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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

 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。

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。

論文

JAEA-AMS-TONOの20年のあゆみ

國分 陽子; 藤田 奈津子; 松原 章浩*; 西澤 章光*; 西尾 智博; 三宅 正恭; 石丸 恒存; 渡邊 隆広; 尾方 伸久; 島田 顕臣; et al.

JAEA-Conf 2018-002, p.5 - 8, 2019/02

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JAEA-AMS-TONOは、平成9年3月に5MVの加速器(NEC製ペレトロン15SDH-2)を有する加速器質量分析装置を導入し、平成29年で20年を迎えた。本発表では、JAEA-AMS-TONOのこれまでのあゆみについて紹介する。現在、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の基盤となる年代測定技術の開発を行っている。その中で、JAEA-AMS-TONOは放射性炭素をはじめとする数種の年代測定が可能であり、その中核施設としての役割を担っている。これまで放射性炭素やベリリウム-10、アルミニウム-26測定により、断層の活動性や津波の痕跡、気候変動に関する研究、地表面の侵食速度や岩石の露出年代を求める研究に貢献している。

論文

チベット高原・プマユムツォ湖周辺岩石の$$^{10}$$Be測定結果

奈良 郁子*; 渡邊 隆広; 國分 陽子; 堀内 一穂*

JAEA-Conf 2018-002, p.124 - 127, 2019/02

チベット高原はその広大な面積(約2,500,000km$$^{2}$$)から、世界の高度4km以上の地域の82%を占め、その地形学的特徴から、地球規模の気候変動および物質循環に対して重要な役割を果たしている。プマユムツォ湖は、チベット南部に位置する、湖面標高5020m、表面積281km$$^{2}$$、最大水深約65mの高山湖であり、この規模の湖としては世界最高の高度に位置する湖である。プマユムツォ湖の東側には湖岸段丘が形成されており、このことから過去に湖水深が変動していたことが予測されている。本研究では、チベット高原における水循環変動の解明を目的とし、プマユムツォ湖周辺にて採取された岩石試料中の宇宙線生成核種であるベリリウム-10の測定を行った。ベリリウム-10の測定は日本原子力研究開発機構東濃地科学センターが所有するペレトロン年代測定装置を用いて実施した。チベット・プマユムツォ湖湖岸岩石中のベリリウム-10濃度は5.5-7.5$$times$$10$$^{6}$$(atoms/g)の範囲を示した。また、ベリリウム-10濃度は、湖から離れるに従って減少する傾向を示し、既報のチベット南部地域における浸食速度よりも遅い浸食速度が算出された。

論文

琵琶湖に流入する安曇川, 野洲川の川床堆積物中$$^{10}$$Be濃度の粒径依存性

藤沢 純平*; 南 雅代*; 國分 陽子; 松崎 浩之*

JAEA-Conf 2018-002, p.91 - 94, 2019/02

ベリリウム-10($$^{10}$$Be)は高層大気中で生成される宇宙線生成放射性核種であり、BeOやBe(OH)$$_{2}$$の形でエアロゾルなどに付着して滞留した後、降水とともに地表面に沈降する。地表に降下した$$^{10}$$Beは、河川などを通じて運搬され、海底や湖底に堆積していく。$$^{10}$$Beは地球表層における大気循環や水循環など、全球的・地域的な物質循環の影響を受けることから、過去の気候変動を調べる指標の一つとして近年注目されている。ベリリウムはpH$$>$$5においてほとんどが水酸化物となり、土壌や鉱物の粒子表面に吸着する形で存在する。したがって細粒の粒子を多く含む堆積物は単位質量当たりの表面積が大きくなり、$$^{10}$$Be濃度が大きくなると考えられ、粒径組成の異なる堆積物試料を分析する際には、粒径の影響を考慮する必要がある。本研究では、河川堆積物の粒径と$$^{10}$$Be濃度にどのような関係があるかを明らかにすることを目的にした。琵琶湖に流入する18河川の河口付近で河川堆積物を採取し、5区分の粒径に分け、東濃地科学センターの加速器質量分析装置にて$$^{10}$$Be濃度を測定した。

論文

20年目を迎えたJAEA-AMS-TONO

石丸 恒存

JAEA-Conf 2018-013, p.13 - 16, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターの保有する加速器質量分析装置、JAEA-AMS-TONOが平成29年で20年目を迎えるため、本発表ではこれまでの歩みと現況を紹介する。平成9年3月の導入後、まず炭素-14測定の整備を進め、平成25年度にベリリウム-10測定、平成27年度にはアルミニウム-26測定が可能となっている。また、これらは機構内で利用するだけでなく、原子力機構の「施設供用制度」により、外部からの測定依頼の受け入れも行っている。現在は、さらに測定核種を増やすべく、塩素-36,ヨウ素-129の測定に向けた整備・検討を進めている。これまで装置が稼働できない時期があるなど幾つかの曲折はあったものの、着実に実績を積み重ねることができている。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成28年度

