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報告書

Practical guide on soil sampling, treatment, and carbon isotope analysis for carbon cycle studies

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 永野 博彦*; Sugiharto, U.*; Saengkorakot, C.*; 鈴木 崇史; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 木下 尚喜; 永井 晴康; et al.

JAEA-Technology 2020-012, 53 Pages, 2020/10

JAEA-Technology-2020-012.pdf:3.71MB

近年急速に進行する温暖化をはじめとした地球環境の変化は、陸域生態系(とりわけ森林生態系)における炭素循環に変化をもたらし、その結果、温暖化や環境変化の進行に拍車をかける悪循環が懸念されている。しかしながら、その影響の予測には大きな不確実性が伴っており、その主たる要因は、土壌に貯留する有機炭素の動態とその環境変化に対する応答についての定量的な理解の不足にある。放射性炭素($$^{14}$$C)や安定炭素($$^{13}$$C)同位体の陸域生態系における動きを追跡することは、土壌有機炭素の動態を解明するうえで有力な研究手段となりうる。本ガイドは、同位体を利用した土壌炭素循環に関する研究を、特にアジア地域において促進させることを目的としたものである。本ガイドは、土壌の採取、土壌試料の処理、土壌有機炭素の分画、$$^{13}$$Cの同位体比質量分析法による測定及びその試料調製、ならびに $$^{14}$$Cの加速器質量分析法による測定及びその試料調製に関する実践的手法を網羅している。本ガイドでは、炭素循環研究において広く用いられる $$^{14}$$C分析結果の報告方法についても簡単に紹介する。さらに、同位体を利用した研究手法の実際的応用として、日本の森林生態系において実施した事例研究の結果についても報告する。本ガイドによって、同位体を利用した炭素循環研究に興味を持って参画する研究者が増加し、地球環境の変化の仕組みについての理解が大きく進展することを期待する。

論文

Formation and mobility of soil organic carbon in a buried humic horizon of a volcanic ash soil

Wijesinghe, J. N.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 國分 陽子; 山口 紀子*; 佐瀬 隆*; 細野 衛*; 井上 弦*; 森 裕樹*; 平舘 俊太郎*

Geoderma, 374, p.114417_1 - 114417_10, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Soil Science)

Volcanic ash soils store a large amount of carbon as soil organic carbon (SOC) for a long term. However, the mechanisms of SOC accumulation in such soils remain unexplained. In the present study, we focused on SOC in a buried humic horizon of a volcanic ash soil, which formed between 5400 and 6800 yr BP. SOC was fractionated using a chemical fractionation method and the separated SOC fractions were characterized by $$^{14}$$C age, stable isotopic ratios of carbon and nitrogen, and chemical structure. Results showed that the SOC fractions differ in the degrees of biological transformation and mobility. However, generally the low mobility of all of the SOC fractions suggests that successive up-building accumulation of SOC contributes to the formation of thick humic horizon in the soil.

論文

Synchronized gravitational slope deformation and active faulting; A Case study on and around the Neodani fault, central Japan

小村 慶太朗*; 金田 平太郎*; 田中 知季*; 小嶋 智*; 井上 勉*; 西尾 智博

Geomorphology, 365, p.107214_1 - 107214_22, 2020/09

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Geography, Physical)

本研究では、岐阜・福井県境の重力変形地形と、近接する根尾谷断層上で掘削調査を実施した。その結果、重力変形地形では少なくとも4回の成長イベントが検出され、それぞれの年代が240cal BP以降、1710-340cal BP、4730-3970cal BP、5570-5340cal BPに絞り込まれた。一方、根尾谷断層本体でも少なくとも計4回の古地震イベントが明らかとなり、それぞれの年代が新しいものから1891年濃尾地震、2010-1220cal BP、7180-2110cal BP、9540cal BPと推定され、本研究では重力変形地形のイベントが毎回根尾谷断層の活動に誘発されているものと結論付けた。また、クーロン応力変化のモデリングによると、本研究地域は根尾谷断層の活動により正断層運動が著しく促進されることが明らかとなった。従来、地震に伴う大規模地滑りや重力変形は地震動のみで論じられることが多かったが、本研究地域のように活断層のごく近傍では、地震動だけでなく、断層運動による地殻の静的歪みが重力変形の発生・成長に大きな影響を与えている可能性がある。

