギーと角度に対する微分情報、すなわち二重微分断面積が必要である。しかし、二次中性子に関する二重微分断面積に比べて二次荷電粒子に関する二重微分断面積は測定の困難さのために実験データの蓄積が進んでいない。筆者らは、特に核融合炉で多く用いられる軽元素について高精度で二重微分断面積を測定することを目指し、ビーム状中性子源を利用した荷電粒子測定手法を開発した。われわれはこれまでに十分な測定がなされていない軽元素に対する系統的な測定を進めている。特に提案されているブランケット及び第一壁の構成材料であるリチウム,ベリリウム,カーボン,酸素,フッ素,シリコンは重要度が高いと考えられる。われわれはこれまでにベリリウム,カーボン,フッ素についての測定を完了し、引き続きリチウム7のDDXc測定を計画中である。本会議では、われわれの測定データと3つの主要な評価済み核データ(JEF-3.1, ENDF-B/VI, JENDL-3.3)の現状と比較結果を示す。また、今後測定が必要と思われる元素についても評価済み核データの現状について簡単なレビューを述べる。
近藤 恵太郎; 村田 勲*; 落合 謙太郎; 宮丸 広幸*; 久保田 直義; 高木 智史*; 志度 彰一*; 高橋 亮人*; 西谷 健夫
Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A, 568(2), p.723 - 733, 2006/12
被引用回数：15 パーセンタイル：69.28(Instruments & Instrumentation)重水素-三重水素核融合反応(DT反応)による中性子誘起荷電粒子放出二重微分断面積(DDXc)は、核融合炉における核発熱や照射損傷を評価するために必要である。特に軽元素のDDXc精密測定のため、ペンシルビーム状中性源とシリコン表面障壁型検出器によるカウンターテレスコープを利用した新しい測定手法を提案した。この手法により、これまでに報告されている測定手法に比べ高いS/N比,良好なエネルギー・角度分解能,幅広い測定エネルギー,良好な粒子弁別能が実現された。測定手法の妥当性評価のため、
Al(
)反応からの
粒子測定と
H(
)反応による弾性反跳陽子の測定を行った。この結果に基づき、本測定手法の妥当性と優位性を結論した。
近藤 恵太郎; 高木 智史*; 村田 勲*; 宮丸 広幸*; 高橋 亮人*; 久保田 直義; 落合 謙太郎; 西谷 健夫
Fusion Engineering and Design, 81(8-14), p.1527 - 1533, 2006/02
被引用回数：14 パーセンタイル：67.04(Nuclear Science & Technology)核融合炉開発においてDT中性子入射による荷電粒子放出二重微分断面積は、中性子の相互作用による核発熱や材料損傷の評価のため必要である。特にベリリウム,リチウム,カーボンのような軽核の核反応は複雑で、理論計算のみによる断面積評価は難しい。高精度の測定データが望まれており、新しい測定手法の開発が重要である。われわれは原研FNSのビーム状中性子源とシリコン半導体検出器を用いたE-
Eカウンターテレスコープを利用した荷電粒子スペクトロメータを開発した。この測定手法を用いてBe, 
C, 
F, Alの放出荷電粒子測定を行った。Alの測定データからこの測定手法の妥当性を確認した。Beの粒子放出二重微分断面積については、後方の放出角と低エネルギー部分において評価済み核データとの相違が見られた。
安藤 麻里子; 小嵐 淳; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
森林の土壌有機物に含まれる炭素及び窒素の安定同位体比は深度とともに上昇することが数多く報告されている。安定同位体比の分布には様々な要因が関与するものの、その変動は有機物の生成・分解における同位体効果によって起きることから、異なる森林における安定同位体比の鉛直分布の違いは土壌有機物の蓄積・分解状況の違いを反映していると考えられる。本研究では、北海道から九州の気候や植生の異なる5つの森林を対象として、深度別に土壌を採取して比重分画を行い、炭素・窒素濃度及び安定同位体比を測定するとともに、放射性炭素を測定することで、各森林における土壌有機物の同位体比分布を調査した。土壌有機物の炭素及び窒素安定同位体比は、北海道の泥炭土壌サイト以外では全て深度とともに上昇したが、その変化量は平均気温及び放射性炭素で評価した有機炭素の滞留時間と関連を示した。泥炭土壌サイトでは、土壌層内で安定同位体比の明確な変化はなく、分解の進んでいない有機物が表層に長期間堆積していることが示された。炭素及び窒素の量と同位体測定を組み合わせることで、土壌有機物の蓄積状況の地域特性を示すことができた。
Sun, L.*; 平野 高司*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 矢崎 友嗣*; 高木 健太郎*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; et al.