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

JAEA-Conf 2018-013, p.96 - 99, 2019/02

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究を行うための年代測定等を行っている。本発表では平成28年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。装置は大きな故障もなく順調に稼働している。装置メンテナンスは主に5月$$sim$$6月に実施し、加速器タンク内の定期メンテナンス及びブロワーユニットからの異音を取り除くためブロワーモーターの交換を行った。また同期間中に、同重体分別にかかわる研究開発を進めるため、重イオン検出器前に実験用チェンバーを設置した。また1月には5年ごとの定期検査・定期確認を受け、2月には原子力規制庁による立ち入り検査を受けた。

論文

チャネリング条件近傍での荷電分布の取得

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*

JAEA-Conf 2018-013, p.135 - 139, 2019/02

加速器質量分析(AMS)では、測定目的核種である長半減期放射性核種とこの安定同重体の分別が必須である。我々は比較的小型の加速器でも大きな原子番号の核種のAMSを可能にする同重体分別技術として、結晶チャネルにイオンを通過させること(イオンチャネリング)を用いた方法を考案している。本研究では基礎実験として単結晶薄膜の角度に対するイオン収量を測定し、イオンチャネリング状態の生成について調べた。その結果イオンチャネリングのドーナツ効果によりイオンビームがドーナツ状に広がっていることが分かった。このようなビーム形状の変化は、結晶薄膜通過後のイオンの空間的分別において対処すべき現象であり、今後ビーム形状の広がり方等の解析を進めていく予定である。

論文

イオンチャネリングを用いた同重体分別の技術開発の現状

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 三宅 正恭; 磯崎 信宏*

第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.108 - 111, 2018/12

加速器質量分析(AMS)では測定目的核種とこの安定同重体の分別(以下、同重体分別)をより小型の加速器で可能にする技術が望まれている。現在の主流はディグレーダー膜法と呼ばれる方法である。これはイオンを薄膜に通した際の阻止能の原子番号依存性により目的核種と同重体の間でエネルギーの差を作り両者を分別する方法である。われわれはディグレーダー膜法にイオンチャネリングを取入れた方法を開発している。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。

論文

JAEA-AMS-TONO加速器施設の現状; 平成29年度

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

第31回タンデム加速器及びその周辺技術の研究会報告集, p.92 - 95, 2018/12

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターではJAEA-AMS-TONOを平成9年に導入し、当機構で進める深地層の科学的研究の基盤となる年代測定等を行っている。本発表では平成29年度のJAEA-AMS-TONOの状況について報告する。平成29年度は、タンク内の定期メンテナンスに加え、不具合の生じていたペレットチェーン用インバータ及びストリッパーガス圧計の交換を実施した。装置に関する不具合としては、4月にダブルスリットの動作の不具合が生じた。調査の結果、原因は制御基板のコンデンサーの老朽化による破損にあることが判明した。また、平成30年2月にはイオン源のリークが発生した。調査の結果、原因はセシウム輸送管の溶接部の亀裂にあることが分かった。このため、アイオナイザーハウジング一式の更新を行った。

論文

Applications of ion channeling in accelerator mass spectrometry

松原 章浩*; 藤田 奈津子; 石井 邦和*

Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B, 437, p.81 - 86, 2018/12

 パーセンタイル:100(Instruments & Instrumentation)

AMSにおける同重体分別技術の開発が盛んに行われている。本論文では、2つの新しい同重体分離技術を提案する。一つはチャネリングディグレーダーともう一つはコヒーレント共鳴励起(RCE)に基づく同重体分離である。両方とも、イオンが結晶チャネルを通過すると、大きな角度のイオン散乱を大幅に減少させる現象である「イオンチャネリング」に基づいている。チャネリングディグレーダーではイオンの透過性を上げることに成功した。またRCEに基づく同重体分離については結晶内での電離段階を利用した同重体分離を行っている。

論文

Hydrological and climate changes in southeast Siberia over the last 33 kyr

勝田 長貴*; 池田 久士*; 柴田 健二*; 國分 陽子; 村上 拓馬*; 谷 幸則*; 高野 雅夫*; 中村 俊夫*; 田中 敦*; 内藤 さゆり*; et al.