論文

加速器質量分析装置の小型化に向けたイオンチャネリングの応用

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 石井 邦和*; 木村 健二*

放射線(インターネット), 45(3), p.134 - 138, 2020/04

イオンチャネリングは、結晶の空隙をイオンが進行し、大角散乱等の核的相互作用の確率が著しく低下する現象である。一般的にイオンチャネリングの応用として、イオンビーム分析での結晶性評価が知られる。われわれはチャネリングを加速器質量分析(AMS)の要素技術に応用することを提案している。AMS要素技術へのチャネリングの応用としては、ディグレーダーとストリッパーである。いずれも、イオンビームをガスあるいは薄膜に入射した際のイオンと物質の相互作用を基にしたものである。イオンチャネリングによるこれらの応用は、AMSを小型化することを可能にする。

論文

地質試料の年代測定

國分 陽子

ISEE Newsletter, 9, P. 4, 2020/01

日本原子力研究開発機構東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発のうち、地質環境の長期安定性に関する研究として地震や火山,隆起侵食,海水準変動等の自然現象の研究を行っている。この研究では、これら様々な自然現象について数万年から数百万年の評価が求められていることから、当研究所では、様々な自然現象の幅広い年代範囲を網羅するように、複数の年代測定技術の開発に取り組んでいる。これらの技術開発については、名古屋大学宇宙地球環境研究所との研究協力協定のもと、両者が有する加速器質量分析装置や電子プローブマイクロアナライザーに関する情報交換や技術供与を行うとともに、地球科学分野における共同研究も行っている。

論文

Radiocarbon dating of a shrine pavilion and offerings at Abushina shrine in Gifu prefecture, Japan

國分 陽子; 西尾 智博; 藤田 奈津子; 松原 章浩

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.91 - 93, 2020/00

岐阜県の阿夫志奈神社の社殿及び奉納物の放射性炭素年代測定をJAEA-AMS-TONOで行った。試料は、社殿及び奉納物である獅子頭2体、寄付名板及び版木から採取した木材である。社殿木材の年代は、江戸時代以降という結果となり、神社に残されていた記録よりも新しく、新たに改築を行っていたことが分かった。また、獅子頭は、作製年代の記録と矛盾のない結果であった。一方、寄付名板は、奉納時期よりも新しい年代結果となり、奉納時に作られたものでないことが分かった。また、版木は、江戸時代以降に使われていたものであることが分かった。

論文

Present status of the JAEA-AMS-TONO in 2019

藤田 奈津子; 松原 章浩; 三宅 正恭*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 加藤 元久*; 岡部 宣章*; 磯崎 信宏*; 石坂 千佳*; 西尾 智博; et al.

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.34 - 36, 2020/00

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは加速器質量分析装置JAEA-AMS-TONOを1998年から運用を開始し、高レベル放射性廃棄物の地層処分技術に関する研究開発の一環として行う深地層の科学的研究のうち、地質環境の長期安定性に関する研究に対して年代測定及びその技術の開発を行っている。本発表では2019年度の現状について報告する。装置導入から2018年度までの総測定時間は約25,000時間であり、総測定試料数は20,000試料を超え、複数の核種による年代測定法を実用化しており、幅広い年代値を持つ地質試料等に適用している。最近では測定試料が増加し、新しいAMS装置の導入が予定されている。

論文

A Study of surface stripper for the AMS system with a footprint below 2 m $$times$$ 2 m

松原 章浩; 藤田 奈津子; 木村 健二

Proceedings of the 8th East Asia Accelerator Mass Spectrometry Symposium and the 22nd Japan Accelerator Mass Spectrometry symposium (EA-AMS 8 & JAMS-22), p.57 - 59, 2020/00