no journal, ,
森林生態系は陸域生態系の約30%を占めており、炭素吸収源として大きな役割を担っている。近年の気候変動で頻発した台風や乾燥などの自然災害が森林生態系の炭素収支を大きく影響すると指摘されたが、攪乱後の植生遷移に伴って炭素動態の定量化及び変動特性に関してはまだ未解明の点が多い。そこで本研究では、2001年により苫小牧国有林にある45年生のカラマツ人工林における国立環境研究所が独自に開発した大型自動連続開閉式チャンバーシステムを用いて総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の炭素収支の連続観測を開始した。2004年に台風18号を受けた後にも、チャンバーシステムを更新しながら、攪乱後の植生遷移に伴って生態系炭素収支の各プロセスの長期動態を観測してきた。本発表は得られたデータに基づき台風攪乱前後の総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の長期変動とその要因を定量的に評価する。
近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
土壌中の有機炭素は土壌微生物による分解過程を経てCO
として大気中に放出(微生物呼吸)される。温暖化に伴う微生物呼吸量の増加は地球規模の炭素収支に多大な影響を及ぼすため、その評価は気候変動の将来予測において重要である。本研究では、温暖化操作実験のもと、微生物呼吸が長期に渡って測定されている5つの森林において、遺伝解析を用いて、(1)土壌微生物量、および(2)種組成の変化など、土壌微生物動態を把握することで、温暖化に対して土壌微生物相がどのような応答を示し、結果として微生物呼吸がどう変動するのかといった、一連の微生物呼吸プロセスの解明を行った。その結果、(1)日本の森林生態系では、温暖化環境下においても微生物呼吸量の減少をもたらすと考えられる土壌微生物種の消失や土壌微生物量の減少が生じないこと、(2)一方で二次的な森林においては、温暖化に応じて多様な有機物の分解に関わる放線菌や硝酸菌の出現頻度が増加することが明らかとなった。つまり、土壌微生物相の高い温度耐性と、温暖化に応じた特定の土壌微生物グループの出現頻度の増加が、温暖化効果の長期維持(土壌呼吸量の増加)の要因になっていることなどが示唆された。
高木 健太郎*; Liang, N.*; Aguilos, M.*; Rythi, K.*; 寺本 宗正*; Sun, L.*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子
no journal, ,
北海道大学天塩研究林内に人工的に造林した30年生の針広混交林において、2007年から2019年の無積雪期間に土壌加温操作と微生物呼吸量の1時間毎連続観測を行った。5cm深地温を約3
C上昇させる加温処理によって、微生物呼吸量は最大年で46%/C増加し、12年経過後も増加率の上昇が継続していた。加温効果は既存の研究と比べてとても大きく、豊富に炭素が含まれている土壌では、加温効果は長期に渡って継続することが明らかになった。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 市井 和仁*; et al.
