Evaluating sulfur-impurity removal and modern carbon contamination in different preparation methods for radiocarbon dating of soil samples by accelerator mass spectrometry

小嵐 淳; 竹内 絵里奈; 國分 陽子; 安藤 麻里子

Radiocarbon, 67(2), p.307 - 317, 2025/04

https://doi.org/10.1017/RDC.2024.137

加速器質量分析による土壌試料の放射性炭素(C)年代測定は、陸域炭素循環の解明において極めて有用である。しかし、土壌試料の前処理においてふたつの困難がある。現代炭素の混入による試料の汚染と、硫黄不純物によるグラファイト生成の阻害である。そこで本研究では、3つの異なる前処理法について、Cを含まない試料と硫黄含有量が大きい土壌試料に対するC分析を行うことで、それらの前処理法の有効性を評価した。その結果、これらの前処理法は、少なくとも硫黄含有量が6.9%以下の土壌試料に対して適用可能であることが明らかになった。また、現代炭素による汚染の程度は前処理法によって異なるものの、いずれの方法でも、C年代が12,000年前未満の試料に対して、陸域炭素循環研究に利用する上で十分な精度をもってC年代を推定することができることを明らかにした。

JAEA-AMS-TONOの現状(2023)

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 神野 智史; 渡邊 隆広; 西尾 智博*; 小川 由美; 大前 昭臣*; 木村 健二; et al.

第36回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.90 - 92, 2025/03

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には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、2台のAMSで実試料の年代測定を行い、さらにAMSの小型化に向けた試験装置1台で技術開発を行っている。2台の実試料測定用AMSでは炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26、ヨウ素-129の4核種を測定している。小型化に向けた試験装置は、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、現在炭素-14測定を目指して実証試験中である。発表ではそれぞれの研究開発状況を報告する。

「地球環境に対する人類活動の影響」、「地球温暖化と造礁サンゴの北上」

三ツ口 丈裕; 山野 博哉*

全地球史; 世界で集めた地球史のかけら, p.59 - 60, 2025/03

18世紀の産業革命以降、人類活動が地球環境に及ぼす影響が顕著化したのは1950年代以降であり、例えば、(1)化石燃料の大量消費に伴う二酸化炭素・熱の大量排出、(2)工業化に伴う人工化学物質の放出、(3)核エネルギー開発(大気圏核実験や核燃料再処理)に伴う特定の放射性核種(ヨウ素129や炭素14)の放出である。また、近年の地球温暖化により日本列島周辺域の海水温が上昇し続けており、これに伴って、従来は温暖な南方海域にのみ生息していた造礁サンゴ種が黒潮にのって北上している。

Validation of crystal surface scattering method for downsizing accelerator mass spectrometry

神野 智史; 松原 章浩*; 藤田 奈津子; 木村 健二

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 557, p.165545_1 - 165545_4, 2024/12

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2024.165545

本研究では、放射性炭素分析における利便性とコスト効率の向上を目指した小型加速器質量分析(AMS)装置の開発を紹介する。AMSの小型化における課題の解決策として「結晶表面ストリッパー法」を導入し、従来のガスストリッパー法と比較して小さな角度広がりによる効率的なイオン検出を実証した。実験結果は、表面散乱における荷電変換能力、散乱角度広がり、エネルギー損失に関する洞察を提供する

JAEA-AMS-TONOの現状(2022)

藤田 奈津子; 三宅 正恭; 松原 章浩*; 石井 正博*; 渡邊 隆広; 神野 智史; 西尾 智博*; 小川 由美; 木村 健二; 島田 顕臣; et al.

第35回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.17 - 19, 2024/03

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には加速器質量分析装置(AMS)が3台あり、2台のAMSで実試料の年代測定を行い、さらにAMSの小型化に向けた試験装置1台で技術開発を行っている。2台の実試料測定用AMSでは炭素-14、ベリリウム-10、アルミニウム-26、ヨウ素-129の4核種を測定している。小型化に向けた試験装置は、イオンチャネリングを利用したAMSの同質量分子の分別を実施するための装置であり、現在炭素-14測定を目指して実証試験中である。発表ではそれぞれの研究開発状況を報告する。

Be analysis of the rock samples from the northeastern shore of Lake Pumoyum Co in south Tibetan Plateau

奈良 郁子*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; Zhu, L.*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 539, p.28 - 32, 2023/06

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2023.03.007

チベット高原はその広大な面積、及び地形学的な特徴から、地球規模の気候変動及び物質循環に対して重要な役割を果たしている。現在のチベット高原南部における降水量の変動は、特に南西からのインドモンスーンによる影響を受けることが知られている。したがって、この地域の降水量変動を復元することにより、アジアにおける過去のモンスーン活動の変動に関する情報が得られると期待される。チベット高原南部の標高約5,030mに位置するプマユムツォ湖は世界で最も高所に存在する湖の一つである。これまでにプマユムツォ湖の湖底堆積物を用いて過去の湖水面変動や環境変動の推測に関する研究が行われてきた。本研究では湖の北東側の湖岸から岩石試料を採取し、岩石中で生成する宇宙線生成核種であるBe等の測定を実施することで、湖水面変動に伴う岩石の露出年代の推定を試みた。プマユムツォ湖湖岸の岩石中のBe濃度は、3.78-10.810(atoms/g)の範囲を示した。仮に岩石中のBe濃度が、湖水面変動に影響されているとすれば、Be濃度は湖から離れるに従い増加するはずである。しかし、プマユムツォ湖湖岸の岩石中のBe濃度の分布は、湖から離れるに従って減少する傾向を示した。したがって、プマユムツォ湖の湖岸段丘から採取された岩石中のBe濃度の分布は、岩石の露出年代よりも、侵食速度もしくはテクトニックな変動に影響されている可能性が高いと考えられる。

JAEA-AMS-TONOの現状(2021年度)

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 石井 正博*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 西尾 智博*; 小川 由美; 神野 智史; 木村 健二; et al.