設置面積2m$$times$$2m未満に$$^{14}$$C-AMS装置を小型化する場合、従来の妨害分子の除去法であるガスストリッパーでは真空条件の悪化によりバックグラウンドが高まるという問題が生じる。われわれは、ガスを使用しないストリッパーとしてイオンと固体表面の相互作用を基にしたいわば、表面ストリッパーを提案した。本法の実用化に向けた初期的な取り組みとして、$$^{14}$$Cがテルル化スズの単結晶に入射した際の鏡面反射軌道を数値的に求めた。入射エネルギーが45keV、入射角度が1.5$$^{circ}$$の場合、軌道に沿って積分された電子密度は、従来のガスストリッパーでの妨害分子の除去に十分とされるヘリウムガスの0.4$$mu$$g/cm$$^{2}$$のそれに相当することが分かった。これは、本方法がガスストリッパーに匹敵する妨害分子の除去機能があることを示唆する。

論文

Lahar record during the last 2500 years, Chokai Volcano, northeast Japan; Flow behavior, sourced volcanic activity, and hazard implications

南 裕介*; 大場 司*; 林 信太郎*; 國分 陽子; 片岡 香子*

Journal of Volcanology and Geothermal Research, 387, p.106661_1 - 106661_17, 2019/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Geosciences, Multidisciplinary)

鳥海火山北麓に分布するラハール堆積物について堆積層解析、放射性炭素同位体年代測定、古記録解析を行った。以上の結果から、過去2500年間において少なくとも紀元前2$$sim$$5世紀、紀元前2$$sim$$4世紀、紀元5$$sim$$7世紀、紀元871年、紀元1801年に大規模なラハールが発生していることが明らかになった。これらのラハールはその原因となった火山現象から以下の3つのタイプに区分でき、それぞれ(1)岩屑なだれ堆積物の再堆積、(2)マグマ噴火、(3)水蒸気噴火である。これら3種類のラハールは遠方において、以下の異なる特徴を示すことが明らかになった、(1)遠方においても大規模な粘着性土石流として流動する、(2)流動中の分化・希釈により遠方では河川流として流動する、(3)小規模な粘着性ラハールとなる。

論文

A Suitable procedure for preparing of water samples used in radiocarbon intercomparison

高橋 浩*; 南 雅代*; 荒巻 能史*; 半田 宙子*; 國分 陽子; 伊藤 茂*; 熊本 雄一郎*

Radiocarbon, 61(6), p.1879 - 1887, 2019/12

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Geochemistry & Geophysics)

水試料の放射性炭素の研究機関ごとの比較プログラムを実施するためには、適切な比較試料を配布することが重要である。そのために、人工的に調製した試料を用いることが必要で、その調製法や均質性についての検討を実施した。さらに、作製した試料を用いて国内の関連機関による相互比較を実施した。

報告書

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターにおける加速器質量分析による石英中のベリリウム-10及びアルミニウム-26測定用試料調製法

國分 陽子; 松四 雄騎*; 石坂 千佳*; 平尾 宣暁*; 代永 佑輔; 吉川 清盛*

JAEA-Testing 2019-002, 101 Pages, 2019/11

JAEA-Testing-2019-002.pdf:4.69MB

本書は、岩石あるいは堆積物に含まれる石英中に生成したベリリウム-10($$^{10}$$Be)及びアルミニウム-26($$^{26}$$Al)を加速器質量分析(Accelerator Mass Spectrometry: AMS)によって測定するための試料調製法を示したものである。本書は、京都大学防災研究所の松四雄騎准教授が作成したラボマニュアル「Chemistry for in-situ $$^{10}$$Be and $$^{26}$$Al measurement for terrestrial quartz by AMS at MALT ver.1.3及びver.2.2」を元に、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターで行っている手順をまとめた。

論文

Current status of JAEA-AMS-TONO in the 20th year

國分 陽子; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 渡邊 隆広; 石坂 千佳; 岡部 宣章; 石丸 恒存; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博*; et al.

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 456, p.271 - 275, 2019/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

JAEA-AMS-TONOは、日本原子力研究開発機構東濃地科学センターに導入されてから20周年を迎えた。5MVタンデム型加速器質量分析装置を用いて、炭素,ベリリウム,アルミニウムの同位体測定を行っている。また、現在、さらなる利用を広げるため、ヨウ素同位体測定等の整備を進めている。年間の測定試料数はここ5年の平均で、およそ1000個である。そのうち、最も多い測定は炭素であり、主に高レベル放射性廃棄物の地層処分に関わる地質環境の長期安定性に関する研究の一環で地質試料の年代測定に使われている。近年、試料調製のスピードを上げるため、自動グラファイト調製装置の導入及び地下水中の溶存無機炭素のガス化回収装置の構築を行った。また、ベリリウム、アルミニウム測定では地球科学の研究に利用する一方、ベリリウムについては検出限界の低減を図った。最近、ヨウ素の測定に向け、測定条件の検討を行っている。