no journal, ,
森林生態系における土壌有機炭素の微生物分解(微生物呼吸)は、地球上の炭素循環を駆動する主要なプロセスである。温暖化によって微生物呼吸が増大することで、大気中の二酸化炭素濃度が増加し、温暖化の進行がさらに加速するという悪循環が懸念されている。そのため、様々な地域における微生物呼吸量を正しく把握し、それらを規定する要因を明らかにすることが、今後の温暖化影響を定量的に評価・予測するために必要不可欠である。したがって、我々の究極の目標は、様々な地域や土壌に適用できる普遍的な微生物呼吸モデルを新たに構築することである。そこで、アジアモンスーン域の多様な森林生態系を網羅するチャンバー観測ネットワークサイトにおいて、土壌有機炭素の蓄積量,蓄積形態,放射性炭素(
C)同位体比を指標とした代謝回転のタイムスケールなどの土壌有機炭素特性を分析評価した。それらの土壌有機炭素特性と、微生物呼吸量やその温暖化応答との関連性を解析し、サイト間の違いを説明できる特性の抽出を試みた。本発表では、C同位体比が微生物呼吸を推定する上でのキーパラメーターとなりうるかという点に特に着眼したい。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
土壌は、陸域最大の炭素貯蔵庫として機能し、その巨大な炭素貯留能をもって、地球規模での炭素循環の安定化に大きく貢献している。近年急速に進行する地球温暖化は、土壌に貯留する有機炭素の微生物による分解を促進することで、土壌からの二酸化炭素放出量を増大させ、その結果、温暖化がさらに加速する可能性が危惧されている。このような現象とその影響の程度を正しく評価するためには、土壌における有機炭素の蓄積や動態、ならびにそれらの温暖化に対する応答についての定量的な理解が不可欠である。本研究では、長期にわたって温暖化操作実験を実施している国内5か所の森林サイトにおいて、表層土壌における有機炭素の蓄積・動態のサイト特性を、貯留量の深さプロファイル、土壌鉱物との結合形態、有機炭素の化学構造、代謝回転時間などの観点から分析評価し、サイト特性と土壌呼吸速度(土壌からの二酸化炭素放出速度)やその温度応答との関連性を調べた。本講演では、これらの結果に基づいて、土壌呼吸速度やその温度応答を規定する要因や温暖化による土壌炭素放出増大の持続性について議論する。
市井 和仁*; 山貫 緋称*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高橋 善幸*; Zeng, J.*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
陸域生態系のCO等のフラックスの推定には、近年はAsiaFluxやFLUXNETなど観測ネットワーク網や衛星リモートセンシングデータの充実により、観測データに基づく推定(データ駆動型(data-driven)の推定)が可能になってきた。一方、「土壌呼吸」に関しては、様々な課題を抱えており、広域推定は十分には実現されていない。国立環境研究所らのグループでは統一された観測手法・データ処理手法によるアジア域のチャンバー連続観測ネットワークを構築しており課題を解決できる可能性がある。そこで、我々は、衛星データと機械学習を用いることで土壌呼吸の広域推定を試みている。まずは、日本を対象にした8観測サイトのデータを用いた解析を進めている。本発表では、(1)AsiaFluxやFLUXNETデータベースと衛星観測データを利用して機械学習法を適用することによるCOフラックス(総一次生産量,生態系CO交換量)推定手法の紹介と、(2)土壌呼吸ネットワークと衛星観測データと機械学習を用いた土壌呼吸の広域推定と既存のデータセットとの比較解析について紹介し、今後の課題についても議論したい。
安藤 麻里子; 小嵐 淳; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; Sun, L.*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
二酸化炭素とメタンは重要な温室効果ガスであり、大気中の濃度増加が懸念されている。森林土壌は、多量に蓄積する土壌有機物が微生物により分解されることで二酸化炭素を放出する(微生物呼吸)と同時に、微生物の酸化作用によりメタンの吸収源となることが知られている。温室効果ガスの収支の評価・推定のためには、森林土壌の微生物呼吸及びメタン吸収量を規定する要因を明らかにすることが必須である。本研究では、アジアモンスーン域の多様な森林を対象とした二酸化炭素及びメタンフラックスのチャンバー観測ネットワークサイトにおいて、森林土壌の土壌特性を測定し、微生物呼吸及びメタン吸収速度のサイト間の差異を説明することを目的とした。上記の観測サイトでは、大型自動開閉チャンバーシステムを用いて、地表面の二酸化炭素及びメタンフラックスの連続的な観測を実施している。同じサイトで土壌を採取し、密度や土壌鉱物(ピロリン酸抽出及びシュウ酸塩抽出Al, Fe)などの土壌特性や、有機炭素量・放射性及び安定炭素同位体比などの有機物特性を測定した。これらの結果と連続観測から求めた微生物呼吸及びメタン吸収速度の年平均値との関連を解析した。
寺本 宗正*; Liang, N.*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 楢本 正明*; et al.