JAEA-Conf 2022-002, p.55 - 62, 2023/03

https://doi.org/10.11484/jaea-conf-2022-002

JAEA-AMS-TONO-5MVでは、2021年度末までに測定個数28912個、測定時間20478時間となった。同装置では2021年7月に複数の機器でバリスタが破損し、その原因究明、対策、復旧のため、運用はそれ以降停止している。バリスタ破損の事象は表1に示すように二度あり、一度目は2個、二度目は3個のバリスタが同時に破損した。一度目の破損の原因については、経年劣化によりバリスタ電圧が低下したバリスタにおいて地絡が発生し、これが起因となり他の劣化したバリスタが破損したと推測される。二度目の原因は、一度目でダメージを被ったバリスタ(表1の*印の機器に搭載)が通電の際に地絡し、他の劣化したバリスタの破損に繋がったと推測される。安全対策の一つとして、破損したバリスタと同型式のバリスタの他の機器での有無を調査し、該当するものは新しいバリスタに取り換える処置を行った。復旧は順次進めており、依頼測定の再開は2022年度の中頃を予定している。

塩素-36年代測定における同重体干渉抑制のためのイオンファネル反応セルの開発

神野 智史; 藤田 奈津子; 田沼 肇*

第23回AMSシンポジウム報告集, p.89 - 92, 2022/12

AMSにおいて、塩水系の地下水の年代測定に重要な塩素-36(Cl)測定は妨害核種となる硫黄-36(S)の影響により他の核種よりも測定が困難である。一般にClとSを分離するには、6MV以上の加速電圧が必要となる。そこで本研究は、イオンファネルを用いた反応セルを開発し、JAEA-AMS-TONO-5MVの低エネルギー側に組み込むことで目的核種のClの妨害核種となるSを選択的に抑制することを目的とする。

A Safer preprocessing system for analyzing dissolved organic radiocarbon in seawater

乙坂 重嘉*; Jeon, H.*; Hou, Y.*; 渡邊 隆広; 阿瀬 貴博*; 宮入 陽介*; 横山 祐典*; 小川 浩史*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 527, p.1 - 6, 2022/09

https://doi.org/10.1016/j.nimb.2022.07.003

海水中の溶存有機物の放射性炭素(DOC)の測定により、海洋における溶存有機物の動態の時間スケールや供給源に関する情報を効果的に得ることが期待されている。しかしながら、海水中のDOC濃度は低く、近年の加速器質量分析の高性能化を考慮しても、その分析には比較的多量の海水(1L)を要する。また、高熱を発する紫外線照射などの複雑な試料処理が必要となる。本研究では、既往の紫外線処理法よりも安全で簡便な海水中DOCを分析する方法を開発した。特に重要な変更点は、分解システムに低圧水銀ランプを採用した点で、これによって反応時の試料温度を水試料の沸点より低温に抑えることができ、安全に処理することが可能となった。加えて本研究では、可溶性の有機物標準試料と塩化ナトリウムからなる模擬海水を用いることで、このシステムを用いたDOC分析の確度の評価方法を提案する。本法は、炭素同位体比分析だけでなく、さまざまな溶存有機態の微量元素や同位体の分析にも適用されることが期待される。

JAEA-AMS-TONO及びJAEA-AMS-MUTSU間での炭素同位体標準試料測定の比較試験結果

國分 陽子; 松原 章浩; 藤田 奈津子; 桑原 潤; 木下 尚喜

JAEA-Technology 2021-028, 33 Pages, 2022/02

JAEA-Technology-2021-028.pdf:2.18MB

日本原子力研究開発機構(以下、原子力機構)では、東濃地科学センターと青森研究開発センターに、それぞれJAEA-AMS-TONO及びJAEA-AMS-MUTSU(以下、それぞれTONO及びMUTSU)という二つの加速器質量分析施設がある。本書では、TONO及びMUTSUで共通した測定技術である炭素同位体測定について、両施設の特徴を紹介するとともに、炭素同位体比標準試料を測定した比較試験の結果を報告する。両施設とも、原子力機構内による内部利用のほか、原子力機構の施設供用利用制度により大学や他の研究機関等による外部利用が行われている。近年、加速器質量分析装置(Accelerator Mass Spectrometer 以下、AMS)による炭素同位体測定の需要の拡大に伴い、両施設を併用する、あるいは将来的に併用を検討するという動向が見られる。しかしながら、両施設には、メーカー、装置駆動方式が異なるAMSが設置されている。両施設のAMSは、特に加速器へのイオン入射方式が異なることから、バックグラウンドの低さなど、測定性能に差がある。また、解析法も両施設の主な研究分野に合わせた方法が使われている。そのため、一つの研究課題で両施設を利用する場合には、その施設の特徴をよく理解し、利点を生かした使い分けや解析法の統一が必要となる。本書は、両施設をこれから使用する人が検討する際の参考として、両施設の装置、試料調製法、解析方法、比較試験結果に基づいた測定性能などを取りまとめたものである。