Global and Planetary Change, 164, p.11 - 26, 2018/05

バイカル湖ブグルジェイカサドルの堆積物中の化学組成を高分解能に分析することにより過去3.3万年以上の内陸シベリアの古環境及び古気候変動を復元した。完新世の気候は、6500年前に温暖、乾燥に変化し、氷期から間氷期の気候システムに遷移したことを示唆する。最終氷期においては、プリモールスキー山脈に起因する砕屑性炭酸塩の堆積がハインリッヒイベント(H3とH1)に伴って生じた。また、ハマル-ダバン山脈の氷河融解水がセレンガ川を通じて供給された。アレレード・ヤンガードリアス時に発生した無酸素底層水は、セレンガ川からの流水の減少とプリモールスキー山脈から供給された有機物の微生物分解で生じたものと考えられる。完新世初期の降水の減少は、8200年前の寒冷イベントに対応する。

論文

加速器質量分析法による九重火山群, 黒岳火砕流堆積物の放射性炭素年代

奥野 充*; 長岡 信治*; 國分 陽子; 中村 俊夫*; 小林 哲夫*

福岡大学理学集報, 48(1), p.1 - 5, 2018/03

中部九州の九重火山群は、20座以上の溶岩ドームと小型の成層火山からなる複成火山である。黒岳溶岩ドームは、体積約1.6km$$^{3}$$と最大であり、黒岳火砕流堆積物(Kj-Kd)と黒岳降下火山灰(Kj-KdA)を伴う。本研究では黒岳溶岩ドームの噴火年代を確認するため、Kj-Kdの炭化樹幹の放射性炭素($$^{14}$$C)年代を日本原子力研究開発機構東濃地科学センターの加速器質量分析装置を用いて測定した。得られた$$^{14}$$C年代は1505$$pm$$40 BP (JAT-8677、$$^{13}$$C=-23.8‰)で、暦年較正すると1310-1423cal BP (74.6%)、1430-1442cal BP (2.4%)、1456-1521cal BP (23.0%)、その中央値は1391cal BPである。この結果はKj-KdAの下位にある阿蘇N2テフラ(約1.5cal ka BP)との層位関係とも整合的であることから、より信頼できるKj-Kdの噴火年代であると考えられる。

報告書

地下水中の溶存無機炭素を対象とした放射性炭素同位体測定のためのガス化回収法の適用性検討

加藤 利弘; 岩月 輝希; 西尾 智博*

JAEA-Technology 2017-009, 30 Pages, 2017/06

JAEA-Technology-2017-009.pdf:2.6MB

地下水の年代は、地層中の地下水流動を理解する上で重要な情報である。放射性炭素同位体による年代測定は、約5万年前以降に涵養した地下水に適用でき、地下水流動を推定する有効な手段となる。地下水中の炭素は主に溶存無機炭素(DIC: Dissolved Inorganic Carbon)として存在しており、従来は化学的操作により沈殿物として回収した後に、高純度の固体炭素(グラファイト)を作製していた。この方法では、グラファイトの作製に多くの操作が必要であると同時に、地下水の性状によっては沈殿物が生成しない、あるいは測定値が著しくばらつく等の問題点があった。そこで、本研究では、沈殿法に代わる手法として溶存無機炭素のガス化回収技術に着目し、地下水試料への適用を検討した。土岐地球年代学研究所内ペレトロン年代測定棟前処理室に設置されたガス化回収装置を用いて、溶存無機炭素回収性能を評価するとともに、ガス回収時における顕著な問題として地下水中の硫化水素の混入に伴う回収率の低下に関わる対策について検討した。以上の知見をもとに、ガス化回収手順を確立するとともに、実際の地下水中の溶存無機炭素をガス化回収法で処理した結果について取りまとめた。

論文

測定同位体比のカソード位置依存性

松原 章浩*; 三宅 正恭; 藤田 奈津子; 磯崎 信宏*; 西澤 章光*; 國分 陽子

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.118 - 121, 2017/06

AMSでは通常マルチカソードイオン源を用い、数十個あるいは百数十個の固体試料カソードをカソードディスクの円周上の穴に装填し、一つのバッチとして測定する。試料カソードの測定同位体比は、理想的には、どこの穴に装填しても同じ値を示さなくてはならない。しかし例えば、同じ試料から複数の試料カソードを作り、これらを別々の穴に装填し測定すると、得られた同位体比は、統計的に許されるばらつきの範囲を超えてばらつき、装填位置に対して系統的に変化しているように見えることがある。我々は、その原因究明において、穴の加工精度によるカソード位置のずれに着目し、炭素測定でのカソード位置を調べ、この位置と対応する測定結果の相関を調べた。

論文

JAEA-AMS-TONOの現状; 平成28年度

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

第19回AMSシンポジウム・2016年度「樹木年輪」研究会共同開催シンポジウム報告集, p.68 - 71, 2017/06

日本原子力研究開発機構東濃地科学センターでは、JAEA-AMS-TONOを用いて機構で進める深地層の科学的研究や、施設供用利用制度による外部機関の研究に関わる年代測定等を行うため、炭素-14, ベリリウム-10及びアルミニウム-26のルーチン測定を行っている。また、最近では塩素-36やヨウ素-129の測定技術の整備にも取り組んでいる。本発表では平成28年度の状況について報告する。

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