no journal, ,
Soil respiration (Rs) consists of root respiration and heterotrophic respiration (Rh, decomposition of soil organic carbon by soil microbiota). Rh contributes to more than the half of Rs. Because Rh exponentially increases with temperature, it is concerned that increased Rh under future warmer environment might be further accelerate global warming (positive feedback). Therefore, long-term response of Rh to global warming is one of the most important elements for precise prediction for future climate change. Soil warming experiment in field is one of the effective methods to examine the long-term response of Rh against global warming. However, such long-term monitoring data under warmed environment is totally limited, especially in Asian monsoon region. To examine long-term response of Rh in Asian monsoon forest soil, we installed the same multi-channel automated chamber measurement system in typical forests in Asian monsoon region, and we conducted several years of soil warming experiments. In this presentation, we show the long-term response of Rh against artificial soil warming and control factors for the seasonal and inter-annual variation of the warming effect on Rh in those several forest ecosystems.
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
温暖化により土壌有機物の分解が促進され、土壌からの炭素放出量が増大することで、温暖化がさらに加速する可能性がある。本研究では、長期にわたって温暖化操作実験を行っている日本の5つの森林において、土壌有機物の量と質(炭素及び窒素含有量や安定・放射性炭素同位体組成等)を温暖化処理区と非処理区で比較することで、温暖化が土壌有機物に与える影響を調査した。結果として、10年以上温暖化操作を行っている森林においても、温暖化処理区と非処理区の間に土壌有機物の量及び質の大きな違いは見られなかった。日本の土壌において報告されている温暖化効果の長期持続の一因が、その豊富な有機物蓄積量にあることが示唆された。
高木 健太郎*; Liang, N.*; Aguilos, M.*; Rythi, K.*; 寺本 宗正*; 小林 真*; Sun, L.*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子
no journal, ,
We conducted a soil warming experiment in a cool-temperate forested peatland in northern Japan during snow-free seasons of 2007-2017, to determine the soil warming effect on the heterotrophic respiration rate. Soil CO efflux was measured with a 15-channel automated chamber system, which was divided into three groups each with five replications for the control (unwarmed-not trenched), unwarmed-trenched, and warmed-trenched treatments. Soil warming increased the heterotrophic respiration rate having a increasing trend in the annual mean enhancement ratio. These annul mean enhancement ratio was linearly correlated with the current year's litterfall supply, which shows that the litterfall is quickly decomposed as the labile substrate for respiration and the amount becomes a limiting factor for the enhancement. The warming also sustained enhancement of the temperature sensitivity, Q
, and the basal respiration at 10C, R, during the decadal experiment. Accordingly, warming enhanced not only the heterotrophic respiration rate itself but also its Q and R in forests with high substrate availability in the soil, without acclimation by continuous warming.
安藤 麻里子; 小嵐 淳; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
森林の土壌有機物に含まれる炭素及び窒素の安定同位体比は深度とともに上昇することが知られている。安定同位体比の分布には様々な要因が関与するものの、その変動は有機物の生成・分解における同位体効果によって起きることから、安定同位体比の鉛直分布の違いは土壌有機物の蓄積・分解状況の違いを反映していると考えられる。本研究では、温暖化操作実験を実施している北海道から九州の5つの森林を対象として、深度別に土壌を採取して比重分画を行い、炭素・窒素濃度及び安定同位体比を測定することで、気候や植生の異なる森林間及び温暖化と対照区間での土壌有機物の蓄積状況の違いを調査した。結果より、九州サイトの土壌が比較的若く分解の進んだ有機物で構成されているのに対し、北海道の泥炭土壌サイトでは分解の進んでいない有機物が表層に長期間堆積していることが示され、サイト間での特徴を明らかにすることができた。また、温暖化区と対照区で同位体分布に大きな変化はなく、日本の森林の豊富な有機物蓄積により、10年程度の温暖化操作では土壌有機物の質の変化は見られないことが明らかになった。
Liang, N.*; Zhang, Y.*; Chiang, P.-N.*; Lai, D.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; Wang, Y.*; Li, S.*; et al.