論文

Preliminary test of the EA-AGE3 system for $$^{14}$$C measurement of CaCO$$_{3}$$ samples and coral-based estimation of marine reservoir correction in the Ogasawara Islands, Northwestern Subtropical Pacific

國分 陽子; 三ツ口 丈裕*; 渡邊 隆広; 山田 努*; 浅海 竜司*; 井龍 康文*

Radiocarbon, 61(5), p.1593 - 1601, 2019/10

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Geochemistry & Geophysics)

日本原子力研究開発機構・東濃地科学センターに設置された自動グラファイト化装置AGE3及びペレトロン年代測定装置(JAEA-AMS-TONO)を用いて造礁サンゴ試料の$$^{14}$$C測定を実施した。本研究では、まず、沖縄本島南岸で採取した2つの完新世中期化石サンゴについて、AGE3で調製したグラファイトと従来法(リン酸分解)で調製したグラファイトの$$^{14}$$C測定値を比較した。その結果、AGE3で調製したグラファイトの方がわずかに$$^{14}$$C濃度が高くなる傾向が見られた。この傾向は、AGE3を用いることによって古い試料(例えば10,000 BP)の$$^{14}$$C年代が過小評価される可能性を示唆するが、現代/近代試料への影響は無視できる。そこで、小笠原諸島・父島で採取した現生サンゴに刻まれている1900年代$$sim$$1950年代の年輪から2$$sim$$3年毎に試料を削り出し、これらの年輪試料にAGE3を適用して$$^{14}$$C濃度を測定し、この海域におけるリザーバー年代補正の評価を行った。

論文

加速器質量分析(AMS)による和釘の$$^{14}$$C年代と製造年代

永田 和宏*; 古主 泰子*; 松原 章浩*; 國分 陽子; 中村 俊夫*

鉄と鋼, 105(4), p.488 - 491, 2019/04

 被引用回数:0 パーセンタイル:100(Metallurgy & Metallurgical Engineering)

和釘は、6世紀後半から江戸時代まで、たたら製鉄というわが国古来の製鉄法で作られた。和釘の質は、たたら製鉄によって作られた鋼鉄に依存し、製鉄の時期による。本研究では、神社仏閣の修理の際廃棄される3本の和釘について加速器質量分析法による$$^{14}$$C年代測定を行い、製造年代を推定した。得られた$$^{14}$$C年代を暦年較正し、その結果と神社仏閣の歴史や修理記録と照合することにより、製造年代を決定した。東大寺大仏殿,京都曼珠院庫裏,吉野金峯山寺蔵王堂の和釘の製造年代は、それぞれ、1692年より前、12世紀初めおよび1592年以前の修理あるいは再建時であることがわかった。

論文

加速器質量分析法による年代測定技術とその応用; 前処理手法の改良による極微量分析の検討

渡邊 隆広

JAEA-Review 2018-037, p.20 - 22, 2019/03

東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、加速器質量分析法を用いた地質試料の年代測定が可能である。これまでに放射性炭素, ベリリウム-10及びアルミニウム-26による年代測定が実用化されている。本技術開発では、放射性炭素年代測定に必要な前処理手法の改良として、元素分析計及び自動グラファイト調製装置を用いた作業の効率化を検討した。本技術開発により実施した国際標準試料の測定結果は、既報の値とよく一致した。また、両装置を用いることにより、年代測定に必要なグラファイト調製までの作業時間が大幅に短縮された。さらに、両装置を用いることにより、従来法で必要な試料量の10分の1となる炭素量0.1mgでのグラファイト調製に成功した。

