新規指標による文化財鉄器中の微量元素及び放射性核種の起源の探究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16500639
• Research Institution: Musashi Institute of Technology
• Principal Investigator: 平井 昭司 武蔵工業大学, 工学部, 教授 (30112981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡田 往子 武蔵工業大学, 工学部, 講師 (60287860)
• Keywords: 鉄生産技法 / 微量元素 / 放射性核種 / 産地推定 / 中性子放射化分析法 / α線スペクトロメトリー / 同位体比 / 放射非平衡

Research Abstract

前近代の鉄つくりは、現代とは異なった製法によって行われ、その技術の解明と使用されてきた原料の産地推定が鉄文化を考える上で重要になっている。評価の一つに遺物中に含有する微量元素から推定ができるが、遺物が銹化し、微量元素の移動がみられ困難なことが多い。
本研究では、遺物試料中の微量元素等の挙動を調べるために、現代の高炉生産における鉄原料(鉄鉱石)・コークス・スラグ中の微量なウラン(U)とトリウム(Th)元素及びU同位体とTh同位体の分析方法を検討し、遺物への応用を検討した。
元素の定量には機器中性子放射化分析分析法を用い、同位対比の測定にはα線スペクトロメトリーを用いた。α線スペクトロメトリーでは、試料を溶解し、選択的にUあるいはTh同位体を化学的に分離する必要がある。鉄鉱石の溶解はHClとHFの混酸を用いたが、高炉スラグはCa分が多いのでまず王水で溶解し、次いで不溶残渣をHClとHFの混酸で溶解した。その後、陰イオン交換クロマトグラフィーとSm共沈法によりU及びThをフィルター上に別々に回収し、α線スペクトロメトリーを行った。このとき、Smに存在している^<147>Smのα線強度を内標準としてU及びThの同位体強度を定量した。
一方、中性子放射化分析により^<238>Uと^<232>Thを定量し、Caが多いスラグを除いて妥当な試料の分解・回収を確認した。以上により、同一の製錬過程における鉄鉱石、コークス、スラグ中のU及びThの挙動を^<238>U/^<232>Thの放射能比からみると、スラグ中にはコークス由来のU及びThが濃集していることが判明した。
又、鉄鉱石及びスラグ中でのウラン系列の^<234>Uと^<230>Thの間の放射能比を見ると^<234>Uの放射能が^<230>Thの放射能よりわずか高い放射非平衡の状態にあることがわかったが、製錬過程でどれだけ変化したかの同位対比の変化を測定誤差が多く有意に検出することができなかった。