no journal, ,
Asian terrestrial ecosystems occupy vast areas from tropical forests and wetlands in Southeast Asia to boreal ecosystems in northeastern Asia, and as well as alpine ecosystems on the Tibet Plateau. These ecosystems play important roles in regional and global carbon sink and global warming mitigation. Accurately quantifying CO/CH
balances is critical for setting targets for their emission reductions and to identify and promote effective mitigation strategies. Since the mid-1990s, we have been developing an automated chamber network that covers the boreal ecosystems in Siberian and Alaska, temperate forests and grassland in East Asia, wetlands and permafrost on the Tibetan Plateau, and subtropical and tropical forests and wetlands in Southeast Asia, for continuous measurements of CO/CH budget as well as net ecosystem production. Among the sites, ten forests are using for conducting soil warming experiments. This talk will present long-term CO/CH fluxes and their response and feedback to climate change.
四間 公章*; 高木 智史*; 近藤 恵太郎; 松中 允亨*; 村田 勲*; 宮丸 広幸*; 落合 謙太郎; 西谷 健夫
no journal, ,
核融合炉のブランケット材の1つとしてLiZrO
を用いることが考えられている。しかし、筆者らのグループによる積分実験から、Zrの評価済み核データに問題のあることが指摘されている。天然ジルコニウムは4つの同位体から構成されているが、
Zr(n,2n)反応断面積の測定データはたくさんあるのに対し、構成比の大きい
Zr, 
Zrの二つの核種は(n,2n)反応によって不安定核を生成しないため、従来用いられてきた放射化法では断面積を測定できない。このことが断面積評価の不確定性を大きくしていると考えられる。そこで、われわれが確立した(n,2n)反応により放出される2つの中性子を直接同時計数する手法による、天然ジルコニウムの実効的な(n,2n)反応断面積の測定を開始した。今回は、軸方向周りの分布と一方の検出器の放出角を55度に固定したときの周方向周りの分布を測定し、放出角55度における角度微分断面積を得た。
近藤 恵太郎; 高木 智史*; 四間 公章*; 志度 彰一*; 村田 勲*; 宮丸 広幸*; 落合 謙太郎; 久保田 直義; 西谷 健夫
no journal, ,
14MeV中性子入射による放出粒子の二重微分断面積は中性子輸送計算に不可欠であり、核発熱やトリチウム生成量,材料損傷の評価を行うために正確なデータが必要である。しかし現状では、依然として整備が不十分で精度に問題のあるデータが存在し、その主な原因は測定が困難なことに由来する実験データの不足にあった。われわれは従来の等方中性子源を用いた測定の困難性を打開するため、ペンシルビーム状にコリメートした中性子を利用した2つの新しい測定手法を開発した。1つは(n,2n)反応によって放出される2つの中性子を直接2台のNE213検出器で同時測定し、そのエネルギースペクトルと二粒子の角度相関を得る手法である。これまでに核融合炉において極めて重要であるベリリウムの測定を完了し、後方の放出角度において評価済核データの過小評価を示唆する結果が得られた。現在は評価済み断面積に問題があることがわかっているジルコニウムの測定を進行中である。もう1つは(n,p), (n,)反応等によって放出される荷電粒子を半導体検出器を用いて測定し、そのエネルギースペクトルと放出角度分布を得る手法である。これまでに核融合炉において第一壁やブランケットの候補材料であるベリリウム,炭素,フッ素についてのデータを取得した。これらの測定結果から、いずれの元素についても評価済み核データとの不一致が大きい,データが格納されていないなど、問題点が多いことが明らかになった。