報告書

第30回「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」報告集

石丸 恒存; 島田 顕臣; 國分 陽子; 藤田 奈津子

JAEA-Conf 2018-003, 147 Pages, 2019/02

JAEA-Conf-2018-003.pdf:58.99MB

本報告書は平成29年7月6日$$sim$$7日で実施した、第30回「タンデム加速器及びその周辺技術の研究会」の発表内容をまとめたものである。本研究会は日本原子力研究開発機構東濃地科学センターが主催し、全国各地の静電加速器施設関係者及びビーム利用研究者、また企業関係者等の計97名の参加があった。研究会の目的は、静電加速器に携わる技術者と研究者が情報交換を通して、加速器技術や関連研究の発展に資することであり、講演とポスター発表により、加速器施設の現状、技術開発、応用研究等について33件の発表が行われた。

報告書

第20回AMSシンポジウム報告集

石丸 恒存; 島田 顕臣; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 渡邊 隆広

JAEA-Conf 2018-002, 134 Pages, 2019/02

JAEA-Conf-2018-002.pdf:15.31MB

2017年12月14日、15日に日本原子力研究開発機構東濃地科学センターにより第20回AMSシンポジウムを開催した。シンポジウム参加者は2日間で計75名であり、AMS(加速器質量分析)装置が導入されている各研究施設の現状、技術開発成果や応用研究等について計32件の研究発表が行われた。全国のAMS施設に所属する研究者や技術者、地球科学や環境科学等を専門とする研究者、及びAMSの技術開発に関連する企業の方により、最新の成果について活発な情報・意見交換が行われた。本報告集は、これらの発表内容をまとめたものである。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける自動グラファイト調製装置AGE3の現状

渡邊 隆広; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 石坂 千佳*; 西尾 智博; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 加藤 元久*; 磯崎 信宏*; 虎沢 均*; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.116 - 119, 2019/02

東濃地科学センター土岐地球年代学研究所では、放射性廃棄物の地層処分の研究開発の一環として加速器質量分析法(AMS)を用いた放射性炭素年代測定を実施している。しかし、高時間分解能でのデータが必要となるケースもあり、多数の試料を効率良く処理する手法が求められている。したがって、放射性炭素年代測定の前処理の効率化を進めるため、自動グラファイト調製装置(IonPlus社製AGE3)を2016年度に導入した。年代値を適切に評価するためには、試料調製時における炭素汚染や収率を把握することが重要となる。本研究では、標準物質であるIAEA-C1, C4, C5, C6, C7, C9およびNIST-SRM4990Cを用いて、AGE3の性能評価を実施した。測定結果は各標準試料の放射性炭素濃度の合意値とおおよそ$$pm$$2$$sigma$$の範囲で一致した。また、バックグラウンド評価として実施したIAEA-C1の測定結果は0.15$$pm$$0.01pMCであり、地質試料の年代測定において十分に適用可能であると考えられる。

論文

JAEA-AMS-TONOにおける$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比測定の整備

岡部 宣章; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 三宅 正恭; 西尾 智博*; 西澤 章光*; 磯崎 信宏*; 渡邊 隆広; 國分 陽子

JAEA-Conf 2018-002, p.51 - 54, 2019/02

高レベル放射性廃棄物処分の安全評価では、処分した放射性核種が漏洩し、地下水によって輸送されることを想定した「地下水シナリオ」が重要になる。放射性核種は漏出までの時間が長いほど放射壊変によって危険度が低下するため、処分場周辺の地下水流速が遅い方が安全評価上有利である。そのためには、地下水の年代測定等によってその滞留時間を把握する必要がある。滞留時間の長い地下水を対象とした年代測定法として、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比年代測定法がある。日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、$$^{129}$$I/$$^{127}$$I比による地下水の年代測定を行うため、AMS装置(JAEA-AMS-TONO)の整備を開始した。本発表では、平成28年度までの測定技術や前処理方法の整備について報告する。

論文

イオンチャネリングを利用した同重体分別技術の開発

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*

JAEA-Conf 2018-002, p.68 - 71, 2019/02

同重体分別は、AMSの測定効率や検出限界の向上にかかわる主要技術である。この一つとしてディグレーダー膜を用いる方法があり、この膜は多くは窒化シリコン膜(非晶質)が用いられ分析電磁石と静電偏向器の間に設置される。我々はディグレーダー膜に単結晶薄膜を用い、そこに現れうるイオンチャネリングを同重体分別に利用する技術を開発している。本研究ではイオンチャネリングが同重体分別の性能向上に効果があることを示したので報告する。

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